DE2626251C2

DE2626251C2 - Verfahren zum Herstellen von Brillengestellen unter Anwenden einer durch Wärmebehandlung härtbaren Nickel- Bronze-Legierung

Info

Publication number: DE2626251C2
Application number: DE2626251A
Authority: DE
Inventors: Edgar H. Woodstock Conn. Elliot; George A. Sturbridge Mass. Granitsas; Richard T. Metcalfe
Original assignee: AO Inc SOUTHBRIDGE MASS US; Ao Inc Southbridge Mass
Current assignee: AO Inc 07950 SOUTHBRIDGE MASS US
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1986-09-25
Also published as: CA1083020A; JPS525546A; IT1061772B; FR2315547A1; US4046596A; DE2626251A1; GB1499465A; HK21281A; FR2315547B1; JPS6026826B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brillengestells, bei dem die Gestellteüe, wie Linsenumrandungen, Stege und Bügelscharniere, durch Hartlöten miteinander verbunden sind.

Aus der Praxis der Herstellung von Brillengestellen aus Metalldraht ist das Verbinden der Einzelelemente des Gestells durch Hartlöten bekannt, wie z. B. in E. Raskop, Handbuch für den Augenoptiker, 1959, S. 133 f beschrieben. Dort wird auch darauf hingewiesen, daß die der Hartlötstelle benachbarten Gestellteüe beim Hartlöten ausgeglüht werden und dadurch ihre von dem Drahtmaterial abhängige ursprüngliche Härte verlieren. Damit einhergehend büßt das Gestell in diesen ausgeglühten Bereichen seine ursprüngliche Biegefestigkeit ein, so daß bei Belastung des Gestells bleibende Verformungen auftreten können.

Um diesem Nachteil zu begegnen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, als Material für die Gestellteüe eine durch Wärmebehandlung härtbare (alterungshärtbare) Nickel-Bronze-Legierung zu verwenden und das Brillengestell nach dem Hartlöten einer Wärmebehandlung zur Alterungshärtung bei einer Temperatur zu unterwerfen, die unter der für die Hartlötung der Teile erforderlichen Temperatur liegt

Die Alterungshärtung hebt den beim Hartlöten verursachten Härte- und Zerreißfestigkeitsverlust zumindest auf oder läßt diese Materialkenndaten sogar über die Ursprungswerte hinaus ansteigen (vgl. Beispiel 1), soweit die verwendete Legierung alterungshärtbar ist, was z. B. für Nickel-Silber-Legierungen nicht zutrifft (vgl. dazu Beispiel 7).

Nickel-Bronze-Legierungen des Kupfers, die eine Verbesserung ihrer Festigkeit oder Alterungshärtung dadurch erfahren können, daß dieselben einer Temperatur wesentlich unter dem Schmelzpunkt der Legierung ausgesetzt werden, sind auf dem einschlägigen Gebiet für die Verwendung in Lagern, Ventilen, Pumpen und Federn bekannt. Die Eigenschaften dieser Materialien werden erläutert von Eash et al. in der Veröffentlichung »The Copper-Rich Alloys of the Copper-Nickel-Tin-System« in Transactions fo AIME 1933, Band 104, Seiten 221—249, sowie von Wise et al. in der Veröffentlichung »Strength an Aging Characteristics of the Nickel Bronzes« in Transactions of AIME, 1934, Band 111, Seiten 218—244 sowie weiterhin in den US-Patentschriften 18 16 509 und 19 28 747.

Das Verfahren zum Härten derartiger Legierungen, indem dieselben z. B. in Form von Gußstücken auf erhöhte Temperaturen, wie Temperaturen über 316°C und über eine Zeitspanne von etwa 5 Stunden lang unterworfen werden, bezeichnet man als »Ausscheidungshärtung«, die zu einer Veränderung des «-Gebietes in der Legierung führt.

Kürzlich ist von Plewes in Metallurgical Transactions, Band6A, März 1975, Seiten 537—544 mitgeteilt worden, daß eine zuvor an Kupfer-Nickel-Zinn-Legierungen durchgeführte Kaltbearbeitung die Charakteristika derartiger Legierungen beeinflußt, die anschließend bei erhöhten Temperaturen eine Alterungshärtung erfahren. Anwendungsgebiete für derartige Legierungen auf der Kupfergrundlage mit hoher mechanischer Festigkeit sind nach dem genannten Autor Verbindungsteile, Diaphragmateile und Federbestandteile in elektromechanischen Relaisanordnungen. Bei dem Arbeiten mit einer Kupferlegierung, die 9Gew.-% Nickel und 6 Gew.-% Zinn enthält hat der Autor gefunden, daß der geringste erforderliche Betrag bei einer zuvor ausgeführten Kaltbearbeitung zwecks Erzielen des angestrebten kritischen Konkurrenzgleichgewichtes zwischen duktilen-brüchigen Eigenschaften sich auf 75% Flächenverringerung beläuft.

Die Veröffentlichungen von Plewes (1975) und von Wise et al. (1934) geben aber keinen Hinweis auf die Verwendung von Nickel-Bronze-Legierungen für die Herstellung von Brillengestellen oder für eine Lösung des hier interessierenden Problems des Härteabfalls im Bereich der Hartlösung an Brillengestellen.

Der größte Teil der Brillengestelle nach dem Stand der Technik wird aus einem nicht wärmebehandelbaren oder alterungshärtbarem Material, wie reinem Nickel, Monel oder dem sogenannten »Nickelsilber« hergestellt, das eine Legierung aus Kupfer, Nickel und Zink ist, die 10 bis 30% Nickel und 5 bis 33% Zink enthält. Bei dem Verfahren zum Ausbilden des angestrebten Drahtdurchmevjers, wie er für Brillengestelle geeignet ist, verfährt man üblicherweise dergestalt, daß die angewandte Drahtlegierung kaltbearbeitet wird, die Legierung einem Ziehvorgang unterworfen wird unter etwa 10 bis etwa 75%iger Flächenverringerung bevor das Brillengestell in die angestrebte Form überführt wird. Weiter-

hin werden die Scharniere oder andere Verstärkungsteile des Brillengestells hart angelötet. Während des Hartlötens, das z. B. über elektrisches Widerstandserhitzen zur Durchführung kommen kann, wird das Brillengestell auf eine Temperatur von etwa 600 bis etwa 700⁰C erhitzt unter Erschmelzen des angewandten Hartlötmaterials. Bei dem Erhitzungsverfahren ergibt sich bezüglich der Brillengestellbestandteile, und zwar derjenigen in unmittelbarer Nachbarschaft der Lötstelle, eine Neigung zu einem teilweisen Tempern mit dem Ergebnis, daß das fertige Brillengestell schwache Stellen an den Hartlötpunkten aufweist und dort nur ein ungenügender Widerstand gegenüber Biegekräften vorliegt. Als Ergebnis hiervon besitzen einschlägige Brillengestelle nach dem Stand der Technik nur unzureichende Biegefestigkeit und nehmen nur zu leicht eine bleibende Verformung nach Beaufschlagen einer Belastung auf das Brillengestell dergestalt an, daß der richtig: Sitz der Brillen an dem Kopf des Benutzers nicht über einen angemessenen Teil der Lebensdauer des Brillengestells beibehalten wird. Hierdurch werden häufige Neujustierungen oderEinstellungen derartiger Brillengestelle erforderlich. Die Tatsache, daß die aus Metall bestehenden Brillengestelle nach dem Stand der Technik unter Anwenden eines Materials gefertigt werden, das keine Verbesserung der Zerreißfestigkeit oder Härte im Anschluß an den Hartlötvorgang, während dessen das Brillengestell erweicht wird, erfahren kann, führt zu Brillengestellen, die insbesondere an dem hartgelöteten Flächen schwache Stellen aufweisen.

Es ist bekannt, daß Beryllium-Kupfer-Legierungen, die ebenfalls Nickel oder Kobalt enthalten können, hohe mechanische Festigkeit und Härte besitzen und als Legierungen auf optischen Anwendungsgebieten, wie Brillengestellen geeignet sind. Eine typische Legierungsanalyse weist die folgenden Werte auf: Beryllium = 2,25%, Nickel = 0,35% und der Rest ist Kupfer. Derartige Legierungen können durch Wärmebehandlung gehärtet werden, jedoch ist die Anwendung dieser Legierungen in Brillengestellen durch die Schwierigkeit eines erfolgreichen Hartlötens derartiger Legierungen bei dem Zusammensetzen der Brillengestelle im Hinblick auf den Berylliumgehalt begrenzt gewesen. Die Legierung neigt dazu, ein sehr stark anhaftendes und feuerfestes Berylliumoxid zu bilden, wodurch es schwierig wird die Legierung zu beizen und hartzuverlöten sowie zu elektroplattieren.

Auch bei den wärmebehandelbaren Legierungen des Inconel und bei rostfreiem Stahl der Serien 200 bis 400 ergeben sich ähnliche Schwierigkeiten bei Zusammenbau der Brillengestelle, siehe weiter oben im Zusammenhang mit der Beryllium-Kupfer-Legierung beschrieben worden ist. Weiterhin machen es die hohen Streckgrenzen dieser Legierungen schwierig dieselben zu verarbeiten, und die Temperungstemperaturen dieser Legierungen liegen wenigstens 100° C höher als bei den Nickel-Bronzen, so daß kostspieligere Temperungsöfen im Zusammenhang mit der Anwendung von Inconel und rostfreien Stahllegierungen erforderlich werden.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Brillengestellen geschaffen, die wesentlich verbesserte Zerreißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber bleibender Verformung besitzen. Es wurde gefunden, daß eine Wärme behandelbare Nickel-Bronze-Legierung zu einem mechanisch wesentlich stärkeren Brillengestell führt im Vergleich zu Brillengestellen nach dem Stand der Technik, da derartige erfindungsgemäß behandelte Kupfer-Legierungen durch eine Wärmealterungsbehandlung eine Verbesserung ihrer Festigkeitseigenschaften erfahren können, und zwar im Anschluß an das Zusammensetzen des Brillengestells und teilweise Tempern derselben während des Hartverlötens. Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Brillengestelle durch Wärmealterung bei einer Temperatur gehärtet, die erheblich unter dem Schmelzpunkt der Legierung oder des angewandten Hartlötmaterials liegt In dieser Weise wird die mechanische Festigkeit der Legierung vermittels eines Mechanismus erhöht, bei dem eine Ausscheidung oder Ausfällen einer Phase innerhalb der Kupferlegierung erfolgt, wobei es sich z. B. bei einer Nickel und Zinn enthaltenden Legierung um eine Phase der Verbindung Ni2Sn handelt

Zu geeigneten Kupferlegierungen gehören diejenigen, die Nickel und Zinn in Mengen von etwa 2 bis 10 Gew.-% Zinn und etwa 3 bis etwa 26 Gew.-% Nickel enthalten.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die beigefügte graphische Darstellung erläutert Die graphische Darstellung zeigt die Ergebnisse auf, wie sie bezüglich der Auswertung der Steifheit einer Reihe Brillengestelle (vorderes Teil) erhalten werden, die ohne Stütze hergestellt sind. Jeder Punkt auf der Kurve 10 gibt die Ergebnisse eines Durchschnittswerts von 5 Steifheitsbestimmungen wieder, wie sie an den Vordei teilen von Brillengestellen durchgeführt wurden, die nach dem in dem nachfolgenden Beispiel 6 erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind. Die Kurve 11 gibt Vergleichsergebnisse für die Vorderteile von Brillengestellen wieder, die nach dem Beispiel 7 hergestellt worden sind, und hierbei handelt es sich um Steifheitswerte, die den Vorderteilen von Brillengesteilen nach dem Stand der Technik entsprechen.

Die ausgewerteten Vorteile der Brillengestelle erfahren eine Prüfung bis zu dem Punkt wo die geprüfte Probe eine bleibende Verformung einnimmt. Bezüglich des Brillengestellvorderteils nach Beispiel 6 ergibt sich eine bleibende Verformung von 8° 15' nach einer Durchbiegung über einen Winkel von 25°. Bezüglich des Brillengestells nach dem Kontrollbeispiel 7, das den Stand der Technik wiedergibt, resultiert eine bleibende Verformung von 14° nach einer Durchbiegung über einen Winkel von 25°. Die Bestimmungen werden unter Anwenden eines Tinius Olsen Steifheitstesters durchgeführt unter Anwenden einer Spannweite von 5 cm und einer Belastung von 8 χ 2,5 cm χ 0,4-5 kg. In der graphischen Darstellung ist die winkelförmige Durchbiegung auf der Abszisse oder der x-Achse und der Prozentsatz des maximalen Biegemomentes auf der Ordinate oder y- Achse wiedergegeben.

Die erzielten Ergebnisse zeigen eine erhebliche Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Wider-Standsfähigkeit gegenüber bleibender Verformung, die bei einem Brillengestell dann erzielt werden kann, wenn eine Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung angewandt wird, die durch Wärmealterung eine Härtung erfahren kann.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von Brillengestellen geschaffen, die verbesserte Zerreißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber bleibender Verformung vergleichsweise zu Brillengestellen nach dem Stand der Technik aufweisen. Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Nickel-Bronze Legierung zum Herstellen von Brillengestellen angewandt, wobei der Zusammenbau des Brillengestells vermittels Hartlöten erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Brillengestell-Verbindungsstellen auf ei-

ne Temperatur erhitzt, bei der die Hartlötlegierung, wie eine silberenthaltende Hartlötlegierung schmilzt. Das Erhitzen des Brillengestells für das Hartlöten kann vermittels eines beliebigen Erhitzungsverfahrens wie eines Widerstands-, Induktions- oder Ofenerhitzens erfolgen. Die letzteren zwei Erhitzungsverfahren bedingen Vorteile bezüglich der Verarbeitung, da hierdurch ein Brillengestell mit weniger Arbeitsaufwand dadurch hergestellt werden kann, daß die gesamte Brillengestellanordnung und nicht nur das hartzuverlötende Verbindungsteil erhitzt wird. Das jeweilige Zusammensetzen einer Verbindungsstelle oder Scharniers unter Anwenden eines Widerstandserhitzens nach dem Stand der Technik ist ein langsames Verfahren. Da die aus der erfindur.gsgemäßen Nickel-Bronze-Legierung hergestellten Brillengestelle durch Wärmealterung eine Verbesserung ihrer Festigkeitseigenschaften erfahren, kann die gesamte Brillengestellanordnung bei einer gesteuerten Temperatur hartverlötet werden, und mehrere Verbindungsstellen oder Scharnierstellen werden durch Erhitzen des Brillengestells in einer Fassung hartverlötet, und der durch die teilweise Temperung bedingte Verlust an mechanischer Festigkeit, wie dies bei den Hartlöttemperaturen eintreten kann, kann durch das sich anschließende Wärmealtern wettgemacht werden. Für das Hartverlöten können ebenfalls Widerstandserhitzungsverfahren angewandt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem Brillengestell, das stark verbesserte Zerreißfestigkeit und größere Widerstandfähigkeit gegenüber bleibender Verformung vergleichsweise zu dem Stand der Technik aufweist. Dies liegt daran, weil das Metall an den hartverlöteten Verbindungsstellen mechanisch wesentlich stärker als die Festigkeit der hartverlöteten Verbindungsstellen ist, die nach dem Widerstands-Hartlötverfahren entsprechend dem Stand der Technik unter Anwenden nicht altbarer Materialien, wie Nickel-Silber (Kupfer-Nickel-Zink) Monel (Kupfer-Nickel) und Nickel hergestellt werden. Die zeitlichen Arbeitsphasen des Hartlötverfahrens können so eingestellt werden, daß sich eine zufriedenstellende, vermittels Widerstandserhitzung ausgebildete, hartverlötete Verbindungsstelle ergibt, ohne daß man darauf zu achten hai, in der hart zu verlötenden Fläche ein Überhitzen zu vermeiden. Ein Überhitzen während des Widerstands-Hartlötens würde zu einer Schwächung der Verbindungsfläche der Brillengestelle nach dem Stand der Technik führen.

Die erfindungsgemäßen wärmebehandelbaren Nikkel-Bronze-Legierungen sind im einzelnen in den LJS-PSen 18 16 509 und 19 28 747 beschrieben, sowie weiterhin in zwei Veröffentlichungen in den Transactions of the American Institute of Metallurgical Engineers, AI-ΜΕ 1933, Band 104, Seiten 221-249 und AIME 1934, Band 111, Seiten 218—244. Die Legierungen enthalten, ausge jrückt in den wesentlichen Prozentsätzen, Kupfer, Nickel und Zinn, sowie geringe Prozentsätze an Mangan oder Titan entweder als solche oder mit einer geringen Magnesiummenge. Diese geringeren Bestandteile sind zweckmäßig, um für die Kaltverarbeitung eine gute Duktilität zu ergeben und liegen z. B. als ein Mangananteil von etwa 1 bis etwa 5% des Nickelgehaltes der Legierung vor. Es können auch kleine Mengen an Eisen, Blei, Aluminium oder Silizium in der Legierung vorliegen, ohne daß hierdurch nachteilig die Duktilität und die Wärmebehandelbarkeit der Legierung beeinflußt werden, jedoch sollten diese Bestandteile üblicherweise nicht über etwa 1% liegen, und zwar als kombinierter Anteil der gesamten Legierungszusammensetzung.

Zink kann ebenfalls als ein wahlweiser Bestandteil vorhanden sein, um so die Kosten der Legierung zu verringern. Allgemein sollte der Anteil angewandten Zinks nicht größer als 10% der Gesamtlegierung sein.
Die Legierung kann durch Niederschmelzen der Bestandteile und Gießen der sich ergebenden Legierung in Barren hergestellt werden. Gegebenenfalls kann die erschmolzene Legierung wesentlich über deren Schmelztemperatur erhitzt und bei dieser Temperatur in Barren ίο gegossen werden. Die Barren werden unter Ausbilden eines weichen Metalls getempert durch längerzeitiges Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 600 bis etwa 950°C, und zwar in abhängig von dem Nickel und Zinngehalt der Legierung. Die höheren Temperaturen sind bei Legierungen erforderlich, die einen hohen Anteil an Nickel enthalten. An das Tempern schließt sich ein schnelles Abkühlen, wie ein Abschrecken in Wasser oder öl an. Die Legierung kann sodann bearbeitet werden wie durch ein Herunterziehen in Draht, der für das Herstellen der Brillengestelle geeignet ist. Während des Hinterziehens der Legierung kann es sich als zweckmäßig erweisen die durch die Bearbeitung gehärtete Legierung vermittels Tempern bei erhöhten Temperaturen in der oben beschriebenen Weise zu erweichen, um so die Härtungswirkung des Herunterziehens auszugleichen und eine weitere Verringerung der heruntergezogenen Fläche leichter zu gestalten. Nach der Kaltbearbeitung wird die Legierung in Form des heruntergezogenen Drahtes, der für den Zusammenbau der Brillengestelle angewandt wird, allgemein lösungsgetempert, um so die erforderliche Drahtform und Dimensionen zu erzielen.

Der Gewichtsanteil des Nickels und Zinns in der Legierung beläuft sich auf etwa 3 bis 26% Nickel und etwa 2 bis 10% Zinn, vorzugsweise auf etwa 4 bis etwa 12% Nickel und etwa 2 bis etwa 8% Zinn. Der Rest der Legierungszusammensetzung auf 100% kann Kupfer abzüglich geringer Prozentsätze an Mangan oder Titan als solche oder zusammen mit Magnesium sein, wie weiter oben beschrieben, um eine gute Duktilität zu erhalten und es können geringe Mengen an Verunreinigungen, wie Eisen, Blei, Aluminium oder Silizium und bis zu etwa 10% Zink zwecks Verringerung der Kosten vorliegen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Werkzeugkosten dort, wo ein Erhitzen vermittels Induktionsofen erfolgt, wesentlich geringer sein können als dies bei den über Widerstandserhitzer durchgeführten Hartlötverfahren nach dem Stand der Technik der FaI! ist. Dies liegt daran, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich eine Aufspannvorrichtung für alle Verbindungsstellen oder Scharniere oder Brillengestelle erforderlich ist und dies im Gegensatz zu dem Erfordernis nach dem Stand der Technik, wonach individuelle Aufspannvorrichtungen für jede Verbindungsstelle bzw. Scharnier der Brillengestelle erforderlich sind, wenn man über ein Widerstandserhitzen arbeitet und nicht der Wärmebehandlung zugängliche Metalle, wie Nickel, Monel oder Nickel-Silber-Legierungen angewandt werden.
Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik zum Herstellen von Brillengestellen ist es üblich die Gestellteile kaltzuverarbeiten, um so eine Flächenverringerung von etwa 10 bis etwa 75% zu erreichen. Dieses Verfahren führt zu einem gewissen Härten des Brillengestellmaterials dergestalt, daß sich eine Erhöhung der Zerreißfestigkeit des angewandten Materials ergibt Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein ähnliches Ausmaß an Kaltbearbeitung bei der Herstellung der

Brillengestelle unter Heranziehen einer Nickel-Bronze-Legierung angewandt, die durch Wärmealterung einer Härtung erfahren kann. Das Zusammensetzen der Brillengestelle wird durch Hartverlöten der Verbindungsstellen bzw. Scharniere bewerkstelligt, wobei als Hartlötmaterial solche in Frage kommen, die bei einer Temperatur von etwa 600 bis 850⁰C schmelzen und hierbei handelt es sich um Hartlötlegierungen, die etwa 10 bis etwa 80Gew.-% Silber und als Rest im wesentlichen Kupfer und Zink enthalten. Ein Beispiel ist eine Legierung, die 15% Silber, 5% Phosphor und 80% Kupfer, alles auf der Gewichtsgrundlage, enthält, oder eine Legierung, die 45% Silber, 15% Kupfer, 16% Zink und 24% Cadmium (alles auf der Gewichtsgrundiage) enthält. Wenn auch die für den Hartlötvorgang erforderliche Wärme durch jedes geeignete Verfahren, wie ein Widerstandserhitzen zur Verfugung gestellt werden kann, ist es doch besonders zweckmäßig Induktionsoder Ofenerhitzungsverfahren anzuwenden und alle Verbindungsstellen gleichzeitig bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hartzuverlöten, da jedwedes teilweises Tempern, das während des Hartlötens eintreten kann, doch aufgrund der erfindungsgemäß angewandten, alterungshärtbaren Kupferlegierung im Anschluß an das Hartverlöten dadurch entsprechend kompensiert werden kann, daß das Brillengestell allgemein bei einer Temperatur von etwa 200 bis etwa 550⁰C etwa 0,25 bis etwa 12 Stunden lang gealtert wird, wodurch sich eine Verbesserung der mechanischen Festigkeitseigenschaften des fertigen Brillengestells ergibt. Vorzugsweise wird das Altern bei einer Temperatur von etwa 300 bis etwa 450° C über eine Zeitspanne von etwa 1 bis etwa 6 Stunden durchgeführt Nach einer derartigen Wärmealterungsbehandlung weist das Brillengestell eine wesentlich höhere Zerreißfestigkeit auf als dasselbe im Anschiuß an den Hartlötvorgang besitzt, bei dem ja die in Anwendung kommende Wärme dazu führen kann, daß sich ein teilweises Tempern oder Erweichen des Brillengestelldrahtes ergibt. Vorzugsweise wird die Wärmealterungsbehandlung bei einer Temperatur von etwa 325 bis etwa 400⁰C über eine Zeitspanne von etwa 3 bis etwa 5 Stunden ausgeführt

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei sich die angegebenen Prozentsätze auf der Gewichtsgrundiage verstehen.

Beispiel 1

Es wird ein Brillengestell hergestellt unter Anwenden eines Drahtes mit einem Durchmesser von 3,25 mm, der aus einer kupferenthaltenden Legierung hergestellt wird, die 85% Kupfer, 9% Nickel und 6% Zinn enthält Der Draht erfährt vor dem Zusammenbau des Brillengestells vermittels Kaltbearbeitung eine Flächenverringerung von 40%. Teile des Brillengestells, Linsenumrandung, Nasenstück, Seitenteile und Stütze werden in einer Aufspannvorrichtung nach dem Lösungstempern bei 720⁰C über eine Zeitspanne von 30 Minuten hin zusammengebaut, und die Teile werden in ihrer richtigen Lage hartverlötet unter Anwenden einer Legierung, die aus 45% Silber, 15% Kupfer, 16% Zink und 24% Cadmium besteht Hierbei wird das gesamte Brillengestell der Induktionserhitzung dergestalt unterworfen, daß das Brillengestell auf eine Temperatur von 720° C über eine Zeitspanne von 5 Minuten unterworfen wird. Die Zerreißfestigkeit der Briliengestellteile wird nach der Lösungstemperung wesentlich gegenüber den Werten vor der Temperung verringert. Die Zerreißfestigkeit des Brillengestells beläuft sich vor dem Tempern auf etwa 6650 kg/cm² und die Zerreißfestigkeit beläuft sich nach dem Tempern und Hartverlöten des Brillengestells auf 4200 kg/cm². Nach dem Hartlöten wird das Brillengestell dadurch gehärtet, daß dasselbe einer Wärmealterung unterworfen wird, wobei das Gestell eine Verbesserung der mechanischen Festigkeitseigenschaften dadurch erhält, daß dasselbe 4 Stunden lang der Einwirkung einer Temperatur von 344° C unterworfen wird. Die Zerreißfestigkeit wird auf einen Wert von 8750 kg/ cm² nach der Wärmealterung erhöht. Sodann wird das wärmegealterte Brillengestell einer abschließenden Behandlung unterworfen, wobei dasselbe poliert und elektroplattiert wird, wodurch sich ein entsprechend fertiggestelltes Brillengestell ergibt

Beispiel 2

Es wird die gleiche Legierung und die gleiche Arbeitsweise nach Beispiel 1 angewandt und ein Brillengestell hergestellt ausgehend von Teilen, die lösungsgetempert und sodann dadurch hartverlötet werden, daß ein Erhitzen der Brillengestellteile in einem Ofen bei einer Temperatur von 72O⁰C über eine Zeitdauer von 5 Minuten erfolgt. Im Anschluß hieran wird das Brillengestell bei einer Temperatur von 344° C über eine Zeitspanne von 4 Stunden wärmegealtert und man erhält so ein Brillengestell mit einer Zerreißfestigkeit von etwa 8750 kg/cm² nach dem Hartverlöten.

Beispiel 3,4und5

Es wird die gleiche Arbeitsweise wie im Beispiel 1 angegeben angewandt; es kommt jedoch eine Kupferlegierung zur Anwendung, die 5% Nickel, 5% Zinn und 90% Kupfer (Beispiel 3) enthält bzw. eine Kupferlegierung, die 85% Kupfer, 7% Nickel und 8% Zinn (Beispiel 4) enthält sowie eine Kupferlegierung, die 89% Kupfer, 9% Nickel und 2% Zinn (Beispiel 5) enthält. Hieraus werden die Brillengestelle hergestellt Die Zerreißfestigkeitswerte der hartverlöteten Brillengestelle erfahren eine Verbesserung gegenüber denjenigen Werten, die nach dem Hartverlöten durch Wärmealterung gemäß Beispiel 1 erhalten werden. Die Zerreißfestigkeit des fertigen Brillengestells ist besser als der einschlägige Wert der Ausgangsmaierialien.

Beispiel 6

Es wird das Vorderteil eines aus Draht hergestellten Brillengestells ausgehend von einem Draht mit einem Durchmesser von 3,25 mm hergestellt, wobei der Draht durch Kaltverarbeitung eine Verringerung auf einen geeigneten Querschnitt von 40% der ursprünglichen Fläche erfährt Es wird eine Kupfer enthaltende Legierung mit 85% Kupfer, 9% Nickel und 6% Zinn angewandt Die Brillengestellteile werden 30 Minuten lang bei 720⁰C lösungsgetempert und sodann vermittels Hartverlöten unter Anwenden einer elektrischen Widerstandserhitzung zusammengebaut bei der ein Wechselstrom durch die zusammenzusetzenden Verbindungsstellen geführt wird. Der Widerstand gegenüber dem Stromdurchtritt an den Berührungspunkten ergibt die erforderliche Wärme für das Hartverlöten. Die in Anwendung kommende Hartiötlegierung enthält 45% Silber, 15% Kupfer, 16% Zink und 24% Cadmium. Die Zerreißfestigkeit des Brillengestells wird gegenüber

dem nach der Lösungstemperung vorliegenden Wert von 4200 kg/cm² erheblich verbessert auf eine Zerreißfestigkeit von 8750 kg/cm² durch Wärmealterung des zusammengebauten Brillengestells bei einer Tempera-' tür von 344° C über eine Zeitspanne von 4 Stunden.

B e i s ρ i e 1 7 (Kontrollbeispiel: ist nicht Erfindungsgegenstand sondern Stand der Technik)

■.;■ Es wird das Vorderteil eines aus Draht hergestellten

|: Brillengestells hergestellt unter Anwenden eines Drah-

ή tes mit einem Durchmesser von 3,25 mm, der einer KaIt-

•Sj bearbeitung unterworfen wird unter einer 40%igen Flä-

|j chenverringerung. Die Legierung besteht aus 72% Kup-

$ fer, 15% Nickel und 13% Zink. Dieselbe ist auf dem

j| einschlägigen Gebiet als Nickel-Silber-Legierung oder

B Deutsches Silber bekannt. Das Brillengestell wird zu-

V» sammengesetzt unter Beaufschlagen einer durch Wider-

Iä Standserhitzung gebildeten Wärme, wie im Beispiel 6

f; erläutert. Die Hartlötlegierung ist die gleiche wie im

'■': Beispiel 1. Das Brillengestell weist nach dem Zusam-

|ί menbau eine Zerreißfestigkeit von 3850 kg/cm² auf. Es

¹I erfolgt keine Wärmealterung des zusammengesetzten

f Brillengestells, da bekannt ist, daß Nickel-Silber-Legierungen hierdurch keine Verbesserung ihrer mechanirchen Festigkeitswerte erfahren.

jß Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

40

45

Ui

IiTJ
'-'

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Brillengestells, bei dem die Gestellteile, wie Linsenumrandungen, Stege und Bügelscharniere, durch Hartlöten miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,

daß als Material für die Gestellteile eine durch Wärmebehandlung härtbare (alterungshärtbare) Nickel-Bronze-Legierung verwendet wird., und
daß das Brillengestell nach dem Hartlöten einer Wärmebehandlung zur Alterungshärtung bei einer Temperatur unterworfen wird, die unter der für die Hartlötung der Teile erforderlichen Temperatur liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kaltgezogenen Teile des Brillengestells vor dem Hartlöten oder während des Hartlötens durch Tempern einen Härteabfall und eine Herabsetzung der Zugfestigkeit erfahren.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Legierung etwa 2 bis iOGew.-°/o Zinn und etwa 3 bis 26Gew.-% Nickel enthält

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Legierung 9 Gew.-% Nickel und 6 Gew.-% Zinn enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Legierung 5 Gew.-% Nickel und 5 Gew.-% Zinn enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Legierung 7 Gew.-% Nickel und 8 Gew.-% Zinn enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Legierung 9 Gew. -% Nickel und 2 Gew.-% Zinn enthält.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlöten bei einer Temperatur zwischen 600° C und 850° C und die Wärmealterung bei einer Temperatur zwischen 200° C und 550⁰C erfolgt.