CH300260A - Verfahren zur Herstellung einer Triebfeder für Uhren sowie nach diesem Verfahren erhaltene Triebfeder. - Google Patents

Description

  Verfahren     zur        Herstellung        einer    Triebfeder     für        Uhren        sowie    nach diesem Verfahren  erhaltene Triebfeder.    Zur Herstellung von Triebfedern für  Uhren werden bekanntlich bis heute meistens       Kohlenstoffstähle        verwendet,    die auf klas  sische Art gehärtet und angelassen werden,  so dass sie vorzugsweise     martensitisches    Ge  füge und einen     Elastizitätsmodul    von<B>19000</B>  bis 21000     kg/mm2    aufweisen.

   Solche Feder  bänder werden, bevor sie gehärtet werden,  entweder am breiten Band heruntergewalzt  und dann geschnitten, oder sie werden vom  Draht zu Band gewalzt. Charakteristisch für  diese Federn ist, dass sie gehärtet werden und  dass das fertige Federband keinerlei Textur       aufweist.     



  Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist nun ein Verfahren zur     Herstellung    einer  Triebfeder für Uhren, welches dadurch ge  kennzeichnet ist, dass     eine    ein     kubisch-raum-          zentriertes    Kristallgitter aufweisende, eisen  haltige     Legier-Lmg    in Drahtform homogeni  siert und abgeschreckt, hierauf kalt herunter  gezogen und kalt zum Band gewalzt wird, wo  bei das Verhältnis der     Querschnittsverminde-          rung    beim Ziehen des Drahtes zur Quer  schnittsverminderung durch das Flachwalzen  des Drahtes so     abgestimmt    wird,

   dass sich die  Richtung des Höchstwertes des     E-Moduls    vor  wiegend parallel zur     Walzrichtung    des Ban  des orientiert, worauf bei Temperaturen von  200-600  C nachbehandelt wird, um einen       E-blod-Ltl    von     mindestens    21000     kg/mm9    zu  erreichen. Auf Grund von Versuchen wurde    festgestellt, dass bei Legierungen mit kubisch  raumzentriertem Gitter sowohl die 111- als  auch die     110-Richtung        Maximalwerte    des vor  genannten     E-Moduls    ergeben.  



  Versuche haben ferner gezeigt, dass zum       Beispiel        ein        Stahldraht        mit        0,6        bis        1,0%        C,     der bei     einer    Temperatur von über 700  C  homogenisiert und hierauf nach einem     iso-          thermischen    Verfahren auf 400 bis 600  C ab  geschreckt wird, sich vorzugsweise im     perliti-          schen    Zustand, insbesondere im     troostitischen     und/oder     sorbitischen    Zustand, befindet,

   der  beim     Kaltherunterziehen    und anschliessenden  Walzen des Bandes die gewünschte Orientie  rung,     nämlich    eine ausgesprochene     Häufung     der 111- und     110-Richtung,    ermöglicht. An  derseits haben Versuche bestätigt,     @        dass        mar-          tensitisch    gehärtete     und    angelassene Stahl  bänder die gewünschte Vorzugsrichtung (111       -Lind    110 in     Walzrichtung)    nicht ergeben.

   Um  eine scharf ausgerichtete Textur zu bekom  men, wird der Draht vorzugsweise derart kalt  heruntergezogen und kalt gewalzt, dass eine  totale     Querschnittsverniinderung    von     minde-          stens        80%        erfolgt.        Der        Ausgangsdraht        wird     nach dem Homogenisieren und Kaltziehen, je  nach Drahtdurchmesser,     vorzugsweise        einen     Festigkeitswert zwischen 180     und    260     kg/mm2     aufweisen.

   Das     @    von solchem Draht kaltge  walzte Band gibt eine um so schärfere Textur,  je weiter die totale Kaltverformung getrieben  wird. Die     110-Richtung    legt sich dabei     im    we-           sentlichen    in die     Walzrichtung    und in die       Walzebene,    die     111-Richtung    im wesentlichen       in    die     Walzrichtung    und unter einem spitzen  Winkel     zur    Walzebene.

   Man erhält mit einer  solchen     Texturwalzung    einen erhöhten Wert  des     E-Moduls    und der     Elastizitätsgrenze.     Gleichzeitig gibt die Kristallage mit der     110-          Richtung    in der Walzebene und     in    der     Walz-          richtung    und der Würfelfläche in der     Walz-          ebene    den höchstmöglichen Widerstand gegen  Bruch der Triebfeder quer zur Längsrichtung  des Bandes.  



  Das Walzen von Bändern aus sog.  paten  tiertem  Draht ist bekannt. Diese Bänder  werden von Drähten gewalzt, die weniger als  20 kg Festigkeit haben, oder es werden zwi  schen den Walzstufen     Zwischenglühungen     vorgenommen oder das Material wird zwi  schen den Walzstufen angelassen. Auch das   Patentieren , das heisst das     isotherme    Här  ten, wird in bezug auf die Glühtemperatur  und die Temperatur des     Abschreckbades          zweckmässigerweise    auf den Kohlenstoff  gehalt abgestimmt.

   Beliebiger handelsüblicher   patentierter  Federdraht eignet sich in der  Regel nicht für das      Texturwalzen .    Es ist  dies der Grund dafür, dass bis heute auch  bei von  patentiertem  Draht     herabgewalzten     Bändern für Uhrfedern die oben beschriebene  Textur nur     unvollkommen    oder gar nicht vor  handen war; auch war die Wichtigkeit dieser       Texturbildimg    für Triebfedern für Uhren  bisher nicht erfasst worden.  



  Es     wurde    ferner festgestellt, dass die beste       Texturfeder    dann erreicht wird, wenn die       Eisen-Kohlenstoff-Legierung    unter Ausschluss  von     Martensit    im     perlitischen,    z. B. insbeson  dere     sorbitischen    Zustand, vorhanden ist und  der     Festigkeitswert        des    kaltgezogenen Drah  tes mehr als 200     kg/mm2    beträgt.  



  Folgender Versuch wurde an einer kubisch  raumzentrierten     Eisen-Kohlenstoff-Legierung          enthaltend        0,85%        C        durchgeführt.        Der        nach     dem bekannten      Patentier-Verfahren     bei  hoher Temperatur homogenisierte und abge  schreckte     Stahldraht    von 2,3 mm Durchmesser  wurde bis auf eine Festigkeit von 260     kg/mm2     kalt heruntergezogen, und zwar bis zu einer    Dicke von 0,6 mm, und anschliessend kalt. zu  einem Band von 0,1 mm Dicke und 1.,5 mm ;  Breite gewalzt, und dann bei 250  C während  einer Stunde vergütet.

   Die röntgenogra  phische     Texturbestimmung    zeigt     punktför-          mige    Reflexe, das heisst eine sehr scharf aus  geprägte Textur mit 111.= und     1.10-Richtungen    ;       in    der     Walzrichtung,    wobei die     110-Richtung     in der Walzebene liegt. Somit liegt der Höchst  wert des     E-Moduls    in der Längsrichtung des  Federbandes.

   Das Band, das vor dem Ver  güten eine Härte von 700     Vickers    aufwies, ,       besitzt    nach dem Vergüten während einer  Stunde bei 250  C eine solche von 820     Vickers.     Der     E-Modul    wurde mit 22000     kg/mm2    er  mittelt. Die aus diesem Band hergestellte       Uhrentriebfeder    gab ein Kraftmoment von ,  840     g/mm,    das das Kraftmoment einer     tex-          turfreien,        martensitisch    gehärteten Stahl  feder übertrifft, ohne die Brüchigkeit der  letzteren aufzuweisen.

   Die Feder brach im  Federhaus bei 9300 Aufzügen, während die  nach dem bisherigen Verfahren gehärtete  Stahlfeder gleicher Federkraft nach 200 bis  600 Aufzügen brach.  



  Ferner wurde ein zweites Federband aus  derselben     Fe-C-Legierung    hergestellt, indem  ein Draht von 1,6 mm Durchmesser mit einer  Festigkeit von 200     kg/mm9    auf eine Dicke  von 0,6 mm kalt gezogen wurde. Das aus die  sem Draht gewalzte Band von einer Dicke  von 0,1 mm und einer Breite von 1,5 mm ,  zeigte eine starke     Streuung    der 110-     und        111-          Richtungen    der Textur.

   Diese unscharfe Tex  tur ergab ein     E-Modul    von nur 19500     kg/mm2     und ein Kraftmoment der Feder von nur  700     g/mm.    Auch bei diesem Band hat durch     i     das Vergüten die Härte nur um etwa l06       Vickerseinheiten    zugenommen.

   Dieses Beispiel  zeigt deutlich, wie bei richtigem Verhältnis  der Kaltverformung des Drahtes durch Zie  hen zur Kaltverformung durch Walzen eine       Steigerung        des        E-Moduls        um        mehr        als        10%     durch stark ausgebildete Textur (Lage der  Höchstwerte des     E-Moduls    in der Bandrich  tung) erzielt werden     konnte.     



  Diese Versuche zeigen die Überlegenheit,  das heisst den technischen Fortschritt, der      nach dem neuen Verfahren hergestellten Me  tallbänder gegenüber den nach bekannten  Methoden am breiten Band gewalzten Bän  dern.  



  Die Zusammensetzung der Feder . kann in  bezug auf den     C-Gehalt    und den üblichen  Gehalten an Mangan und Silizium verschie-    den sein. Die     isotherme        Härtung    wird sich       zweckmässigerweise    nach der Zusammenset  zung richten, so dass     Martensitbildung    ver  mieden werden kann.  



  Nachstehend seien einige Beispiele von  Stählen wiedergegeben.  
EMI0003.0006     
  
    <I>Typ <SEP> I</I>
<tb>  Fe <SEP> 95-99,51/o
<tb>  C <SEP> 0,6-1,5%
<tb>  Si <SEP> 0-1,0 <SEP> 11/o
<tb>  Mn <SEP> 0-1,011/o
<tb>  <I>Beispiel <SEP> 2: <SEP> Beispiel <SEP> 2:</I>
<tb>  Fe <SEP> <B>98,50/0</B> <SEP> Fe <SEP> 98 <SEP> 0/0
<tb>  C <SEP> 0,851/o <SEP> C <SEP> 0,9 <SEP> 0/0
<tb>  Si <SEP> 0,2511/o <SEP> si <SEP> 0,25%
<tb>  Mn <SEP> 0,350/0 <SEP> Mn <SEP> 0,350/0       Es können auch     Eisen-Kohlenstoff-Legie-          rungen    mit Nickel- und Chromzusatz mit ku  bisch raumzentriertem Gitter Verwendung    finden,     und    zwar vorzugsweise     mit    folgenden  Gehalten:

   60  
EMI0003.0011     
  
    <I>Typ <SEP> II <SEP> -</I>
<tb>  C <SEP> 0,01-10/0
<tb>  Cr <SEP> 0-16 <SEP> 11/o
<tb>  Ni <SEP> 0-1611/o
<tb>  Si <SEP> -i- <SEP> Mn <SEP> 0-4%
<tb>  <I>Beispiel <SEP> <B>3:</B> <SEP> Beispiel <SEP> 4: <SEP> Beispiels:</I>
<tb>  C <SEP> 0,1% <SEP> C <SEP> ' <SEP> 0,2% <SEP> C <SEP> 0,6%
<tb>  Cr <SEP> 4% <SEP> Cr <SEP> 8% <SEP> Cr <SEP> 4%
<tb>  Ni <SEP> 8 <SEP> 0/ <SEP> o <SEP> Ni <SEP> _ <SEP> 41/o <SEP> Ni <SEP> 811/o
<tb>  Si <SEP> -f- <SEP> Mn <SEP> 2% <SEP> Si <SEP> -I- <SEP> iVIn <SEP> 1% <SEP> Si <SEP> -I- <SEP> Mn <SEP> 111/a
<tb>  Fe <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> Rest       Auch bei den obigen Legierungen wird der  Draht vorzugsweise     isothermisch    gehärtet,

   die  Glühtemperatur und die Temperatur des       Abschreckbades    werden zweckmässig der Zu  sammensetzung der die Feder bildenden Le  gierung angepasst, wobei man danach trach  ten wird, dass     kein        Martensit,    jedoch vorzugs  weise     Troostit    und/oder     Sorbit,    gebildet wird.  



  Je nach der Legierung kann es übrigens  von Vorteil     sein,    dass     Niob    oder Titan     einzeln            oder        beide        bis        höchstens        total        10%        zulegiert     werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung einer Trieb feder für Uhren, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein kubisch-raumzentriertes Kristallgit ter aufweisende, eisenhaltige Legierung in Drahtform homogenisiert und abgeschreckt, hierauf kalt heruntergezogen und kalt zum Band gewalzt wird, wobei das Verhältnis der Querschnittsverminderung beim Ziehen des Drahtes zur Querschnittsverminderimg durch das Flachwalzen des Drahtes so abgestimmt wird,

   dass sich die Richtung des Höchstwertes des Elastizitätsmoduls vorwiegend parallel zur Walzrichtung des Bandes orientiert, wor auf bei Temperaturen von 200-600 C nach behandelt wird, iun einen Elastizitätsmodul von mindestens 21000 kg/mm2 zu erreichen. Il. Triebfeder für Uhren, hergestellt naeh dein Verfahren gemäss Patentanspruch I. UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass der Draht derart heruntergezogen und gewalzt wird, dass eine totale Querschnittsverminderung von minde stens 801/o erfolgt.