彈性材料在手表中的應用

范偉

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

關鍵詞：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的不斷發展，人們不只是簡單的把手表當做計時工具，機芯的結構越來越復雜，功能越來越豐富，快撥、跳歷、飛返、勢能等功能層出不窮，這就對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到這些功能的要求。

實驗與分析：

1.首先我們實驗了彈簧鋼65Mn，由于其在國內采購渠道豐富，熱處理工藝簡單，彈性好等優點可以廣泛的應用在桿簧零件上。

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，細化了晶粒，使其具有很好的彈性。目前在我廠65Mn主要應用于ST16自動棘爪和ST19回零杠桿簧，針對桿簧零件既要求有很高的彈性還要有很好的強度，經過幾個月的反復試驗，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度，然后回火到HV600左右也保持了很好的彈性。目前我們已經大批量生產，效果很好。而且也帶來了經濟效益，降低了生產成本。

但是此材料也有缺點，由于其含碳量略低于15P，相對耐磨性就較差，桿簧在反復的疲勞工作過程中會有一定的磨損，容易影響走時精度，其次，由于它需要電鍍，在反復的工作過程中會出現掉皮的現象，也會影響走時精度。

2. 隨后我們找到了時效硬化不銹鋼SUS631，由于其屬于不銹鋼，不需要電鍍，且熱處理方式簡單，屬于時效硬化方式，不需要淬火，減少了桿簧零件的在熱處理過程中產生的變形情況，并且時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：

硬度：半硬態 ≥HV350——析出硬化后——≥HV380

3/4硬態≥HV400——析出硬化后——≥HV450

硬態≥HV450——析出硬化后——≥HV530

硬化處理：475±10℃1小時

從工藝參數可見，為了保證零件的使用要求，必須選擇時效后HV530以上，即選擇硬態材料，但是它的原始硬度就在HV450以上，由于我們現在的沖壓模具和一些其他的設備不能生產原始硬度這么高的材料，經過我們反復試驗都達不到理想的效果，可見這種材料雖然在性能和熱處理方面都有很高的優勢，但是并不適合我們現有的生產條件。

三、措施及解決辦法：

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

由譜圖分析成分：

經分析和檢索資料，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：

硬度：半硬態HV300-350——析出硬化后——HV500

硬態? HV350-400——析出硬化后——HV600

硬化處理：480℃? 3小時

通過以上數據發現，該材料也屬于時效硬化機制，減少了普通碳鋼在高溫淬火過程中產生的變形情況，同時它也屬于時效硬化機制，且時效過程中硬度提高較多，原始硬度適合我們機加工，時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。

經過試驗發現，該材料的彈性性能要優于15P、65Mn等材料，快撥過歷干凈有勁，疲勞強度高，在工作過程中不易產生變形，且熱處理方式十分簡單，是生產桿簧的理想材料。

四、結論：

經上述分析，65Mn是比較一般的彈性材料，可以用于對使用要求不高的普通的桿簧零件。對于那些結構復雜，打彎較多，桿臂較長，對強度及彈性要求較高的零件還是需要使用X2NiCoMo18-9-5。

隨著生產的不斷發展，我相信還有許多性能優越的彈性材料等待我們去開發、實驗進而投入生產，不斷提高手表行業的技術水平。