CH342438A - Verfahren zur Herstellung von Federn - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Federn    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her  stellung von Federn.  



  Es sind Verfahren zur Herstellung selbstkompen  sierender     Unruh-Spiralfedern    bekannt. Bei diesen Ver  fahren handelt es sich meist um solche, bei denen  Zusatzmetalle zum Grundmaterial     zulegiert    werden.  Diese Federn aus einer Legierung mit kleinem Aus  dehnungskoeffizienten kompensieren in vorzüglicher  Weise auftretende Temperaturschwankungen, haben  aber den Nachteil, dass sie zufolge des niedrigen       Elastizitätsmoduls    nicht steif genug sind und aus die  sem Grunde     Lagenfehler    verursachen.  



  Man hat auch schon Verfahren angewendet, bei  denen     Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen    durch Bei  mischung eines eine     Ausscheidungs-Härtbarkeit    be  wirkenden Stoffes wie Beryllium, Titan,     Molybdän     und ähnliche mittels einer Ausscheidungshärtung so  vergütet werden, dass die aus solchen Legierungen  hergestellten     Umruh-Spiralfedern    einen höheren       Elastizitätsmodul    erhalten. Es entsteht dadurch aber  wiederum eine geringere Dämpfung der Unruh  gegenüber den aus einer nicht     aushärtbaren    Legierung  hergestellten     Unruh-Spiralfedern.     



  Bei beiden genannten Legierungsverfahren ist in  folge der ausserordentlichen Feinheit der     Unruh-          Spiralfedern    der legierte Stoff, bei den     aushärtbaren     Legierungen also auch der eine     Auscheidungs-Härt-          barkeit    bewirkende     Stoff,    gleichmässig im Gesamt  material verteilt. Es erhalten somit die innern     Teile     der Feder dieselbe Härte wie die Randzonen.

   Eine  solche Feder kann wegen der durchwegs gleich  mässigen Härte nur eine bestimmte, eine gewisse  Grenze nicht     überschreitbare    Elastizität erreichen,  die noch nicht ausreicht, die     Lagenfehler    weitgehend  auszuschalten.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren bezweckt,     eine     Feder mit weichem Kern und harter Oberfläche zu    schaffen, bei der zwecks Vermeidung der genannten  Nachteile der bekannten Federn sowohl die Tempe  ratur- als auch die     Lagenfehler    weitgehend kompen  siert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass man das  aus einer     Metallegierung    bestehende Federmaterial  durch     Eindiffundieren    eines eine     Ausscheidungs-          Härtbarkeit    bewirkenden Stoffes mit einer Aussen  schicht versieht, die anschliessend durch Ausschei  dungshärtung vergütet wird.  



  Es ist an sich bekannt, Oberflächen von Metall  körpern dadurch zu verbessern, dass man ein zweites  Metall eindiffundiert. Es handelt sich hierbei meist  um die Gewinnung eines schichtartigen     Überzuges     von beispielsweise Chrom auf Stahlwerkstücken, bei  denen durch Legieren mit Titan,     Molybdän    oder  Mangan das Auswandern des     Kohlenstoffes    verhindert  wird, um die Gewähr für eine einwandfreie Diffusion  zu bilden. Mit den bekannten Diffusionsverfahren  wird vor allem eine Verbesserung der Widerstands  charakteristik gegen Korrosion und Abnützung ange  strebt.  



  Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren her  gestellten Federn unterscheiden sich von den bekann  ten, nach dem Legierungsverfahren hergestellten Fe  dern dadurch, dass die eine     Ausscheidungs-Härtbar-          keit    bewirkenden Zusätze der Legierung     nicht    mehr  gleichmässig über den ganzen Querschnitt verteilt sind,       sondern    dass der durch     Diffusion    eingedrungene     Stoff     nach dem Härten in der Randzone konzentriert ist.  Die Ausscheidungshärtung kann sich demnach auch  nur in der Randzone vollziehen, wodurch man vor  zugsweise eine Feder mit verhältnismässig weichem       Kern,    aber mit harter Oberfläche erhält, die z.

   B. die  Temperaturschwankungen kompensiert, also einen  unveränderlichen Ausdehnungskoeffizienten aufweist,  aber doch steif genug ist und keine unerwünschten           Lagenfehler    zulässt, was bei     Unruh-Spiralfedern    von  besonderer Bedeutung ist.  



  Die weiche Innenschicht der Feder, z. B. vom  sog.      Invartyp ,    die einen niedrigen     Elastizitätsmodul     aufweist, wird also von einer sehr harten und einen  hohen     Elastizitätsmodul    aufweisenden Aussenschicht  vorzugsweise rohrartig umgeben. Die Feder in der  Ausbildung als     Unruh-Spiralfeder    kann also den  Charakter einer Art     Rohrfeder    bekommen, die bei  grosser     Steifigkeit    und hohem     Elastizitätsmodul    den  noch bruchsicher ist und kompensierend wirkt.  



  Als     Grundmaterial    wird beispielsweise eine Legie  rung verwendet, die neben Nickel, Chrom und Wolf  ram auch Eisen enthält. Das Eisen besitzt bis zum  Haltepunkt 906  C als sogenanntes     a-Eisen    ein ku  bisch raumzentriertes Gitter. Ab 906  C geht das       a-Eisen    in     y-Eisen    mit kubisch flächenzentriertem  Gitter über, das bis zum Haltepunkt 1401  C bestän  dig ist. Die Diffusion eines eine     Ausscheidungs-Härt-          barkeit    bewirkenden Stoffes in das Grundmaterial  kann erreicht werden, indem dieses letztere und die  gasförmige Phase eines Metallsalzes, z.

   B.     Beryllium-          Chlorid,    bei entsprechender Wärme miteinander in  Kontakt gebracht werden.     Beryllium-Chlorid    sublimiert  bei rund 490  C, ist also schon im Temperaturbereich  des     a-Eisens,    insbesondere aber im Temperatur  bereich des     y-Eisens    unbedingt gasförmig. Es können  also unterhalb von 906  C unter Bildung von Misch  kristallen des Austausch- oder     Besetztplatztypes    und  oberhalb von 906  C unter Bildung von Misch  kristallen des     Einlagerungs-    oder     Leerstellentypes     Atome des eine     Ausscheidungs-Härtbarkeit    bewirken  den Stoffes eindiffundiert werden.

   Ein     Eindiffundieren     unterhalb 906  C und damit die Bildung von Misch  kristallen des     Austauschtypes    ist allerdings nur mög  lich, wenn die Atomdurchmesser des     einzudiffundie-          renden    Stoffes und des Eisenatoms weitgehend ähnlich  sind, denn es muss das fremde Atom an den Platz  des Eisenatoms im Kristallgitter treten. Oberhalb  906  C ist die weitgehende Ähnlichkeit des Atom  durchmessers des     einzudiffundierenden        Stoffes    zwecks    Bildung von Mischkristallen des     Einlagerungstypes     nicht mehr nötig, da es nunmehr im flächenzentrierten  Gitter in Leerstellen des Gitters eingelagert wird.  



  Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung  von     Unruh-Spiralfedern    bestimmt, doch können auch  andere Federn hergestellt werden bei Verwendung  einer     draht-    oder bandförmigen     Grundmateriallegie-          rung.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Federn, dadurch gekennzeichnet, dass man das aus einer Metallegierung bestehende Federmaterial durch Eindiffundieren eines eine Ausscheidungs-Härtbarkeit bewirkenden Stoffes mit einer Aussenschicht versieht, die anschliessend durch Ausscheidungshärtung vergütet wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Grundmetallegierung ein weiches, einen niedrigen Elastizitätsmodul aufwei sendes Material verwendet und nach erfolgtem Ein diffundieren eines eine Ausscheidungs-Härtbarkeit be wirkenden Stoffes durch Ausscheidungshärtung auf dem weichen Kern eine rohrförmige Aussenschicht erzeugt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Grundmetall eine Legierung mit kleinem Ausdeh nungskoeffizienten verwendet, in die man eine Aus- scheidungs-Härtbarkeit bewirkende Stoffe eindiffun diert, so dass durch Ausscheidungshärtung eine gehär tete Randzone mit hohem Elastizitätsmodul entsteht. PATENTANSPRUCH 1I Feder, hergestellt nach dem Verfahren nach Pa tentanspruch I. UNTERANSPRUCH 3. Feder nach Patentanspruch 1I, dadurch gekenn zeichnet, dass sie die Form einer Unruh-Spiralfeder aufweist.