專利名稱：將兩個元件尤其是金屬手表鏈環(huán)固定在一起的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將兩個元件，尤其是金屬手表鏈環(huán)，固定在一起的方法。根據(jù)此方法，有一個具有很大滯后性，用成形記憶合金制成的金屬銷釘。該特性的變化程序是，在高于元件工作溫度的第一溫度范圍，它從馬氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成奧氏體結(jié)構(gòu)，其中增加了其厚度；然后，在低于上述工作溫度的第二溫度范圍，它從奧體結(jié)構(gòu)變回到馬氏體結(jié)構(gòu)。此金屬銷釘要在馬氏體結(jié)構(gòu)下，固定在要鏈接的元件中至少一個上的至少是一個或不是一個盲孔內(nèi)。然后，對銷釘加熱，使其溫度高于第一溫度范圍，使銷釘?shù)暮穸仍黾?，這樣，銷釘和孔之間的夾緊力就變得非常大，最后，使銷釘冷卻至工作溫度。
由于使用了成形記憶合金，可以獲得很大的夾緊力，因此，就可改進銷釘在孔內(nèi)的單純機械緊固狀況。
成形記憶合金的作用基于金屬結(jié)構(gòu)的改變，亦即，在加熱至一定溫度時，馬氏體結(jié)構(gòu)變成奧氏體結(jié)構(gòu)；在溫度再下降時，又變回到馬氏體結(jié)構(gòu)。這就可以把這種材料制成的銷釘?shù)囊欢ㄍ庑位蛑睆酵恳环N金屬結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。這就意味著，從低溫到高溫或相反的轉(zhuǎn)變過程中，銷釘?shù)耐庑位蛑睆骄蜁兓蛘哒f，在加熱過程中，如果這種變化受阻，就會產(chǎn)生一種力。
當對這種記憶合金加熱到溫度As時，向奧氏體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變及由此產(chǎn)生的變形就開始，這種轉(zhuǎn)變一直持續(xù)到比上述更高的溫度Af為止。當合金再冷卻時，變回到馬氏體結(jié)構(gòu)，并不是在剛才的溫度開始，而是在更低的變回溫度開始，稱為馬氏體開始溫度Ms，此種現(xiàn)象就稱為滯后性。最后完全變回到馬氏體結(jié)構(gòu)的溫度是更低的溫度Mf。
這些合金的實例是銅-鋅，銅-鋅-鋁，銅-鋅-硅，銅-金-鋅，銅-鋁，銅-鋁-鎳，鎳-鈦，鎳-鈦-銅，鎳-鈦-鐵，鎳-鈦-鈮，鎳-鈦-鋯，鎳-鈦-鉿，鐵-鎳-鋁，鐵-鎳-鋁-鈦，鐵-鎳-鈷-鈦，鐵-錳-硅，銀-鎘，金-鎘，銅-錫，銅-金-鋅，銅-鋅-鈹，銅-鋯，鎳-鋁，鐵-錳-硅-鉻-鎳，既有單晶體，也有多晶體。
利用成形記憶合金制成的銷釘，將鏈環(huán)固定在一起的方法在WO-A-94/23214中做了說明。
在此已知方法中，所用銷釘?shù)暮穸刃∮隈R氏體結(jié)構(gòu)上孔的寬度，這樣就可將銷釘寬松地放入孔內(nèi)，而不需用任何力氣。當銷釘處于奧氏體結(jié)構(gòu)時，就會在孔內(nèi)擠緊。
然而，由于需要大幅度提高銷釘厚度，才能使其塞滿該孔，而實際上，當塞孔時，由于受到阻礙，僅有其中一部分用于產(chǎn)生孔中的夾緊力，因此，這種擠緊是有限度的。
本發(fā)明的目的就是要提供一種將兩個元件，尤其是手表鏈環(huán)，固定在一起的方法，使用一種由成形記憶合金制成的銷釘，以獲得更好的夾緊力。
根據(jù)本發(fā)明可達此目的，即將一個馬氏體結(jié)構(gòu)銷釘放到至少一個孔內(nèi)，其厚度要稍大于孔的寬度。
這就意味著，銷釘插入孔內(nèi)要費一定力氣。從馬氏體結(jié)構(gòu)向奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的結(jié)果，就是加大厚度的總趨勢變成了夾緊力，這樣就獲得了良好的緊固效果，這是僅利用機械方法將銷釘壓入孔內(nèi)，所不能獲得的。
當成形記憶合金由于冷卻，從奧氏體結(jié)構(gòu)變回到馬氏體結(jié)構(gòu)時，它就會從變回溫度，即馬氏體開始溫度起，縮小其厚度，這一溫度低于元件工作溫度。
銷釘和孔最好是圓的，上面所述銷釘?shù)暮穸取⒖椎膶挾染褪侵睆健?br> 如本發(fā)明實例所述，所用銷釘是由記憶合金制成的，其奧氏體開始溫度高于40℃，其馬氏體開始溫度低于-10℃。
上述奧氏體開始溫度最好是在60和80℃之間，而馬氏體開始溫度最好低于-40℃。
而實際上，制造所用銷釘?shù)挠洃浐辖鸬膴W氏體終點溫度高于80℃，例如可在90℃和200℃之間。
通過對本發(fā)明所述的將兩個元件，尤其是金屬手表鏈環(huán)，固定在一起的方法所做的下列說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點就會一目了然。在此僅作為實例做了說明，并不會以任何方式限制本發(fā)明。這些圖指的是附圖，其中

圖1示出由兩個手表鏈環(huán)構(gòu)成的一個部分的局部剖開側(cè)視圖，按本發(fā)明方法，用銷釘將其連在一起。
圖2示出，在本發(fā)明所述方法應(yīng)用過程中，一個鏈環(huán)和銷釘?shù)囊粋€部分側(cè)視圖。
圖3示出銷釘直徑與溫度函數(shù)關(guān)系圖。
圖4示出，用其它金屬制成銷釘時，得出的類似圖的函數(shù)關(guān)系圖。
圖1示出兩個手表鏈環(huán)的各部分，一個圓形金屬銷2將其連接在一起。銷釘2穿過一個環(huán)的兩個相對突出部4，擠壓在圓孔3中。另一個鏈環(huán)上的一個凸緣5繞在銷釘2上。
如果需要大于175牛頓的力才能把銷釘2從孔3中拉出來，那么，就算獲得了良好的緊固效果。把銷釘推入孔中所需要的力一般也是這么大小。如本發(fā)明所述，可以獲得如此好的緊固效果，而不必施以所述那么大的力，就可把銷釘2放入孔3，甚至比用純機械方法效果更好。
如本發(fā)明所述，一個由成形記憶合金制成的銷釘2，經(jīng)特種程序處理，就可以做到這一點。
可以取下列表中的一種作為已知合金使用銅-鋅，銅-鋅-鋁，銅-鋅-硅，銅-金-鋅，銅-鋁，銅-鋁-鎳，鎳-鈦，鎳-鈦-銅，鎳-鈦-鐵，鎳-鈦-鈮，鎳-鈦-鋯，鎳-鈦-鉿，鐵-鎳-鋁，鐵-鎳-鋁-鈦，鐵-鎳-鈷-鈦，鐵-錳-硅，銀-鎘，金-鎘，銅-錫，銅-金-鋅，銅-鋅-鈹，銅-鋯，鎳-鋁，鐵-錳-硅-鉻-鎳，既有單晶體，也有多晶體。
未固定的銷釘或絲狀體，例如繞在卷軸上的絲狀體，在使用前按要求切成像銷釘那么長一段一段的，根據(jù)一般技術(shù)，亦即經(jīng)形變熱處理，按程序進行處理，以便使合金從低溫時的馬氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷貢r的奧氏體結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生另一種形狀。在使用銷釘或絲狀體情況下，如果絲狀體在馬氏體結(jié)構(gòu)下是細長的，這種變形就意味著長度和直徑的變化，即絲狀體長度縮短，直徑變大。在確定銷釘2所需長度時，要考慮到這種長度變化，而直徑的變化則是用來獲得銷釘2在孔3中的夾緊力。
一定要確保，在銷釘為馬氏體結(jié)構(gòu)時，這一要按程序處理的，記憶合金制成的銷釘2或絲狀體的直徑D1，要稍大于孔3的直徑D2。當然，當銷釘2為奧氏體結(jié)構(gòu)時，其直徑更要大些。
另外，一定要確保，溫度As，這一開始向奧氏體轉(zhuǎn)變，并由此過度到使合金保持馬氏體結(jié)構(gòu)的溫度范圍的結(jié)束的溫度，要盡量高，但無論如何要高于銷釘?shù)淖罡吖ぷ鳒囟?，亦即，手表鏈上的銷釘所處的最高環(huán)境溫度。
在實際上，這一溫度As，無論如何要選擇高于40℃，最好在60℃-80℃，甚至高于80℃。在奧氏體終點溫度Af得到完全的奧氏體結(jié)構(gòu)，此溫度最好高于80℃，例如在90℃和200℃之間。當合金再冷卻時，它就不在這一終點溫度Af變回到馬氏體結(jié)構(gòu)，而是在較低的變回溫度Ms。該溫度要盡量低，但無論如何要低于正常的工作溫度。這就意味著，合金的滯后性要盡量大，最好是，溫度Ms大大低于0℃，例如，低于-10℃，甚至-40℃。在更低的溫度Mf時，變回到馬氏體結(jié)構(gòu)即結(jié)束。
銷釘2或切出銷釘2的絲狀體要保持在低于奧氏體開始溫度As的溫度。如果用絲狀體，則切出銷釘2。
銷釘2的直徑D1稍大于孔3的直徑D2，在馬氏體結(jié)構(gòu)下，只要用一定的力，但比所需要的夾緊力小得多，就可將其壓過環(huán)1上的兩個孔3中的一個，進入另一個孔3。
因此，就可以使用像液壓活塞機械這樣的一般性壓力裝置。
然后，對銷釘2加熱至高于奧氏體開始溫度As的溫度。結(jié)果使銷釘2從原來的馬氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體結(jié)構(gòu)。如果自由膨脹，其直徑就會變大。銷釘2的插在孔3中的部分的直徑膨脹就會被鏈環(huán)1的凸出部4阻止住，這樣，在孔3中就形成很大的終端膨脹力，其結(jié)果使該終端緊緊地擠壓在孔3中。
從加熱溫度到變回至馬氏體結(jié)構(gòu)的終點溫度Mf的整個溫度范圍內(nèi)，亦即，手表鏈所能遇到的各種一般工作溫度內(nèi)，都能保持所述的擠壓狀態(tài)。在此溫度范圍內(nèi)，要有大于175牛頓的拉力，才能將銷釘2從孔3中拉出來。
對于鐵-錳-硅基的合金來說，上述夾緊保持在低于加熱溫度的整個溫度范圍內(nèi)。
在從馬氏體結(jié)構(gòu)向奧氏體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程中，不僅是直徑增大，而且長度也要縮短，因此，在使用前確定銷釘2的長度時，就必須考慮到這一點，例如，選定所述長度就要長出5％。
臨界溫度當然就是從馬氏體結(jié)構(gòu)向奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的開始溫度As，而變回溫度Ms也很重要。這些溫度取決于所選合金，尤其取決于形變熱處理和處理合金的程序。
圖3和圖4示出銷釘2的直徑與溫度函數(shù)關(guān)系的兩個實例，銷釘2設(shè)計成，擠壓在1.37毫米的孔中。銷釘2是由原直徑為1.72毫米的記憶合金絲狀體制成的，在變形和退火之后，其直徑為1.44毫米。在馬氏體狀態(tài)下，絲狀體變形，其直徑分別為1.38毫米和1.39毫米，此后，將銷釘從絲狀體上切下。
圖3所用的銷釘2是在室溫下置于孔3中的，因此，直徑為1.38毫米，而后將銷釘加熱至52℃。從43℃起，結(jié)構(gòu)開始變化。最初的變形為8.2％，在對銷釘自由加熱時，降至2.8％。直徑增加到1.42毫米。在孔3中，變形限在5.5％。這就意味著，有200牛頓的巨大膨脹力。在52至-85℃的溫度范圍內(nèi)，均保持這一膨脹力。
剛才的As溫度為43℃仍相當?shù)汀Ｓ捎谝M行包括馬氏體很大變形在內(nèi)的適當形變熱處理，或者由于這種相位的穩(wěn)定性，圖4中銷釘?shù)乃鯝s溫度升至80℃。但是，所述銷釘2用到孔3之后，就要加熱到160℃。銷釘在自由膨脹后，其直徑由1.39毫米增加到1.43毫米。在孔3中，銷釘2可產(chǎn)生240牛頓的膨脹力，可在160℃至-40℃的范圍內(nèi)保持下去。
用上述方法處理銷釘非常簡便易行，并可在很大的溫度范圍內(nèi)保持銷釘在孔內(nèi)良好的擠壓效果。僅要求很小的力和少量的熱。由于是工業(yè)化生產(chǎn)銷釘，其成本價會相當?shù)汀?br> 本發(fā)明絕不會僅限于上述實例。相反地，可以對所述實例做許多修改，但同時，在本發(fā)明范圍內(nèi)，尤其包括用于實施本發(fā)明的部件的外形和尺寸，仍要保留下來。
尤其是，銷釘和孔不必一定是圓形的。
權(quán)利要求
1.一種將兩個元件、尤其是金屬手表鏈環(huán)(1)固定在一起的方法，根據(jù)此方法，有一個用具有很大滯后性的成形記憶合金制成的金屬銷釘(2)，該滯后性的變化程序是，在高于元件工作溫度的第一溫度范圍，它從馬氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成奧氏體結(jié)構(gòu)，并因此增加了厚度；然后，在低于上述工作溫度的第二溫度范圍，它從奧氏體結(jié)構(gòu)變回到馬氏體結(jié)構(gòu)，此金屬銷釘要在馬氏體結(jié)構(gòu)下，固定在要鏈接的元件中至少一個上的至少是一個或不是一個盲孔(3)內(nèi)，然后，對銷釘(2)加熱，使其溫度高于第一溫度范圍，使銷釘(2)的厚度增加，這樣，銷釘(2)在孔(3)中的夾緊力就變得很大；最后，使銷釘(2)冷卻至工作溫度，其特征在于，由馬氏體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的銷釘(2)放在至少一個孔(3)中，其厚度要稍大于孔(3)的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用的是成形記憶合金，當其冷卻時，就從變回溫度，亦即，馬氏體開始溫度(Ms)起，從奧氏體結(jié)構(gòu)向馬氏體結(jié)構(gòu)回變，并降低其厚度，而此溫度低于銷釘(2)的工作溫度。
3.如上述權(quán)利要求的任一項所述的方法，其特征在于，銷釘(2)和孔(3)是圓的，銷釘(2)的上述厚度和孔(3)的寬度是直徑(D1和D2)。
4.如上述權(quán)利要求的任一項所述的方法，其特征在于，所用銷釘(2)是由記憶合金制成的，其奧氏體開始溫度(As)高于40℃。
5.如上述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，奧氏體開始溫度(As)在60-80℃之間。
6.如上述權(quán)利要求的任一項所述的方法，其特征在于，所用銷釘(2)是由記憶合金制成的，其奧氏體終點溫度(Af)高于80℃。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所用銷釘(1)是由記憶合金制成的，其奧氏體終點溫度(Af)在90℃至200℃之間。
8.如上述權(quán)利要求的任一項所述的方法，其特征在于，所用銷釘(2)是由記憶合金制成的，其馬氏體開始溫度(Ms)低于-10℃。
9.如上述權(quán)利要求的任一項所述的方法，其特征在于，所用銷釘(2)是由記憶合金制成的，其馬氏體開始溫度(Ms)低于-40℃。
全文摘要
將兩個元件,尤其是金屬手表鏈環(huán)(1),固定在一起的方法。根據(jù)此方法,有一個具有很大滯后性,用成型記憶合金制成的金屬銷釘(2),該特性的變化程序是,在高于元件工作溫度的第一溫度范圍,它從馬氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成奧氏體結(jié)構(gòu),并因此提高其厚度。然后,在低于上述工作溫度的第二溫度范圍,它從奧氏體結(jié)構(gòu)變回到馬氏體結(jié)構(gòu)。此金屬銷釘要在馬氏體結(jié)構(gòu)下,固定在要鏈接的元件中至少一個上的至少是一個或不是一個盲孔(3)內(nèi)。然后,對銷釘(2)加熱,使其溫度高于第一溫度范圍,使銷釘(2)的厚度增加,這樣,銷釘(2)在孔(3)中的夾緊力就變得很大。最后,使銷釘(2)冷卻至工作溫度。其特征在于,由馬氏體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的銷釘(2)放在至少一個孔(3)中,其厚度要稍大于孔(3)的寬度。
文檔編號F16B4/00GK1191010SQ9619545
公開日1998年8月19日 申請日期1996年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月11日
發(fā)明者維利·A·特勒, 讓·施沃博, 維爾弗里德·范莫爾萊格海姆 申請人:先進材料及技術(shù)有限公司, 蓋伊兄弟銷售及出口有限公司