CH217814A

CH217814A - Procédé pour la fabrication de spiraux compensateurs pour montres, chronomètres, etc.

Info

Publication number: CH217814A
Authority: CH
Inventors: Societe Des Fabriques Reunies; Ste Ame De Comment Decazeville
Original assignee: Soc D Fabriques De Spiraux Reu; Ame De Commentry Fourchambault
Priority date: 1937-06-02
Filing date: 1937-06-02
Publication date: 1941-11-15

Description


  Procédé pour la fabrication de spiraux     compensateurs    pour montres, chronomètres, etc.    L'incorporation, dans un     ferronickel    ré  versible, d'une ou     plusieurs    additions entrant  en solution solide: chrome, manganèse,  cuivre, etc., modifie, comme on le sait depuis  les travaux de M.     Ch.-Ed.    Guillaume et de  M.

   P.     Chevenard,    l'amplitude de l'anomalie       thermoélastique,    et     cet    effet peut être ajusté  de manière à réaliser des!     alliages    à     coeffi-          cient        thermoélastique    faible ou nul au voisi  nage de la     température        ambiante.     



  Ces solutions solides ternaires ou plus  complexes sont d'une valeur médiocre pour  la chronométrie, car leur limite élastique est  faible. Les spiraux qu'on en     obtiendrait    se  raient trop mous pour subir     sans    dommage  les manipulations d e montage. et de rhabillage  des montres; ils ne seraient pas assez     cassants     pour .se rompre par pliage à angle droit  exercé à la     brucelle,        partique    universellement    employée par les     réglieurs    pour éliminer  l'excédent de longueur du spiral.

   D'où les       efforts        tentés    pour durcir ces     ferronickelo     complexes., tout en conservant leur propriété  essentielle d'un coefficient     thermoélastiqwe     faible.  



  Dans ce but, l'une des     sociétés        4emande-          ress.es    a déjà eu recours à des     additions    de  carbone et     d'éléments,avidos    de carbone,     tels     que le chrome et manganèse, le     tungstène,    le       vanadium    (brevets     français    nos 4967 & 5 et  517375).

   Il se     forme    ainsi     un,constituant    car  bure, avec     une    partie -du     -carbone    et des: addi  tions qui en sont avides, le     surplus    entrant en  solution solide dans la     matrice        austénitique,     pour en modifier le coefficient thermo  plastique.

   L'alliage ainsi formé d'un agrégat       "auG.ténite-carbure"    est     plus    dur qu'une     salu-          tion    solide homogène,     surtout    si on amène la       dimension        des,éléments        ,le    structure à la va-      leur la plus favorable par un traitement       structural    approprié, comme par exemple sui  vant le brevet suisse no     \?l.7548,    du     1(->t'    juin  <B>1937.</B>  



  Mais d'autres additions que celles qui  donnent des carbures sont. capables de trans  former un     ferronickel    en un agrégat suscep  tible de durcissement structural. Certaines  d'entre elles conduisent même à une limite  élastique encore     plais    élevée, qualité précieuse  pour des spiraux de chronomètre. Parmi     cea     additions, se trouvent l'aluminium, le sili  cium, le titane agissant de préférence de  concert, et dont. l'action     durcissante    a fait  l'objet. du brevet. français. no     6,98724    et de son       addition    no     4\Z849.     



       Le    durcissement structural     consiste,     comme on le sait, à     porter    l'alliage à, une  température telle qu'il soit à l'état de solu  tion solide homogène, à, le maintenir à cet  état par un refroidissement. rapide ou     hyper-          trempe,    puis à faire dédoubler la     solution     solide     sursaturée    ainsi obtenue au moyen  d'une chauffe de revenu.  



  Mais l'application aux spiraux de chrono  mètres de ce procédé de durcissement. se  heurte à. de nombreuses difficultés. Ces diffi  cultés ont pour     cause    principale le fait que,  pratiquement, on ne peut, faire subir au ru  ban du spiral, une fois celui-ci laminé et rec  tifié, qu'une seule opération thermique à  haute     température:    le revenu de fixage du  spiral enroulé en barillet. Or, ce traitement  doit produire simultanément. plusieurs effets  d'ordre     physicochimique    ou     physicother-          mique.     



       cz)    Précipitation d'un     constituant    dur qui,  par exemple. dans le cas d'un     ferronickel     additionné d'aluminium,     .se    forme au dépens  du nickel et de     L'aluminium:        cette    précipita  tion produit le durcissement.

   Elle doit être  aussi complète que possible, sans remise en  solution, sous     peine    de conduire à un alliage  instable. c'est-à-dire     susceptible    de subir des       modifications    spontanées de ses propriétés  élastiques dans le     cours    du temps. et     :sous     peine de donner au frottement interne une  valeur exagérée.    b) Fixage du spiral, c'est-à-dire dispari  tion des     forces    élastiques     créées    par l'enrou  lement en ruban, de manière à donner la     per-          manenoe    de forme du spiral.

   Pour     être    com  plet, le fixage doit être effectué à température  suffisante. Cette     température        cependant    doit  demeurer inférieure à     celle    qui produit       l'adhérence    des spires.  



  c) Ajustement du     coefficient        thermoélas-          tique    qui, bien entendu, a des valeurs toutes  différentes dans l'alliage     hypertrempé    et dans  l'alliage     hypertrempé    puis revenu. Le revenu.  en effet, soustrait à la solution     solide    les élé  ments utilisés à la formation du constituant  qui se précipite, et     cette        soustraction    modifie  l'amplitude de l'anomalie     thermoélastique.     



  Pour     réalieer    par le     seul    revenu de fixage  les cinq     conditions    de durcissement, de stabi  lité, d'ajustement du frottement interne, de  fixage et d'ajustement du coefficient     thermo-          élastique,    il faut évidemment une     composition     d'alliage     judicieusement    choisie, un     traite-          ment    thermique rigoureux et une     conjugai-           & on    parfaitement établie entre     les    traitements  et. la     composition.     



  Un tel résultat.     n a.    pu être obtenu qu'au  prix de longues     recherches        scientifiques    et de       multiples,    usais pratiques     entrepris    par       DZ.        Chevernard    dans les laboratoires de l'une  des sociétés     demanderesses.    Ces recherches et  essais ont conduit au     procédé    de     fabrication          faisant    l'objet de l'invention et suivant lequel  on prend un alliage austénitique fer-nickel  renfermant au moins un élément d'addition  susceptible     d'entrer    en     

  solution    solide dans       l'austénite    de manière à en modifier l'anoma  lie     thermoélastique,    et en même temps de  former avec l'un au moins des     composants    du  fer-nickel. un     constituant        glus        -soluble    à  chaud qu'à froid dans la matrice austénitique,  on lui fait subir un     tréfilage    avec     adouei;

  sse-          ment@s    intercalés entre les passages à la filière       jusqu'à,    l'obtention d'un fil d'un     .diamètre          prédéterminé,    on procède à     l'hypertrempe    de  ce fil, on poursuit le tréfilage     sans    recuit in  termédiaire, on procède à un laminage en ru  ban et à une rectification de     ce    ruban, on      enroule le ruban en forme de spiral et on réa  lise finalement le fixage par un chauffage  à haute     température.    Comme éléments d'addi  tion, on peut prendre par     exemple    de l'alu  minium, du titane ou du     bore.     



  Aux     conditions.        susmentionnées,    il est       avantageux    d'en ajouter d'autres encore. Une       certaine    addition de carbone et d'éléments  avides de carbone contribue, en formant un  constituant     -carbure,    à rendre     l'allia.ge    plus  cassant,     c'est-à-dire    le spiral plus, apte à se  rompre par pliage à     -la        brucelle.        Mais    alors,

    le     carbure    ne doit pas intervenir dans le dur  cissement     structural    sous peine de complica  tions     inextricables    du traitement. et de résul  tats.     irréguliers.    Pour     pela,        il:    faut d'abord  faire précipiter 4e     carbure    qui aurait pu être  mis, en     solution    durant la chauffe de for  geage ou d'adoucissement;

   puis,     l'hyper-          trempe    sera effectuée à une     température    infé  rieure à     celle    de la. mise     en,    solution du Par  bure, condition qui limite la nature et la  composition des     additions    qui     produisent    le  durcissement structural..  



  Pour la     réalisation    du procédé, on pourra  prendre, par     exemple,    un alliage dont la  composition sera comprisse entre les limites       suivantes     
EMI0003.0032     
  
    Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100- <SEP> parties
<tb>  A1 <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> <B>il <SEP> Il</B> <SEP> "
<tb>  C <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> "
<tb>  Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> "
<tb>  Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> <B>le <SEP> Il</B> <SEP> "
<tb>  Fe <SEP> = <SEP> complément <SEP> à <SEP> 100 <SEP> parties       le rôle principal du manganèse,

   du silicium  et     éventuellement    de la     petite        quantité    de  carbone étant de     faciliter    l'élaboration mé  tallurgique.  



       Dans        d'autres        compositions,    l'aluminium  pourra être remplacé en partie par du     titane     jusqu'à 4%, ou par du bore jusqu'à 4%,     ces     deux additions pouvant     d'ailleurs        coexister.     La teneur de l'un -des     éléments:    titane, bore,  sera au moins de 0,10 % et le     total,    aluminium       -f-    titane     +    bore sera inférieur à 5 %.  



  Pour former     deus    carbures destinés, comme    il est -dit plus haut, à rendre     l'alliage    plus  cassant, on pourra, selon d'autres variantes,  incorporer l'alliage du carbone     0-,10    à 1  et deus     éléments        avides    de     carbone,        -c'est-à-dire     du chrome jusqu'à 4 % , du molybdène     jusqu'à     4%, du tungstène jusqu'à 4%, avec la con  dition     que    l'un au moins -des éléments:

    chrome, molybdène, tungstène soit     présent,     que sa proportion     soit    au moins 0,5 %, et que  le total carbone     +    chrome     +        molybdéne          -E-        tungstène    soit inférieur à     G%.     



  Enfin, on peut envisager encore     d'autres     variantes d'alliage     dont    la composition est       comprise    entre les limites suivantes  
EMI0003.0068     
  
    Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties
<tb>  Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> "
<tb>  Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> "
<tb>  Al <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> <B>le <SEP> le</B> <SEP> "
<tb>  Ti <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à. <SEP> 4 <SEP> <B><I>35</I> <SEP> Il</B> <SEP> ;

  ,
<tb>  Bo <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> <B>le <SEP> 51</B> <SEP> "
<tb>  C <SEP> = <SEP> 0,10 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>  Cr <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> <B>Il</B> <SEP> le <SEP> "
<tb>  Mo <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> <B><I>Il</I> <SEP> le</B> <SEP> "
<tb>  W <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> <B>le <SEP> Il</B> <SEP> "
<tb>  Fe <SEP> = <SEP> complément <SEP> à <SEP> 100 <SEP> parties       l'un au     moins-    des     éléments    Ti, Bo étant pré  sent, sa proportion     étant    au moins     0,1070    et  le total     A4,        +    Ti     +    Bo étant inférieur à 5 % ;

    l'un au     moins,deséMments    Cr, Mo., W étant  présent, sa     proportion        étant    au     moin &         0,51%,     et le total C     +    Cr     +    Mo     -f-    W     étant    infé  rieur à 6 %.  



       Il,    est, d'autre part, bien     entendu    que l'en  semble .des     additions    qui demeurent en     eolu-          tiou        solide    dans la matrice     austénitique    après       traitement,    doit agir sur l'anomalie     thermo-          élastique        de    manière à rendre nul le coeffi  cient thermique du module et     faible    l'erreur  secondaire.  



  Le     traitement    d'un alliage de ce     genre     pourra     comprendre:     a) En     cours    de tréfilage, des     hyper-          trempss        d'adoucissement,    intercalées entre les       passages    à la filière aussi     souvent    qu'il sera  nécessaire pour réduire sans     .difficulté    le dia  mètre du     fil!        depuis        welui    du fil machine jus-      qu'à un diamètre prédéterminé, variable selon  la dimension du spiral,

   mais qui sera     habi-          iuellement    compris entre 0,4 et 1 mm.  



  Cette     hypertrempe        comportera    un chauf  fage entre 975 et<B>1000'</B> C de l'alliage ren  fermant moins. de 0,10% de carbone, entre       119-5-1175      C si la teneur en carbone de  l'alliage est comprise entre 0,10 et. 1     %,    et un  refroidissement rapide à l'air, dans l'eau,  dans l'huile ou dans tout autre liquide.  



  Cette     hypertrempe    a pour but, d'adoucir       l'al@lia.ge        en:        vue    du     tréfilage,    et, si la teneur  en     carbone    est supérieure à 0,10%, de prépa  rer la précipitation ultérieure des carbures  sous une forme     structurale        bien    définie.  



  b) Une     hypertrempe    du fil     obtenu    dans  l'opération a). Ce traitement comportera une  chauffe à     975-1000'    C, lente si l'alliage  contient plus de 0,10% de carbone, afin de  provoquer la précipitation des grains de     car-          bure,    puis un     refroidissement    brusque à l'air.  dans l'eau, dans l'huile ou dans tout autre  liquide.  



  c) Le tréfilage, le     'laminage    et la rectifi  cation du ruban de spiral, opérations effec  tuées à froid, sans recuit intermédiaire.  



  d)     L'enroulement    du spiral en barillet.  



  e)     Ire    fixage du spiral par chauffage du  barillet pendant un temps déterminé,<B>à</B> une  température     déterminée,    température et     durée     étant étroitement     conjuguées,    de     manière    à  réaliser les cinq conditions de     durcissement,     de     stabilisation,    de fixage sans     adhérence    des  spires, d'ajustement du frottement interne et  d'ajustement du coefficient     thermoélastique.     Pour fixer les idées, et sans que cas     indica-          tions    aient une valeur     limitative,    la.

       durée,    de  fixage sera. habituellement comprise     entre     1 et 7 heures et la température de     fixage,     entre 575 et 650   C.

Claims

REVENDICATION: Procédé pour la fabrication de spiraux compensateurs pour montres, chronomètres, etc., suivant lequel on prend un alliage austé- nitique fer-nickel renfermant au moins un élément d'addition susceptible d'entrer en so- lution solide dans l'austénite -de manière à en modifier l'anomalie thermoél'astique, et en même temps de former avec l'un au moins des composante du fer-nickel,

un constituant plus soluble à chaud qu'à froid dans la ma trice austénitique, on lui fait subir un tréfi lage avec adoucissement intercalés entre les passages à 1a filière jusqu'à l'obtention d'un fil d'un diamètre prédéterminé, on procède à l'hypertrempe de ce fil,, on poursuit le tré- filage sans recuit intermédiaire,

on procède à un laminage en ruban et à une rectification de ce ruban, on enroule le ruban. en forme de spirale et on réalise finalement le fixage par un chauffage à haute température. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce que l'é4ément d'addition est de l'aluminium.

2. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce que l'élément d'ad.dirtion est du titane. 3. Procédé suivant la revendication, ca- ra-etérisé en ce que l'élément d'ad'dition est du bore.

4. Procédé suivant la revendication, pour la .réalisation duquel on prend un alliage dont la composition est comprise entre les limites suivantes: EMI0004.0090 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties, <tb> Mn <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <tb> Al <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> " <tb> Fe <SEP> = <SEP> complément <SEP> à <SEP> 100 <SEP> parties. 5.

Procédé suivan"a revendication, pour la réalisation duquel on prend un alliage dont la composition est comprise entre les limites suivantes:

EMI0004.0096 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> partiee <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> A1 <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <tb> C. <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> " <SEP> " en combinaison encore avec Ti en une propor tion d'au moins 0;10 %, mais telle que le total Al. + Ti soit inférieur à 5 % , le complément à 100 parties,étant du Fe. 6.

Procédé suivant la x-evendication, pour la réalisation duquel -on prend un âllia.ge dont la composition est comprise entre les limites suivantes EMI0005.0010 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 015 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> =. <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> Al.

<SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <SEP> el <SEP> 51 <tb> C <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> " <SEP> " en combinaison encore avec lio en une pro- portion d'au moins0,10%, mais telle que le total A1 -\- Bo soit inférieur à 5%, le com- plèment à 100 partias@ étant du Fe.

7. Procédé suivant la revendication, pour la réalisation duquel on prend un alliage dont la composition est comprise dans les, limites suivantes: EMI0005.0025 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46, <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,22 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> A1 <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,10' <SEP> 31 <SEP> 51 <SEP> 59 en combinaison encore avec Ti et Bo en une proportion -d'au moins 0,10%, mais telle que le total Al:

-f- Ti + Bo soit inférieur àà%, le complément à 100 parties. étant du Fe. 8. Procédé suivant lia revendication, pour la. réalisation duquel on prend un alliage dont la composition est comprise entre les limites suivantes EMI0005.0033 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> Al, <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0,10 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " avec addition de l'un au moins.des métaux du sous-,groupe a du groupe IV du ;

système périodique en une proportion d'au moins 0,5 %, mais telle que le total de cette adjonc tion et du carbone soit inférieur à 6 %, le complément à 100 parties étant du Fe. 9.

Procédé suivant la revendication, pour la. réalisation ,duquel on prend un alliage dont la composition est comprise dans les limites suivantes: EMI0005.0046 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,2, <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> A1 <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0,10 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " en combinaison avec Ti en une proportion d'au moins 0,10%,

 mais telle que le total A1 + Ti soit inférieur à 5 %, et de plus avec l'un au moins -des métaux du isous-groupe a du groupe VI du système périodique en une proportion d'au moins0,5%, mais telle que le total de cette adjonction et du carbone soit inférieur à 6%, le complément à 100 parties du Fe. 10.

Procédé suivant la revendication, pour la -réalisation duquel on prend un alliage dont la composition -est comprise entre les limites suivantes: EMI0005.0060 Ni <SEP> = <SEP> 3.5 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <tb> Si <SEP> = <SEP> 4,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <tb> Al <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0,10 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " en -combinaison avec Bo en une, proportion d'au moins 0,10%, mais telle que le total Al -E- Bo soit inférieur à 5 %,

et de plus avec l'un au moins des métaux du sous-groupe a du groupe VI du système périodique en une proportion d'au mains 0,5 %, mais telle que le total de cette adjonction et ,du carbone soit inférieur à 6%, le complément à 100 parties étant du Fe. 11.

Procédé suivant 'la revendication, pour la réalisation duquel on prend un alliage dont 1a composition est comprise entre !-as limites suivantes: EMI0005.0075 Ni <SEP> = <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 46 <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> Il <SEP> 51 <SEP> 31 <tb> Si <SEP> = <SEP> 0,,2 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> Il <SEP> Il <SEP> " <tb> Al <SEP> = <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> " <tb> C <SEP> = <SEP> 0,10 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> Il <SEP> Il <SEP> " en combinaison avec Ti et Bo en une propor tion d'au moins 0,10%,

mais telle que le total Al -;- Ti -- Bo soit inférieur à 5 %, et de plus avec l'un au moins des métaux du sous-groupe a du groupe VI du système pé- riodique en une proportion d'au moins 0,5 %, mais telle que le total de cette adjonction et du carbone soit inférieur à 6%,

Ie compk- ment à 100 parties étant du Fe.