DE3304035A1

DE3304035A1 - Brillengestellteil und materialzusammensetzung fuer dessen herstellung

Info

Publication number: DE3304035A1
Application number: DE19833304035
Authority: DE
Inventors: Kenzaburo Iijima; Kazuo Kurahashi; Nobutoshi Hamamatsu Shizuoka Onodera; Masayuki Takamura
Original assignee: Nippon Gakki Seizo Hamamatsu Shizuoka KK; Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1983-08-18
Also published as: JPS58137819A

Description

Brillengestellteil und Material zusammen-
setzung für dessen Herstelluna Die Erfindung betrifft ein Brillengestellteil und eine Materialzusammensetzung für dessen Herstellung, welches hochwertige und gut einstellbare Federeigenschaften hat, widerstandsfähig gegen Korrosion ist und sich gut bearbeiten läßt.
Brillen haben zusätzlich zu ihrer praktischen Funktion zur Verbesserung der Sehkraft auch Mode ansprüche zu erfüllen, da sie normalerweise vor dem Gesicht getragen werden. Bei der Konstruktion von Brillen st das Rrilleno gestell in dieser Hinsicht der wichtigste Teil. Das Brillengestell darf den Träger auch nach langer Benutzungszeit nicht ermüden oder ihm Unbehagen bereiten. Dazu muß das Material des Brillengestells eine hohe, jedoch genau einstellbare Elastizität haben.
Das Brillengestell wird nahe und teilweise unmittelbar auf der Haut des Trägers getragen und kommt deshalb häufig mit korrosiven Substanzen in Berührung, insbesondere Schweiß und Kosmetika im Gesicht des Trägers. Deshalb muß das für die Herstellung der Brillengestelle verwendete Material gegen Angriffe von korrosiven Substanzen ausreichend widerstandsfähig sein.
Für praktische und modische Zwecke wurde das zur Herstellung für Brillengestellen dienende Material schon auf vielfältigste Weise bearbeitet. Dabei sollte zur Erzielung niedriger Herstellungskosten das Material so beschaffen sein, daß die erforderlichen Arbeitsschritte leicht und frei durchgeführt werden können. Mit anderen Worten, das Brillengestellmaterial sollte eine hohe Bearbeitbarkeit haben.
Zur Erfüllung dieser Anforderungen sind bisher Materialzusammensetzungen von die Herstellung für Brillengestellteilen verwendet worden, bei welchen ein deckendes Metall aus Ni-Cr-Legierung auf ein Basismetall aufgezogen wurde, welches aus Nickel-Silber, Beryllium-Kupfer, Phosphorbronze, rostfreiem Stahl, Bronze, Monelmetall oder Inconel-Legierung bestand.
Bei der herkömmlichen Art der Verwendung von Nickel-Silber, Phosphorbronze oder Monelmetall für das Basismaterial kann nicht erwartet werden, daß die Materialzusammensetzung eine ausreichende Elastizität hat. Die Verwendung von Beryllium-Kupfer als Basismetall führt zu einer zu niedrigen Alterungstemperatur (300°- 4000) und einer zu geringen Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion.
Die Verwendung von rostfreiem Stahl oder Inconellegierung führt zu einer merklichen Verhärtung des Materials und damit zu einer schlechteren Bearbeitbarkeit dieses Materials Ferner verschlechtert ein hoher Elastizitätsmodul des Materials die weiche Berührungsfähigkeit des resultierenden Brillengestells und führt deshalb zu einem größeren Unbehagen auf dem Gesicht des Brillenträgers.
Bei der Verwendung von Bronze als Basismetall ist die Vergütungstemperatur (5000C - 6000C) weit niedriger als die (8000C - 9000C) einer für das deckende Metall verwendeten Ni-Cr-Legierung. Ein so großer Unterschied der Vergütungstemperatur bringt die Gefahr einer Orangenhautbildung bzw. Oberflächenaufrauhung auf dem Produkt mit sich.
Durch die Erfindung soll eine ideale Materialzusammensetzung für Brillengestellteile erzielt werden, welche hohe und genau definierbare Federeigenschaften, Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und gute Bearbeitbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Basismetall aus einer Cu-Ni-Mn-Legierung und das abdeckende Metall aus Ni-Cr-Legierung hergestellt werden.
Mehrere Ausführungsformen werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiele beschrieben. Darin zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Brillengestells aus einer Materialzusammensetzung gemäß der Erfindung, Figur 2 eine Schnittansicht längs der Ebene 11-11 in Figur 1, Figur 3 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der Materialzusammensetzung gemäß der Erfindung, und Figur 4A und 4B Kurvendiagramme zur Darstellung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Material zusammensetzung und im Vergleich dazu herkömmliche Materialzusammensetzungen hinsichtlich Rückfederungswinkel und Biegemoment bei Federtests.
Das in Figur 1 gezeigte Brillengestell enthält ein Paar Rahmen 2, die jeweils eine Linse L halten, und ein Paar Bügel 5, welche über Winkelstücke 3 und Scharniere 4 schwenkbar an dem Rahmen 2 befestigt sind. Gemäß der Erfindung besteht jeder Bügel 5 aus einem Basismetall 6, welches aus Cu-Ni-Mn-Legierung hergestellt ist, und einem deckenden Metall bzw. einem Hüllenmetall 7, welches aus Ni-Cr-Legierung hergestellt und entsprechend Figur 2 dicht auf das Basismetall 6 aufgezogen ist. Das Umhüllungsverhältnis sollte vorzugsweise im Bereich zwischen 2% und 20% liegen. Mit "Umhüllungsverhältnis" ist hier ein Prozentsatz der Querschnittsfläche des Hüllenmetalls 7 mit Bezug auf die gesamte Querschnittsfläche des Bügels 5 gemeint.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer solchen Material zusammensetzung nach der Erfindung ist in Figur 3 gezeigt. Demgemäß wird ein Hohlzylinder aus Ni-Cr-Legierung über einen Stab aus Cu-Ni-Mn-Legierung geschoben. Der Zylinder hat 45mm Durchmesser, 1,3mm Dicke und 400mm Länge. Der Stab hat 42,3mm Durchmesser und 400mm Länge.
Die Kombination wird zuerst einer Wärmediffusion bei 9000C während 2 Stunden in einer Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt.
Die Kombination wird dann jeweils, beispielsweise auf einer Schleppzangenziehbank. von 13% bis 15% gestreckt, bei 900°C eine Stunde lang in einer Stickstoff-oder Argonatmosphäre vergütet und dann plötzlich abgeschreckL Diese Folge von Verfahrensschritten wird zehnmal wiederholt Als nächstes wird die Kombination in einem Drahtzieh-Vorgang jeweils von 13% bis 15S gestreckt, bei 9000C während einer Stunde in einer Stickstoff- oder Argon umgebung vergütet und dann plötzlich abgeschreckt. Diese Folge von Verfahrensschritten wird achtmal wiederholt Bei dem dann abschließenden Drahtziehvorgang mit einer Streckung von 13% bis 15% wird der Durchmesser der Kombination auf 2,6mm reduziert. Die Kombination wird dann zu einem länglichen rechteckigen Festkörper von 0,7mm Dicke und 4,Omm Breite gepresst. Dieser Festkörperwird anschließend einer Wärmebehandlung bei 400 0C während zwei Stunden in einer Argonumgebung unterzogen.
Wie bereits beschrieben, enthält die Materialzusammensetzung ein Basismetall aus Cu-Ni-Mn-Legierung und ein Hüllenmetall aus Ni-Cr-Legierung, welches auf das Basismetall aufgezogen bzw. aufplattiert ist Die für das Basismetall verwendete Cu-Ni-Mn-Legierung sollte vorzugsweise 15 - 25 Gewichtsprozent Mn, 15 - 25 Gewichtsprozent Ni, und 0 - 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines Materials einer Materialgruppe enthaltene die aus S, C, Mg, Si, Cr und Fe besteht. Die für das Hüllenmetall verwendete Ni-Cr-Legierung sollte vorzugsweise 3 bis 20 Gewichtsprozent Cr, 0 bis 5.0 Gewichtsprozent Cu und 0 bis 4.0 Gewichtsprozent mindestens eines Materials einer Materialgruppe enthalten, welche aus Fe, Min, Si, Co, P, Al, Ti, Ca, Mg, C und S besteht.
Beispiel: Zwei Arten von Materialzusammensetzungen wurden im wesentlichen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt. Ferner wurden sieben Arten von bekannten Materialzusammensetzunqen für Vergleichszwecke hergestellt. Die wichtigen Einzelheiten der Verfahren sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Bei der Herstellung der in der Tabelle angegebenen Materialien wurde eine lOCr-Ni-Legierung für das Hüllenmetall und ein Umhüllungsverhältnis von 12% verwendet.
Aus den auf diese Weise hergestellten Materialien wurden einige representative Teststücke Federtests unterworfen, deren Ergebnisse in den Figuren 4A und 4B graphisch dargestellt sind.Bei dem Federtest wurde jedes Teststück auf eine Spannweite von 100mm eingespannt und einem einfachen Biegevorgang unterworfen.
In den graphischen Darstellungen bedeuten # der Biegewinkel, Eo einen Restbiegewinkel, (e - e0) einen Rückfederwinkel, T ein Biegemoment, und ID eine ideale Kurve, bei welcher #o gleich e ist.
Das Ergebnis des Federtests für die Materialzusammensetzung nach der Erfindung, Teststück No.1, ist in Fig.4A durch eine mit weißen Kreisen (0) markierte Kurve dargestellt. Da Cu-Ni-Mn-Legierung, d.h. eine Art Kupferbasislegierung, für das Basismetall verwendet wurde, hat das Produkt einen sehr breiten Elastizitätsbereich. Dies zeigt, daß das Federungsvermögen bzw. die Elastizität des Produkts relativ hoch ist. Im Vergleich mit herkömmlichen Teststücken, bei welchen Bronze, rostfreier Stahl oder Ni-Cr-Legierunq für das Basismetall verwendet wurde, hat das Teststück nach der Erfindung über den Bereich der Biegewinkel (s) größere Rückfederungswinkel (e-@o).
Das verhältnismäßig niedrige Biegemoment in Figur 4A kombiniert mit dem niedrigen Vergütungseffekt der Ni-Cr-Legierung in Figur 4B erhöht noch die Elastizität des Produkts. Dies deshalb, weil die Alterungskondition (3500 bis 5000) der für das Basismetall verwendeten Cu-Ni-Mn-Legierung sehr nahe bei der Niedertemperatur-Vergütungskondition der für das Hüllenmetall verwendeten Ni-Cr-Legierung liegt. Dieser kleine Unterschied in der Alterungskondition ermöglicht gleichzeitig eine Verbesserung der Federeigenschaften bzw. Elastizität sowohl des Basismetalls als auch des Umhüllungsmetalls.
Ferner ist die Weichvergütungskondition (8990 bis 9000C) der für das Basismetall verwendeten Cu-Ni-Mn-Legierung fast gleich wie diejenige der für das Hüllenmetall verwendeten Ni-Cr-Legierung. Dieser äußerst geringe Unterschied in der Weichvergütungsondition verhindert bestens die Entwicklung einer Orangenhautbildung (Oberflächenhärtung), wie sie ansonsten durch Kristallvergrößerung verursacht werden kann. Somit wird die Bearbeitbarkeit des Produkts merklich verbessert.
Wenn die Materialzusammensetzung beim Formen von Brillengestellen geschnitten wird, ergeben sich an den Schnittstellen freiliegende Basismetallbereiche. Die hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion des für das Basismetall verwendeten Cu-Ni-Mn verhindert jedoch wirksam eine unerwünschte Rostbildung an den freiliegenden Enden des Basismetalls.

Vorstehend wurde aus dem Englischen "annealing temperatur" mit "Vergütungstemperatur" undaging temperature" mit "Alterunstemperatur" übersetzt.

Nr. Art Basismetall letzte Vergütungs- Alterungs- Härte Symbol

temp. (°C) temp. (°C) (hr.) im Dia-

gram

1 Erfindung 2ONI-2OMn-Cu 800 420 452 #

2 Erfindung 2oNi-21Mn-lCr 800 420 465

-Cu

3 konventio-

nell Bronze 2Ni-llZn-5Sn 550 - 205

-Cu

4 konventio-

nell Monel 30Cu-1Fe-Cu 820 - 252

5 konventio-

nell rost-

freier Stahl 18Cr-8Ni-Fe 1000 - 425 #

6 konventio-

nell Nickel

Silber 12Ni-23Zn-Cu 650 ~ 185

7 kcnventio-

nell

Beryllium

Kupfer 2Be-Cu 740 370 251

8 konventio-

nell Nickel-

Chrom-Legierung 10Cr-Ni 900 - 350 #

9 niedrig ver-

gütetes

Material lOCr-Ni 900 (420) 360

L e e r s e i t e

Claims

PatentansPruche 1. Materialzusammensetzung für Brillengestellteile, gekennzeichnet durch ein Basismetall aus einer Cu-Ni-Mn-Legierung und durch ein Uberzugsmetall aus einer Ni-Cr-Legierung, welches auf das Basismetall aufgezogen oder aufplattiert ist.
2. Materialzusammensetzung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Umhüllungsverhältnis des Uberzugmetalls im Bereich zwischen 2% bis 20% liegt.
3. Materialzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, da durch g e ka e n n z e i c h ne t, daß das Basismetall 15 bis 25 Gewichtsprozent Mn und 15 bis 25 Gewichtsprozent Ni enthält.
4. Materialzusammensetzung nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Basismetall außerdem bis zu 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines Materials einer Materialgruppe enthält, zu welcher S,C,Mg,Si,Cr und Fe gehören.
5. Materialzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Überzugsmetall 3 bis 20 Gewichtsprozent Cr und 0 bis 5r0 Gewichtsprozent Cu enthält.
6. Uberzugsmaterial nach Anspruch 5, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hüllenmetall ferner bis zu 4,0 Gewichtsprozent mindestens eines Materials einer Materialgruppe enthält, welche aus Fe, Mn, Si, Co, P, Al, Ti, Ca, Mg, C und S besteht.
7. Brillengestellteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es aus einer Materialzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 besteht.
8. Brillengestell, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens die Brillenbügel aus einer Materialzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet sind.