彈性材料在手表中的應(yīng)用

范偉

摘 要：為了滿足手表各功能的穩(wěn)定可靠，通過對(duì)不同彈性材料的各種分析，最終找到最適合的桿簧材料。

關(guān)鍵詞：彈性材料;桿簧;精密合金

一、問題的提出：

隨著近年來手表行業(yè)的不斷發(fā)展，人們不只是簡(jiǎn)單的把手表當(dāng)做計(jì)時(shí)工具，機(jī)芯的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越豐富，快撥、跳歷、飛返、勢(shì)能等功能層出不窮，這就對(duì)零件使用的原材料的性能提出了更高的要求。而滿足這些功能的零件無一不離不開彈性材料，以往所使用的普通碳鋼材料已不能達(dá)到這些功能的要求。

實(shí)驗(yàn)與分析：

1.首先我們實(shí)驗(yàn)了彈簧鋼65Mn，由于其在國內(nèi)采購渠道豐富，熱處理工藝簡(jiǎn)單，彈性好等優(yōu)點(diǎn)可以廣泛的應(yīng)用在桿簧零件上。

65Mn的材料成分（%）：

C：0.62～0.70? Mn：0.9～1.2? Si：0.17～0.37? S：0.045? P：0.040

由于其加入了錳元素，細(xì)化了晶粒，使其具有很好的彈性。目前在我廠65Mn主要應(yīng)用于ST16自動(dòng)棘爪和ST19回零杠桿簧，針對(duì)桿簧零件既要求有很高的彈性還要有很好的強(qiáng)度，經(jīng)過幾個(gè)月的反復(fù)試驗(yàn)，制定了適合的熱處理工藝：淬火：840℃油淬，回火：340℃ 。目的是先高溫淬硬使其有很高的強(qiáng)度，然后回火到HV600左右也保持了很好的彈性。目前我們已經(jīng)大批量生產(chǎn)，效果很好。而且也帶來了經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本。

但是此材料也有缺點(diǎn)，由于其含碳量略低于15P，相對(duì)耐磨性就較差，桿簧在反復(fù)的疲勞工作過程中會(huì)有一定的磨損，容易影響走時(shí)精度，其次，由于它需要電鍍，在反復(fù)的工作過程中會(huì)出現(xiàn)掉皮的現(xiàn)象，也會(huì)影響走時(shí)精度。

2. 隨后我們找到了時(shí)效硬化不銹鋼SUS631，由于其屬于不銹鋼，不需要電鍍，且熱處理方式簡(jiǎn)單，屬于時(shí)效硬化方式，不需要淬火，減少了桿簧零件的在熱處理過程中產(chǎn)生的變形情況，并且時(shí)效硬化相的存在大大提高了零件的耐磨性。

SUS631的材料成分（%）：

C：≤0.09Cr：16～18 Ni： 6.5～7.75Al： 0.75～1.5

工藝參數(shù)：

硬度：半硬態(tài) ≥HV350——析出硬化后——≥HV380

3/4硬態(tài)≥HV400——析出硬化后——≥HV450

硬態(tài)≥HV450——析出硬化后——≥HV530

硬化處理：475±10℃1小時(shí)

從工藝參數(shù)可見，為了保證零件的使用要求，必須選擇時(shí)效后HV530以上，即選擇硬態(tài)材料，但是它的原始硬度就在HV450以上，由于我們現(xiàn)在的沖壓模具和一些其他的設(shè)備不能生產(chǎn)原始硬度這么高的材料，經(jīng)過我們反復(fù)試驗(yàn)都達(dá)不到理想的效果，可見這種材料雖然在性能和熱處理方面都有很高的優(yōu)勢(shì)，但是并不適合我們現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。

三、措施及解決辦法：

為了尋找到更好的材料，我們決定分析進(jìn)口機(jī)芯所用的桿簧材料。選取了進(jìn)口雙歷定位簧桿和跨輪蓋片作為樣品，用電子掃描電鏡進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)這兩種進(jìn)口桿簧成分相同，使用的是同一種材料。

由譜圖分析成分：

經(jīng)分析和檢索資料，這是一種彈性精密合金材料，其英文名稱：Durimphy18-9-5，目前我國使用的牌號(hào)是X2NiCoMo18-9-5，主要成分為：

Ni：18%Co：9%Mo：5%Ti：0.5%Al：0.1%

工藝參數(shù)：

硬度：半硬態(tài)HV300-350——析出硬化后——HV500

硬態(tài)? HV350-400——析出硬化后——HV600

硬化處理：480℃? 3小時(shí)

通過以上數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該材料也屬于時(shí)效硬化機(jī)制，減少了普通碳鋼在高溫淬火過程中產(chǎn)生的變形情況，同時(shí)它也屬于時(shí)效硬化機(jī)制，且時(shí)效過程中硬度提高較多，原始硬度適合我們機(jī)加工，時(shí)效后的硬度不僅能滿足我們的使用要求還提高了耐磨性能，與此同時(shí)我們決定采用浸膜處理的方式處理零件表面，避免疲勞過程中的掉皮情況。

經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該材料的彈性性能要優(yōu)于15P、65Mn等材料，快撥過歷干凈有勁，疲勞強(qiáng)度高，在工作過程中不易產(chǎn)生變形，且熱處理方式十分簡(jiǎn)單，是生產(chǎn)桿簧的理想材料。

四、結(jié)論：

經(jīng)上述分析，65Mn是比較一般的彈性材料，可以用于對(duì)使用要求不高的普通的桿簧零件。對(duì)于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，打彎較多，桿臂較長，對(duì)強(qiáng)度及彈性要求較高的零件還是需要使用X2NiCoMo18-9-5。

隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，我相信還有許多性能優(yōu)越的彈性材料等待我們?nèi)ラ_發(fā)、實(shí)驗(yàn)進(jìn)而投入生產(chǎn)，不斷提高手表行業(yè)的技術(shù)水平。