CH703796B1 - Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium - Google Patents
Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium Download PDFInfo
- Publication number
- CH703796B1 CH703796B1 CH17992010A CH17992010A CH703796B1 CH 703796 B1 CH703796 B1 CH 703796B1 CH 17992010 A CH17992010 A CH 17992010A CH 17992010 A CH17992010 A CH 17992010A CH 703796 B1 CH703796 B1 CH 703796B1
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- spring
- sep
- barrel
- niobium
- nivaflex
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 title 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 21
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003763 resistance to breakage Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B1/00—Driving mechanisms
- G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
- G04B1/14—Mainsprings; Bridles therefor
- G04B1/145—Composition and manufacture of the springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
Description
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention se rapporte au domaine de la micromécanique et concerne le domaine des ressorts. Plus particulièrement, l’invention peut être appliquée au domaine de l’horlogerie, notamment aux ressorts de barillet utilisés dans l’horlogerie mécanique. The present invention relates to the field of micromechanics and relates to the field of springs. More particularly, the invention can be applied to the field of watchmaking, particularly to barrel springs used in mechanical watchmaking.
Etat de la techniqueState of the art
[0002] Une application particulière de l’invention concerne les ressorts de barillet. Dans un mouvement de montre mécanique, l’énergie nécessaire à son fonctionnement est généralement emmagasinée dans un ressort, logé dans un barillet et, de fait, appelé ressort de barillet. La force fournie est distribuée par l’échappement et régulée par un oscillateur, qui est généralement un balancier-spiral. [0002] A particular application of the invention relates to the barrel springs. In a mechanical watch movement, the energy required for its operation is generally stored in a spring, housed in a barrel and, in fact, called the mainspring. The force supplied is distributed by the escapement and regulated by an oscillator, which is generally a balance-spring.
[0003] La force que doit transmettre le ressort est déterminée par les caractéristiques du mouvement, à partir desquelles le ressort est dimensionné. Le diamètre du barillet conditionne le nombre de tour que peut comporter le ressort, ce nombre de tour étant le paramètre essentiel déterminant la réserve de marche du mouvement, c’est-à-dire la durée maximale pendant laquelle le barillet peut faire fonctionner le mouvement dans des conditions correctes. The force that must transmit the spring is determined by the characteristics of the movement, from which the spring is dimensioned. The diameter of the barrel conditions the number of turns that can comprise the spring, this number of turn being the essential parameter determining the power reserve of the movement, that is to say the maximum duration during which the barrel can operate the movement in correct conditions.
[0004] A l’heure actuelle, les ressorts de barillet sont réalisés de manière quasi exclusive, en Nivaflex<®>. En effet, un ressort de barillet doit réunir plusieurs qualités fondamentales. Il doit être inoxydable, amagnétique, infatigable, et présenter un coefficient d’élasticité très élevé. A l’heure actuelle, le Nivaflex<®> présente toutes ces qualités et offrent des performances remarquables. On constate qu’ils occupent une situation de quasi monopole sur le marché. At present, the barrel springs are made almost exclusively in Nivaflex <®>. Indeed, a barrel spring must meet several fundamental qualities. It must be stainless, non-magnetic, indefatigable, and have a very high coefficient of elasticity. At the moment, the Nivaflex <®> has all these qualities and offers remarkable performances. We note that they occupy a quasi-monopoly position in the market.
[0005] D’un point de vue pratique, si on met en œuvre un ressort de barillet en Nivaflex dans un mouvement existant, la dimension disponible pour le barillet et la force que le ressort doit fournir étant déterminées, il n’y a pas de possibilité d’améliorer la réserver de marche du mouvement, puisqu’on ne peut modifier le nombre de tour d’enroulement sans redimensionner la place occupée par le barillet et donc modifier le mouvement. From a practical point of view, if we implement a barrel spring Nivaflex in an existing movement, the size available for the barrel and the force that the spring must provide being determined, there is no the possibility of improving the walking reserve of the movement, since one can not change the number of winding turn without resizing the place occupied by the barrel and thus change the movement.
[0006] La présente invention a notamment pour but de permettre une amélioration significative de la réserve de marche d’un mouvement, sans modifier les dimensions du barillet, ni les éléments de l’organe réglant. The present invention is intended to provide a significant improvement in the power reserve of a movement, without changing the dimensions of the barrel or the elements of the regulating organ.
[0007] L’invention a également pour but de proposer un nouveau type de ressort, particulièrement intéressant dans le domaine de l’horlogerie. The invention also aims to propose a new type of spring, particularly interesting in the field of watchmaking.
Divulgation de l’inventionDisclosure of the invention
[0008] Pour atteindre ces buts, l’invention concerne un ressort tel que défini dans les revendications. Dans une application particulièrement avantageuse, l’invention trouve à s’appliquer dans un ressort de barillet. Ainsi, l’invention concerne également un barillet comportant un tel ressort et une pièce d’horlogerie équipée d’un tel barillet. To achieve these objects, the invention relates to a spring as defined in the claims. In a particularly advantageous application, the invention is applicable in a mainspring. Thus, the invention also relates to a barrel comprising such a spring and a timepiece equipped with such a barrel.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
[0009] D’autres détails de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel: <tb>les fig. 1 et 2<sep>sont des graphiques illustrant les avantages de l’invention dans le cadre de son application à un ressort de barillet, et <tb>les fig. 3a et 3b<sep>montrent un autre exemple comparatif d’un avantage de l’invention dans cette même application.Other details of the invention will appear more clearly on reading the description which follows, given with reference to the accompanying drawing in which: <tb> figs. 1 and 2 <sep> are graphs illustrating the advantages of the invention in its application to a mainspring, and <tb> figs. 3a and 3b <sep> show another comparative example of an advantage of the invention in this same application.
Mode(s) de réalisation de l’inventionMode (s) of realization of the invention
[0010] La présente invention repose sur l’utilisation pour la réalisation d’un ressort, d’un alliage de composition massique suivante: <tb>–<sep>carbone: de 0.1% à 1%, <tb>–<sep>manganèse: de 5% à 25%, <tb>–<sep>chrome: de 16% à 20%, <tb>–<sep>azote: de 0.1% à 5%, <tb>–<sep>niobium: ≤ 0.25% <tb>–<sep>molybdène: de 2.5% à 4.2%, <tb>–<sep>fer: le solde.The present invention is based on the use for producing a spring, an alloy of the following mass composition: <tb> - <sep> carbon: from 0.1% to 1%, <tb> - <sep> manganese: from 5% to 25%, <tb> - <sep> chromium: from 16% to 20%, <tb> - <sep> nitrogen: from 0.1% to 5%, <tb> - <sep> niobium: ≤ 0.25% <tb> - <sep> molybdenum: from 2.5% to 4.2%, <tb> - <sep> iron: the balance.
[0011] Ce genre d’alliage est connu sous la référence acier 1.4452. Il est généralement utilisé dans des applications médicales, pour des prothèses, voire dans l’horlogerie pour des pièces d’habillage, tel que des bracelets ou des boîtes de montre. En effet, cet alliage ne contient pas de nickel et est, de fait, bien toléré au niveau des allergies. A la connaissance de la demanderesse, cet alliage n’est pas utilisé pour ses qualités d’élasticité. This kind of alloy is known under the steel reference 1.4452. It is generally used in medical applications, for prostheses, and even in the watch industry for dressing parts, such as bracelets or watch cases. Indeed, this alloy does not contain nickel and is, in fact, well tolerated in allergies. To the knowledge of the applicant, this alloy is not used for its elasticity qualities.
[0012] Or, comme nous allons le montrer ci-après, la demanderesse a remarqué l’extrême intérêt à utiliser cet alliage pour en faire des ressorts, appliqués à l’horlogerie ou non. Particulièrement, cet alliage est extrêmement intéressant pour réaliser un ressort de barillet aux propriétés remarquables. However, as we will show below, the applicant has noticed the extreme interest in using this alloy to make springs, applied to the watch or not. In particular, this alloy is extremely interesting for making a barrel spring with remarkable properties.
[0013] Pour les applications concernées, l’alliage contient, de préférence, moins de 0.15% de carbone. Il peut également contenir, plus particulièrement, entre 0.75% et 1% d’azote. De plus, l’alliage peut également contenir entre 12% et 16% de manganèse. For the applications concerned, the alloy preferably contains less than 0.15% of carbon. It may also contain, more particularly, between 0.75% and 1% of nitrogen. In addition, the alloy may also contain between 12% and 16% manganese.
[0014] Afin de démontrer les avantages de l’alliage proposé, la description qui va suivre va mettre en avant ses qualités dans le cadre de son application à un ressort de barillet, sans toutefois limiter l’invention à cette application particulière. In order to demonstrate the advantages of the proposed alloy, the following description will highlight its qualities in the context of its application to a mainspring, without limiting the invention to this particular application.
[0015] Ainsi, pour tester de manière comparative les performances d’un ressort de barillet réalisé dans un tel alliage, on a réalisé des ressorts de barillet aux dimensions d’un ressort de barillet étalon, en Nivaflex<®>. Dans les exemples ci-après, les ressorts testés ont les dimensions suivantes: 1.18 × 0.115 × 455 (mm). Par souci de clarté, on précisera que ces dimensions sont, respectivement, la hauteur, l’épaisseur et la longueur de la lame ressort. Thus, to test in a comparative manner the performance of a barrel spring made in such an alloy, barrel springs were made to the dimensions of a standard barrel spring, in Nivaflex <®>. In the examples below, the tested springs have the following dimensions: 1.18 × 0.115 × 455 (mm). For the sake of clarity, it will be specified that these dimensions are, respectively, the height, the thickness and the length of the leaf spring.
[0016] Pour la fabrication, les premiers essais ont été réalisés en utilisant une méthode de fabrication habituellement utilisée avec du Nivaflex<®>, ceci afin de pouvoir effectuer une comparaison rigoureuse. Cette méthode étant connue, elle ne sera pas décrite en détail. For the manufacture, the first tests were carried out using a manufacturing method usually used with Nivaflex <®>, in order to be able to make a rigorous comparison. This method being known, it will not be described in detail.
[0017] Pour réaliser un ressort en Nivaflex<®> aux dimensions requises, on doit avoir un fil de diamètre de 0.55 mm. Pour atteindre cette dimension, on tréfile un fil ébauche recuit de 1.1 mm de diamètre, ce qui correspond à un taux d’écrouissage optimal de 65% à 75% et une résistance à la rupture en traction de 2000 MPa à 2200 MPa. On entend par écrouissage optimal un écrouissage permettant d’obtenir un optimal au niveau du rapport entre l’élasticité et la fragilité du matériau. Ainsi, avec du Nivaflex<®>, on sait que le tréfilage ne doit pas être maximum, car le matériau devient trop fragile. To achieve a Nivaflex <®> spring to the required dimensions, one must have a wire diameter of 0.55 mm. To achieve this dimension, an annealed blank wire of 1.1 mm diameter is drawn, which corresponds to an optimum strain-hardening rate of 65% to 75% and a tensile strength of 2000 MPa at 2200 MPa. Optimal hardening means hardening to obtain an optimum in the ratio between the elasticity and fragility of the material. Thus, with Nivaflex <®>, it is known that wire drawing should not be maximum because the material becomes too fragile.
[0018] Pour l’acier 1.4452, le taux d’écrouissage optimal est supérieur à 98%. Or, à ce jour, l’acier tell qu’utilisé dans le cadre de l’invention est disponible sur le marché sous la forme de fil de diamètre de 1.29 mm, ce qui correspond à un taux d’écrouissage de 82%. Les tests ci-après ont donc été effectués à partir d’un tel fil, ce qui laisse augurer d’améliorations supplémentaires possibles en partant d’un fil davantage écroui. For 1.4452 steel, the optimum work hardening rate is greater than 98%. However, to date, the steel tell that used in the context of the invention is available on the market in the form of wire diameter of 1.29 mm, which corresponds to a work hardening rate of 82%. The following tests have therefore been carried out using such a wire, which points to possible additional improvements starting from a wire which has been hardened.
[0019] Les fils de Nivaflex<®> et d’acier 1.4452 sont ensuite laminés et traités thermiquement à une température de 380° pendant 4h. The son of Nivaflex <®> and 1.4452 steel are then laminated and thermally treated at a temperature of 380 ° for 4 hours.
[0020] Les ressorts obtenus, ayant donc les mêmes dimensions et ayant été obtenus selon le même procédé pour le ressort en Nivaflex<®>et le ressort en acier 1.4452, présentent les résultats suivants: Nivaflex<®> <tb><sep><sep>Acier 1.4452 <tb>Fil<sep>Ressorts 1.18 × 0.115 × 455 traité 380 °C<sep>Fil<sep>Ressorts 1.18 × 0.115 × 455 Traité 380 °C <tb>Ø 0.55 mm<sep>M 0.5<sep>M 4.8<sep>Ø 0.55 mm<sep>M 0.5<sep>M 4.8 <tb>Rm 2018 MPa A 6.3%<sep>7.88 mNm<sep>6.35 mNm<sep>Rm 2480 MPa A 5.9%<sep>8.25 mNm (+5%)<sep>6.88 mNm (+8%)The springs obtained, therefore having the same dimensions and having been obtained by the same method for the Nivaflex <®> spring and the 1.4452 steel spring, have the following results: Nivaflex <®> <tb> <sep> <sep> Steel 1.4452 <tb> Thread <sep> Springs 1.18 × 0.115 × 455 treated 380 ° C <sep> Thread <sep> Springs 1.18 × 0.115 × 455 Treated at 380 ° C. <tb> Ø 0.55 mm <sep> M 0.5 <sep> M 4.8 <sep> Ø 0.55 mm <sep> M 0.5 <sep> M 4.8 <tb> Rm 2018 MPa A 6.3% <sep> 7.88 mNm <sep> 6.35 mNm <sep> Rm 2480 MPa At 5.9% <sep> 8.25 mNm (+5%) <sep> 6.88 mNm (+ 8%)
[0021] Dans ce tableau, Rm signifie la résistance mécanique en traction du ressort, soit la force appliquée pour le rompre. La valeur A est l’allongement relatif du ressort lors de cette rupture. Les valeurs M0.5 et M4.8 sont les couples fournis par le barillet intégrant ledit ressort, respectivement lorsque, après avoir été armés au maximum, les ressorts sont déchargés de 0.5 ou de 4.8 tours de barillet. Naturellement, en matière d’horlogerie, on souhaite que le couple fourni par le ressort soit aussi constant que possible au cours du désarmage du ressort, et que les valeurs M0.5 et M4.8 soient aussi proches que possible l’une de l’autre. In this table, Rm means the tensile strength of the spring, the force applied to break it. The value A is the relative elongation of the spring during this rupture. The values M0.5 and M4.8 are the torques provided by the cylinder integrating said spring, respectively when, after having been fully armed, the springs are discharged by 0.5 or 4.8 turns of barrel. Naturally, in terms of watchmaking, it is desired that the torque provided by the spring is as constant as possible during the disarming of the spring, and that the values M0.5 and M4.8 are as close as possible to one of the 'other.
[0022] On peut déjà constater une amélioration nette des caractéristiques mécaniques d’un ressort en alliage selon l’invention par rapport à un ressort en Nivaflex<®>. On peut relever que la rupture se fait à un allongement comparable, mais que le ressort en acier 1.4452 supporte une traction beaucoup plus importante (+22.9%). De plus, pour un ressort de mêmes dimensions, le couple transmis est plus important (+5% ou +8%, respectivement à M0.5 et M4.8), notamment avec une meilleure stabilité au cours du désarmage. We can already see a clear improvement in the mechanical characteristics of an alloy spring according to the invention compared to a Nivaflex spring <®>. It can be noted that the break is at a comparable elongation, but that the 1.4452 steel spring withstands much more traction (+ 22.9%). In addition, for a spring of the same dimensions, the transmitted torque is larger (+ 5% or + 8%, respectively at M0.5 and M4.8), especially with better stability during disarming.
[0023] En outre, comme mentionné ci-dessus, l’alliage utilisé pour réaliser un ressort selon l’invention peut être davantage tréfilé. On l’a ainsi tréfilé jusqu’à un diamètre de 0.18 mm. On a calculé les valeurs théoriques qui seraient obtenues avec un ressort de barillet aux dimensions requises, obtenu à partir d’un fil tréfilé de 0.18 mm. <tb>Acier 1.4452<sep><sep>Propriétés théoriques calculées pour traitement à 380 °C <tb>Fil Ø 0.18 mm<sep><sep>M0.5<sep>M4.8 <tb>Rm 3010MPa A 5.9%<sep><sep>8.73mNm (+11%)<sep>7.44mNm (+17%)In addition, as mentioned above, the alloy used to make a spring according to the invention can be further drawn. It was thus drawn to a diameter of 0.18 mm. The theoretical values which would be obtained with a cylinder spring of the required dimensions obtained from 0.18 mm drawn wire were calculated. <tb> Steel 1.4452 <sep> <sep> Theoretical properties calculated for treatment at 380 ° C <tb> Wire Ø 0.18 mm <sep> <sep> M0.5 <sep> M4.8 <tb> Rm 3010MPa A 5.9% <sep> <sep> 8.73mNm (11%) <September> 7.44mNm (+ 17%)
[0024] On peut constater qu’un ressort en acier 1.4452 ayant ces dimensions permet d’obtenir une résistance à la rupture supérieure de 49% par rapport au ressort de référence en Nivaflex<®>. On rappellera qu’un ressort en Nivaflex<®>autant tréfilé donnerait des résultats encore moins bons que le ressort de référence. De plus, le couple fourni (valeurs théoriques, calculées par modélisation) est encore meilleur que lors des tests obtenus avec un fil de diamètre 0.55 mm, avec une plus grande stabilité lors du désarmage. It can be seen that a 1.4452 steel spring having these dimensions makes it possible to obtain a greater breaking strength of 49% with respect to the reference spring in Nivaflex <®>. It will be recalled that a drawn Nivaflex <®> spring would give even worse results than the reference spring. In addition, the torque provided (theoretical values, calculated by modeling) is even better than in the tests obtained with a 0.55 mm diameter wire, with greater stability during disarming.
[0025] En outre, ce fil présente encore un allongement à la rupture de 5.9%, il est donc probable qu’il puisse être tréfilé davantage, améliorant ainsi encore sa résistance à la rupture. In addition, this wire still has an elongation at break of 5.9%, so it is likely that it can be drawn further, thus further improving its resistance to breakage.
[0026] La fig. 1 représente les courbes de la force de traction appliquée (en MPa) en fonction de l’allongement relatif. La chute brutale de la force appliquée correspond à la rupture de la lame. La courbe a correspond à un fil de Nivaflex<®> de diamètre 0.55 mm (75% d’écrouissage), la courbe b correspond à un fil d’acier 1.4452 de diamètre 0.55 mm (82% d’écrouissage) et la courbe c correspond à un fil d’acier 1.4452 de diamètre 0.18 mm (98% d’écrouissage). Fig. 3 1 represents the curves of the applied tensile force (in MPa) as a function of the relative elongation. The sudden drop in force applied corresponds to the rupture of the blade. Curve a corresponds to a Nivaflex <®> wire with a diameter of 0.55 mm (75% hardening), the curve b corresponds to a steel wire 1.4452 with a diameter of 0.55 mm (82% hardening) and the curve c corresponds to a 1.4452 steel wire with a diameter of 0.18 mm (98% hardening).
[0027] Avec les ressorts obtenus, il a également été procédé à des tests de fatigue. Pour ce faire, on arme et désarme successivement le ressort entre 10% et 90% de sa réserve de marche, jusqu’à la rupture du ressort. Les résultats suivants ont été obtenus. <tb><sep>Nivaflex M0.5 à 8.40mNm<sep>Acier 1.4452 M0.5 à 8.25 mNm <tb>Coquillons Ø 2.40 mm<sep>1269 cycles<sep>2047 cycles (+61%)With the springs obtained, it was also carried out fatigue tests. To do this, the spring is armed and disarmed successively between 10% and 90% of its power reserve, until the spring break. The following results were obtained. <tb> <sep> Nivaflex M0.5 to 8.40mNm <sep> Steel 1.4452 M0.5 to 8.25 mNm <tb> Coils Ø 2.40 mm <sep> 1269 cycles <sep> 2047 cycles (+ 61%)
[0028] On peut donc constater une très importante amélioration de la résistance à la fatigue des ressorts à la répétition des armages et des désarmages. We can see a very significant improvement in the fatigue resistance of the springs to the repetition of armor and disarmament.
[0029] Des essais de coquillonnage ont été réalisés afin d’améliorer ce point. Le coquillonnage consiste à réaliser le coquillon, c’est-à-dire l’extrémité intérieure du ressort moteur, pliée en forme d’anneau, qui est destinée à être accrochée à l’arbre de barillet. Aujourd’hui, toute la littérature et l’expérience impose une limite au niveau du rapport entre le diamètre de l’arbre de barillet et l’épaisseur de la lame formant le ressort. Ce rapport est en principe inférieur à 20. En d’autres termes, l’anneau formé par le coquillon ne doit pas être trop petit par rapport à l’épaisseur de la lame ressort. La limite retenue actuellement est basée sur la ductilité du Nivaflex<®>, étant donné que la quasi exclusivité des ressorts de barillet sont réalisés dans ce matériau. Grâce à une meilleure ductilité, l’acier 1.4452 permet de réduire ce rapport. Shells tests were performed to improve this point. The shelling consists of making the shell, that is to say the inner end of the mainspring, bent ring-shaped, which is intended to be attached to the barrel shaft. Today, all literature and experience impose a limit on the ratio between the diameter of the barrel shaft and the thickness of the blade forming the spring. This ratio is in principle less than 20. In other words, the ring formed by the shell should not be too small compared to the thickness of the leaf spring. The current limit is based on the ductility of Nivaflex <®>, since the quasi-exclusivity of the barrel springs is made in this material. Thanks to better ductility, 1.4452 steel makes it possible to reduce this ratio.
[0030] Des essais ont été réalisés avec un rapport de 12 fois, entre le diamètre de l’arbre de barillet et l’épaisseur de la lame formant le ressort. Dans le cas testé, la diminution de ce rapport se traduit concrètement par une diminution du diamètre de l’arbre de barillet de 2.40 mm à 1.35 mm. Tests were carried out with a ratio of 12 times, between the diameter of the barrel shaft and the thickness of the blade forming the spring. In the case tested, the reduction of this ratio is concretely translated by a reduction in the diameter of the barrel shaft from 2.40 mm to 1.35 mm.
[0031] Les fig. 3a et 3b montrent respectivement des ressorts en Nivaflex® et en acier 1.4452 avec un coquillon réalisé avec un rapport de 12 entre le diamètre de l’arbre de barillet sur lequel le ressort est destiné à être monté (ce diamètre correspond sensiblement au diamètre intérieur de l’anneau formé par le coquillon), et l’épaisseur de la lame ressort. On peut voir sur la fig. 3aque la ductilité du Nivaflex® ne permet pas d’obtenir un coquillon parfaitement circulaire à cette dimension. La forme elliptique favorise la rupture de la lame au niveau du coquillon. Au contraire, la fig. 3b illustre la possibilité d’obtenir un coquillon présentant une forme circulaire satisfaisante. Ainsi, malgré le rapport entre le diamètre de l’arbre et l’épaisseur de la lame ressort, le risque de casse n’est pas accru. Figs. 3a and 3b show respectively Nivaflex® and 1.4452 steel springs with a shell made with a ratio of 12 between the diameter of the barrel shaft on which the spring is intended to be mounted (this diameter corresponds substantially to the inside diameter of the ring formed by the shell), and the thickness of the leaf spring. We can see in fig. The ductility of Nivaflex® does not make it possible to obtain a perfectly circular shell at this size. The elliptical shape promotes the rupture of the blade at the level of the shell. On the contrary, fig. 3b illustrates the possibility of obtaining a shell having a satisfactory circular shape. Thus, despite the relationship between the diameter of the shaft and the thickness of the spring blade, the risk of breakage is not increased.
[0032] Des tests supplémentaires ont été réalisés. La fig. 2 illustre des mesures du couple fourni à M0.5 et M4.8. Elles ont été réalisées avec des ressorts obtenus par des traitements thermiques à des températures différentes. Les courbes a et b, obtenues avec du Nivaflex<®>respectivement à des couples M0.5 et M4.8, sont relativement plus pentues que les courbes c et d obtenues avec de l’acier 1.4452, respectivement à des couples M0.5 et M4.8. La diminution de l’écart M0.5-M4.8 est de 5% par rapport au Nivaflex<®>, ceci entraînant un différentiel de pente de 25%. Les essais effectués à des températures différentes permettent de constater que, au-delà d’un certain domaine illustré sur le graphique, les ressorts obtenus ne sont pas satisfaisants, soit parce que trop cassants ou parce que pas assez élastiques. On peut donc voir que l’acier 1.4452 offre une plage de température de travail beaucoup plus grande que celle offerte par le Nivaflex<®>. En outre, l’acier 1.4452 peut être travaillé à des températures inférieures, ce qui permet de diminuer l’énergie consommée pour son traitement. En outre, la gamme de température et la pente des courbes obtenues avec l’acier 1.4452 permet une définition plus simple du couple recherché. En effet, on constate que, pour une même tolérance, la maîtrise de la température est moins stricte pour obtenir un couple précis. Additional tests were carried out. Fig. Figure 2 shows torque measurements provided at M0.5 and M4.8. They were made with springs obtained by heat treatments at different temperatures. The curves a and b, obtained with Nivaflex <®> respectively at pairs M0.5 and M4.8, are relatively steeper than the curves c and d obtained with steel 1.4452, respectively at pairs M0.5 and M4.8. The decrease in the M0.5-M4.8 deviation is 5% compared to the Nivaflex <®>, resulting in a slope differential of 25%. Tests carried out at different temperatures show that, beyond a certain area shown in the graph, the springs obtained are unsatisfactory, either because they are too brittle or because they are not elastic enough. It can be seen that 1.4452 steel offers a much larger working temperature range than Nivaflex <®>. In addition, 1.4452 steel can be worked at lower temperatures, which reduces the energy consumed for its treatment. In addition, the temperature range and the slope of the curves obtained with 1.4452 steel allow a simpler definition of the desired torque. Indeed, it is found that for the same tolerance, the temperature control is less strict to obtain a precise torque.
[0033] Concrètement, toutes ces améliorations donnent la possibilité, pour un barillet de 11.50 mm de diamètre avec une lame de 1.18 × 0.115 × 455 mm, selon l’exemple testé, de passer d’une réserve de marche de 48 heures pour un mouvement donné, à une réserve de marche de 66.3 heures pour le même mouvement, soit une augmentation de 38%. Concretely, all these improvements give the possibility, for a barrel of 11.50 mm in diameter with a blade of 1.18 × 0.115 × 455 mm, according to the example tested, to switch from a power reserve of 48 hours for a given movement, to a power reserve of 66.3 hours for the same movement, an increase of 38%.
[0034] Ainsi, les essais effectués montrent un très net avantage à réaliser des ressorts de barillet en acier 1.4452. Les valeurs de tests données ci-dessus ne sont que des illustrations non limitatives. Ainsi, grâce aux qualités élastiques du matériau, qui viennent s’ajouter à ses qualités de résistance à l’oxydation et d’amagnétisme, l’amélioration apportée à des ressorts de barillet est notable. En remplaçant des barillets avec des ressorts en Nivaflex<®> dans des mouvements existants, par des barillets avec des ressorts en acier 1.4452 avec un arbre adapté aux nouvelle géométrie du coquillon, on peut attendre une augmentation de la réserve de marche supérieure à 30%, ce qui est considérable, d’autant que seul le changement du barillet est à envisager, sans autre modification sur le mouvement, étant donné que cette amélioration se fait à couple constant et à dimension externe de barillet constante. Thus, the tests carried out show a very clear advantage in making steel barrel springs 1.4452. The test values given above are only non-limiting illustrations. Thus, thanks to the elastic qualities of the material, which are added to its qualities of resistance to oxidation and amagnetism, the improvement made to the barrel springs is notable. By replacing barrels with Nivaflex <®> springs in existing movements, by barrels with steel springs 1.4452 with a shaft adapted to the new geometry of the shell, we can expect an increase in the power reserve greater than 30% , which is considerable, especially since only the change of the barrel is to be envisaged, without any other modification on the movement, since this improvement is done with constant torque and external dimension of constant barrel.
[0035] La description ci-dessus n’est pas limitative. Ainsi, les avantages illustrés ci-dessus peuvent être transposés à d’autres ressorts utilisés en mécanique ou en micromécanique. Grâce aux qualités d’un ressort en acier 1.4452, une miniaturisation des systèmes élastiques utilisés jusqu’alors peut être effectuée, permettant de réduire la taille du dispositif intégrant ces systèmes. The above description is not limiting. Thus, the advantages illustrated above can be transposed to other springs used in mechanics or micromechanics. Thanks to the qualities of a 1.4452 steel spring, miniaturization of the elastic systems used until now can be performed, reducing the size of the device incorporating these systems.
[0036] On pourra ajouter que l’intérêt suscité par ces améliorations est encore renforcé par la facilité de mise en œuvre de cet alliage, qui permet une optimisation des coûts de fabrication. It may be added that the interest aroused by these improvements is further reinforced by the ease of implementation of this alloy, which allows optimization of manufacturing costs.
Claims (9)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH17992010A CH703796B1 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium |
| EP20110186578 EP2447387B1 (en) | 2010-10-28 | 2011-10-25 | Barrel spring of a timepiece |
| HK12107032.1A HK1166357B (en) | 2010-10-28 | 2012-07-18 | Barrel spring of a timepiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH17992010A CH703796B1 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH703796B1 true CH703796B1 (en) | 2012-03-30 |
Family
ID=45876974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH17992010A CH703796B1 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH703796B1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013150086A1 (en) | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Rolex Sa | Barrel shaft for a clock movement, barrel spring, and barrel including such a spring and/or such a shaft |
| EP2680090A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | Nivarox-FAR S.A. | Mainspring for a clock piece |
| DE202014005288U1 (en) | 2013-06-27 | 2014-07-11 | Nivarox-Far S.A. | Watch spring made of austenitic stainless steel |
| EP2924514A1 (en) | 2014-03-24 | 2015-09-30 | Nivarox-FAR S.A. | Clockwork spring made of austenitic stainless steel |
| EP3176281A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | Nivarox-FAR S.A. | Method for improving an iron-nickel-chromium-manganese alloy for clockmaking uses |
-
2010
- 2010-10-28 CH CH17992010A patent/CH703796B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9448533B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-09-20 | Rolex Sa | Barrel shaft for a clock movement, barrel spring and barrel including such a spring and/or such a shaft |
| EP3968093A1 (en) | 2012-04-04 | 2022-03-16 | Rolex Sa | Arbor for a clock movement, barrel spring and barrel including such a spring and/or such an arbor |
| US10401796B2 (en) | 2012-04-04 | 2019-09-03 | Rolex Sa | Barrel shaft for a clock movement, barrel spring, and barrel including such a spring and/or such a shaft |
| WO2013150086A1 (en) | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Rolex Sa | Barrel shaft for a clock movement, barrel spring, and barrel including such a spring and/or such a shaft |
| EP2680090A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | Nivarox-FAR S.A. | Mainspring for a clock piece |
| CN103529682A (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-22 | 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 | mainspring for clocks |
| CN109884870A (en) * | 2012-06-28 | 2019-06-14 | 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 | Mainspring barrel for clock and watch |
| WO2014206582A3 (en) * | 2013-06-27 | 2015-12-23 | Nivarox-Far S.A. | Timepiece spring made of austenitic stainless steel |
| CN105392910A (en) * | 2013-06-27 | 2016-03-09 | 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 | Timepiece spring made of austenitic stainless steel |
| US10048649B2 (en) | 2013-06-27 | 2018-08-14 | Nivarox-Far S.A. | Timepiece spring made of austenitic stainless steel |
| WO2014206582A2 (en) | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Nivarox-Far S.A. | Timepiece spring made of austenitic stainless steel |
| DE202014005288U1 (en) | 2013-06-27 | 2014-07-11 | Nivarox-Far S.A. | Watch spring made of austenitic stainless steel |
| EP2924514A1 (en) | 2014-03-24 | 2015-09-30 | Nivarox-FAR S.A. | Clockwork spring made of austenitic stainless steel |
| EP3176281A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | Nivarox-FAR S.A. | Method for improving an iron-nickel-chromium-manganese alloy for clockmaking uses |
| US10501818B2 (en) | 2015-12-02 | 2019-12-10 | Nivarox-Far S.A. | Method for improving an iron-nickel-chromium-manganese alloy for timepiece applications |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3422116B1 (en) | Timepiece hairspring | |
| EP0886195B1 (en) | Auto-compensating spring for mechanical oscillatory spiral spring of clockwork movement and method of manufacturing the same | |
| CH703796B1 (en) | Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium | |
| EP3502289B1 (en) | Manufacturing method of a hairspring for a timepiece movement | |
| EP3502785B1 (en) | Hairspring for clock movement and method for manufacturing same | |
| WO2018172164A1 (en) | METASTABLE β TITANIUM ALLOY, TIMEPIECE SPRING MADE FROM SUCH AN ALLOY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF | |
| FR3007853B1 (en) | AUSTENITIC STAINLESS STEEL WATCH WATCH SPRING | |
| EP2447387B1 (en) | Barrel spring of a timepiece | |
| EP3502288B1 (en) | Method for manufacturing a hairspring for clock movement | |
| CH706020B1 (en) | Motor spring for watch movement barrel with increased running time. | |
| EP3671359B1 (en) | Manufacturing method of a timepiece spiral spring made of titanium | |
| EP3557333A1 (en) | Method for manufacturing a timepiece mainspring | |
| CH704471A2 (en) | Spring barrel for a timepiece, a watch or a clock, where the spring is made of a metal alloy including nitrogen, iron, carbon, manganese, chromium, niobium and niobium | |
| EP3422115B1 (en) | Timepiece spiral spring | |
| CH714492A2 (en) | Spiral spring for clockwork and its manufacturing process. | |
| CH705420B1 (en) | Assembly of piece made of fragile material. | |
| EP3889691A1 (en) | Horological hairspring made of a ni-hf alloy | |
| EP2924514B1 (en) | Clockwork spring made of austenitic stainless steel | |
| CH714494A2 (en) | Spiral clock spring, in particular a mainspring or a spiral spring. | |
| CH716155A2 (en) | Method of manufacturing a spiral spring for a clockwork movement. | |
| EP4267772A1 (en) | Non-magnetic timepiece parts and thermo-mechanical treatment method for obtaining said parts | |
| CH718217A2 (en) | Process for manufacturing a heat-compensated spiral spring. | |
| CH714491A2 (en) | Spiral spring for clockwork and its manufacturing process. | |
| CH715683B1 (en) | Titanium-based watch spiral spring | |
| EP4019459A1 (en) | Method for manufacturing a thermocompensated hairspring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PCAR | Change of the address of the representative |
Free format text: NEW ADDRESS: AVENUE EDOUARD-DUBOIS 20, 2000 NEUCHATEL (CH) |
|
| PFA | Name/firm changed |
Owner name: GENERALE RESSORTS SA, CH Free format text: FORMER OWNER: GENERALE RESSORTS SA, CH |
|
| PL | Patent ceased |