KR19990028581A - 두개의 요소, 특히 금속 손목시계 줄의 링크를 함께 고정시키는방법 - Google Patents

두개의 요소, 특히 금속 손목시계 줄의 링크를 함께 고정시키는방법 Download PDF

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KR19990028581A
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에이. 투르러 빌리
슈봅 진
판 무르레겜 빌프리드
Original Assignee
가이 야쿠스 후베르트 마리
가이 쁘레레 방뜨 에 엑스뽀르따숑 소시에떼아노님
판 무르레겜 빌프리드
어드밴스드 머티리얼즈 앤드 테크놀러지스, 아프게코트 "에이.엠.티", 남로체 벤누트샵
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Abstract

본 발명은 금속 손목시계 줄의 링크(1)와 같은 두개의 요소의 고정 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 따르면, 상기 요소의 사용 온도 이상의 제1 온도 범위에서는 마르텐사이트 조직에서 오스테나이트 조직으로 변환되어 그 합금의 두께가 증가하도록, 그리고 상기 사용 온도 보다 낮은 제2 온도 범위에서는 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 다시 변환되도록 프로그램된 넓은 이력(履歷)을 갖는 형상 기억 합금으로 제조된 금속 핀(2)을 연결될 상기 요소중 적어도 하나의 요소에 있는 적어도 하나의 일단이 막히거나 안막힌 적어도 하나의 구멍(3)에 마르텐사이트 조직상태로 체결하고; 그 이후에 상기 핀(2)의 두께가 증가하도록 제1 온도 범위 보다 높은 온도로 상기 핀(2)을 가열함으로써, 그에 따라 상기 핀(2)과 구멍(3) 사이의 체결력이 커지게하며; 마지막으로 상기 핀(2)을 사용 온도로 냉각시키고, 마르텐사이트 조직의 핀은 상기 구멍(3)의 폭보다 약간 큰 두께를 가지며 적어도 하나의 구멍(3)에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

두개의 요소, 특히 금속 손목시계 줄의 링크를 함께 고정시키는 방법
형상 기억 합금으로 제조된 핀을 사용해서 링크들을 함께 고정시키는 방법은 WO-A-94/23214호에 개시되어 있다.
이 공지된 방법에서는, 마르텐사이트 조직 상태에서 구멍의 폭보다 작은 두께의 핀이 사용되므로, 어떠한 힘의 필요없이 구멍 속에 느슨하게 삽입될 수 있다. 상기 핀이 오스테나이트 조직이 될 때, 핀은 구멍속에 꽉 끼워진다.
그러나, 핀 두께 증가의 상당 부분이 상기 핀이 구멍을 채우게 하는데 필요하므로 상기 꽉 끼워지는 것은 한정되는 반면에, 구멍이 채워졌을 때 방해받는 증가 부분은 구멍 속에 체결력을 유발시키는데 사용된다.
본 발명은 두개의 요소, 특히 금속 손목시계 줄의 링크를 고정시키는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법에 따르면, 상기 요소의 사용 온도 이상의 제1 온도 범위에서는 마르텐사이트 조직에서 오스테나이트 조직으로 변환되어 그 합금의 두께가 증가하도록, 그리고 상기 사용 온도 보다 낮은 제2 온도 범위에서는 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 다시 변환되도록 프로그램된 넓은 이력(履歷)을 갖는 형상 기억 합금으로 제조된 금속 핀을 연결될 상기 요소중 적어도 하나의 요소에 있는 적어도 하나의 일단이 막히거나 안막힌 적어도 하나의 구멍에 마르텐사이트 조직상태로 체결하고; 그 이후에 상기 핀의 두께가 증가하도록 제1 온도 범위 보다 높은 온도로 상기 핀을 가열함으로써, 그에 따라 상기 핀과 구멍 사이의 체결력이 커지게하며; 마지막으로 상기 핀을 사용 온도로 냉각시킨다.
형상 기억 합금을 사용함에 의해서, 상기 구멍에 상기 핀을 단순히 기계적으로 체결하는 것이 향상될 수 있는데, 그 이유는 보다 큰 체결력을 얻는 것이 가능하기 때문이다.
형상 기억 합금을 가공하는 것은 금속 조직의 변화, 즉 소정의 온도 범위에서의 마르텐사이트 조직의 오스테나이트 조직으로의 변화에 기초를 두고 있는데, 그 오스테나이트 조직은 상기 온도가 다시 떨어지면 마르텐사이트 조직으로 다시 변화한다. 상기 재료로 제조된 핀의 특정 형상 또는 직경을 각각의 금속 조직과 연관시키는 것이 가능하다. 이것은 저온에서 고온으로 또는 그 역으로의 천이중에 상기 핀의 형상 및 직경이 변하게 되고, 만일 가열 중에 이러한 변화가 방해된다면 힘이 발생한다는 것을 의미한다.
상기 형상 기억 합금이 가열될 때, 온도(As)에서 오스테나이트 조직으로의 천이, 따라서 변형이 시작한다. 이 천이는 전술한 보다 높은 온도(Af)에 도달할 때까지 지속된다. 상기 합금이 다시 냉각될 때, 마르텐사이트 조직으로의 역천이는 후자 온도에서 시작하는 것이 아니고, 마르텐사이트 시작 온도(Ms)라 불리는 보다 낮은 복귀 온도에서 시작하는데, 이 현상을 이력이라한다. 마르텐사이트 조직으로의 복귀는 더욱 낮은 온도(Mf)에서 끝난다.
상기 합금의 예는 Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Si, Cu-Au-Zn, Cu-Al, Cu-Al-Ni, Ni-Ti, Ni-Ti-Cu, Ni-Ti-Fe, Ni-Ti-Nb, Ni-Ti-Zr, Ni-Ti-Hf, Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Ti, Fe-Ni-Co-Ti, Fe-Mn-Si, Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Au-Zn, Cu-Zn-Be, Cu-Zr, Ni-Al, Fe-Mn-Si-Cr-Ni, 단결정과 다결정 모두를 포함한다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 적용된 핀에 연결되는 손목시계 줄의 두개의 링크로 구성된 일부 절제 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 적용하는 동안의 링크 및 핀 일부의 측면도.
도 3은 온도의 함수로써 핀의 직경이 가늘어지는 것을 도시한 다이어그램.
도 4는 도 3의 다이아그램과 유사하지만 핀에 이용되는 다른 금속에 관한 다이어그램.
본 발명의 목적은 보다 양호한 체결이 이루어지게하는 형상 기억 합금으로 제조된 핀을 사용해서 두개의 요소, 구체적으로는 손목시계 줄의 링크를 함께 고정시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 마르텐사이트 조직의 핀이 구멍의 폭보다 약간 더 큰 두께를 가지고 적어도 하나의 구멍에 삽입되는 본 발명에 따라 달성된다.
이것은 핀이 소정의 힘으로 구멍에 삽입되어야 하는 것을 의미한다. 마르텐사이트 조직으로부터 오스테나이트 조직으로의 천이의 결과로서 두께 증가의 전체 경향은 체결력으로 전환되어, 단순히 기계적 방법으로 구멍속에 핀을 가압할 때 얻어질 수 있는 것보다 우수한 체결이 이루어진다.
냉각됨에 따라 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 복귀할 때, 복귀 온도, 즉 구성 요소의 사용 온도보다 낮은 마르텐사이트 시작 온도에서 두께가 감소하는 형상 기억 합금을 사용하는 것이 가능하다.
핀과 구멍은 둥글고, 전술한 핀의 두께와 구멍의 폭은 지름인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따라서, 40℃보다 높은 오스테나이트 시작 온도와 -10℃보다 낮은 마르텐사이트 시작 온도를 갖는 형상 기억 합금으로 제조된 핀이 사용된다.
전술한 오스테나이트 시작 온도는 60과 80℃ 사이에 위치하고, 마르텐사이트 시작 온도는 -40℃보다 낮은 것이 바람직하다.
실제적으로, 80℃보다 높은, 예를 들면 90℃와 200℃ 사이에 위치한 오스테나이트 종료 온도를 가진 형상 기억 합금으로 제조된 핀이 사용된다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 본 발명에 따라 두 요소, 구체적으로 금속 손목시계 줄의 링크를 함께 고정시키는 방법의 후술의 설명으로부터 명백해질 것이다. 상기 설명은 예로써만 주어지며, 어떠한 방식으로든지 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 둥근 금속 핀(2)에 연결된 손목시계 줄의 두개의 링크(1)의 일부를 보여준다. 상기 핀(2)은 하나의 링크의 두개의 돌출부(4)를 통해서 비스듬하게 마련된 둥근 구멍(3)에 체결된다. 다른 링크(1)는 굴곡되어 상기 핀(2) 둘레에 하나의 립(5)을 구비하고 있다.
상기 구멍(3)으로부터 핀(2)을 끄집어내는데 필요한 힘이 175N 보다 크다면 양호한 체결이 확보된다. 또한, 이것은 구멍에 핀을 밀어 넣는데 필요한 보통의 힘일 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 양호한 체결은 구멍(3)에 핀(2)을 밀어넣기 위해서 상기 핀(2)에 전술한 큰 힘을 가할 필요없이 확보될 수 있고, 심지어는 순수한 기계적 방식에 의해 가능한 것보다 더 양호할 수 있다.
이것은 본 발명에 따라 상기 목적을 위해 특별히 프로그램된 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)을 사용함으로써 가능하다.
Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Si, Cu-Au-Zn, Cu-Al-Ni, Ni-Ti, Ni-Ti-Cu, Ni-Ti-Fe, Ni-Ti-Nb, Ni-Ti-Zr, Ni-Ti-Hf, Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Ti, Fe-Ni-Co-Ti, Fe-Mn-Si, Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Au-Zn, Cu-Zn-Be, Cu-Zr, Ni-Al, Fe-Mn-Si-Cr-Ni, 단결정 및 다결정 계열 모두로부터 제조된 합금같은 주지된 형상 기억 합금을 선택할 수 있다.
느슨한 핀, 또는 선재(thresd), 예를들면 릴에 감겨져서 사용되기 바로 전에 핀으로서 필요한 길이의 조각으로 절단되는 선재들은 통상의 기술에 따라 프로그램되는데, 즉, 상기 합금이 저온에서의 마르텐사이트 조직에서부터 고온에서의 오스테나이트 조직으로 천이될 때 또 다른 형상을 재현하도록 가공 열처리된다. 핀 또는 선재의 경우에, 상기 변형은 길이 및 직경에서의 변화, 즉 선재의 길이 수축 및, 선재가 마르텐사이트 조직 상태에서 연장되는 경우의 직경의 증가를 의미한다. 길이 변화는 핀(2)의 요구되는 길이가 결정될 때 고려되는, 반면에 직경의 변화는 구멍(3)에 핀(2)을 체결하는 힘을 얻도록 사용된다.
프로그램된 형상 기억 합금의 핀(2) 또는 선재의 직경(D1)이 상기 핀이 마르텐사이트 조직일 때 구멍(3)의 직경(D2) 보다 약간 큰 것은 확실하다. 물론, 핀(2)의 직경은 상기 핀이 오스테나이트 조직일 때 더 크다.
또한, 오스테나이트 조직으로의 천이가 시작하고, 따라서 상기 합금이 마르텐사이트 조직을 갖는 종료 온도 범위를 형성하는 온도(As)는 가능한한 높으며, 어떤 경우에는 핀의 최대 사용 온도, 즉 손목시계의 핀의 경우 최대 주변 온도보다 높다.
실제로, 상기 온도(As)는 어떤 경우에서도 40℃ 보다 높게, 바람직하게는 60℃와 80℃ 사이로, 심지어 80℃보다 높게 선택된다. 완전한 오스테나이트 조직은 바람직하게는 80℃ 보다 높은, 예를 들면 90℃와 200℃ 사이인 오스테나이트 종료 온도(Af)에서 얻어진다. 상기 합금이 다시 냉각될 때, 마르텐사이트 조직로 되돌아가는 천이는 상기 종료 온도(Af)에서 일어나지 않고, 가능한 한 낮은 어떤 경우에는 정상적인 사용 온도보다 더 낮은 하부 복귀 온도(Ms)에서 일어난다. 이것은 합금의 이력이 가능한 한 넓어야하는 것을 의미한다. 상기 온도(Ms)는 0℃보다 훨씬 낮은 것이 바람직한데, 예를 들면 -10℃, 심지어 -40℃ 보다 낮다. 마르텐사이트 조직으로의 복귀는 상기 온도(Mf)보다 더 낮은 온도에서 종결한다.
핀(2) 또는 이 핀(2)으로 절단되는 선재는 오스테나이트 시작 온도(As)보다 낮은 온도에서 유지된다. 선재가 사용되는 경우, 핀(2)을 절단해낸다.
구멍(3)의 직경(D2)보다 다소 큰 직경(D1)을 가지며 마르텐사이트 조직인 핀(2)은 링크(1)의 2개의 구멍(3) 중 하나를 통해서 필요한 체결력보다 상당히 작은 소정의 힘으로 다른 구멍(3) 속으로 가압된다.
이목적을 위해서, 통상적인 가압 장치, 예를 들면 유압 피스톤 기구가 사용될 수 있다.
그 후, 상기 핀(2)은 오스테나이트 시작 온도(As)보다 높은 온도로 가열된다. 결과적으로, 상기 핀(2)은 원래의 마르텐사이트 조직에서 오스테나이트 조직으로 변하고, 그에따라 그 핀(2)이 자유롭게 팽창하면 그 직경은 증가한다. 구멍(3)에 맞물린 핀(2) 부분의 직경이 증가하는 것은 링크(1)의 돌출부(4)에 의해 방지되지만, 구멍(3)과 맞물리는 핀의 단부에는 매우 큰 인장이 생기고, 결과적으로 상기 단부는 구멍(3)에 매우 견고하게 체결된다.
상기 체결은 예열온도와 마르텐사이트 조직으로의 복귀 종료 온도(Mf) 사이의 전체 온도 범위에서, 즉 손목시계 줄이 영향을 받는 모든 정상적인 사용 온도에 대해서 유지된다. 상기 온도 범위에서 구멍(3)으로부터 핀(2)을 끄집어내는데 175N 이상의 인장력은 필요하다.
Fe-Mn-Si를 기본으로 한 합금의 경우, 전술한 체결은 예열 온도 이하의 전체 온도 범위에 결쳐 유지된다.
마르텐사이트 조직으로부터 오스테나이트 조직으로의 천이 중에, 직경만 증가하는 것이 아니고 길이도 증가하기 때문에, 적용하기 전에 상기 핀(2)의 길이를 정할 때 이러한 증가를 고려해야 하는데, 예를 들면 상기 길이는 약 5% 증가하는 것에 대비해서 선택되어야 한다.
물론, 가장 중요한 임계 온도는 오스테나이트 조직으로의 천이의 시작 온도(As)이지만, 복귀 온도(Ms)도 중요하다. 이들 온도는 합금의 선택, 특히 가공 열처리 및 합금이 영향을 받은 프로그래밍에 달려있다.
도 3 및 도 4는 1.37mm의 구멍에 체결되도록 설계된 핀(2)의 직경이 온도의 함수에 따라 가늘어지는 두 실시예를 보여준다. 핀(2)은 원래의 직경이 1.72mm이고 변형 및 어닐링 이후에 직경이 1.44mm인 형상 기억 합금으로 만든 선재로 제조되었다. 마르텐사이트 상태에서, 상기 선재는 1.38mm, 1.39mm로 각각 직경이 변형되었고, 그 이후에 그 선재로부터 핀을 절단해낸다.
도 3에 도시하고 있는 핀(2)은 상온에서 직경이 1.38mm인 상태로 구멍(3)에 마련되고, 따라서, 그 이후에 핀은 52℃로 가열된다. 43℃에서부터, 조직의 천이가 시작한다. 8.2%에 달하는 원래의 변형량은 상기 핀이 자유롭게 가열될 때 2.8%로 감소하고, 직경은 1.42mm로 증가한다. 상기 구멍(3)내에서, 변형량은 5.5%까지로 제한되는데, 이것은 200N의 큰 인장력을 의미한다. 상기 인장력은 52℃와 -85℃ 사이의 온도 범위에 걸쳐 유지된다.
43℃인 후자 온도(As)는 여전히 비교적 낮으며, 마르텐사이트가 생성되는 적절한 가공 열처리 덕분에, 그리고 상기 상의 안정화 덕분에, 상기 온도(As)는 도 4에 따른 핀에 대해서 80℃로 증가한다. 그러나, 상기 핀(2)은 그 핀이 구멍(3)에 적용된 이후에 160℃까지 가열된다. 상기 핀(2)이 자유롭게 팽창할 수 있는 곳에 있다면, 그 핀은 1.39mm에서 1.43mm까지 증가한다. 구멍(3)에 있을 때, 핀(2)에 240N의 인장력이 발생했으며, 그 인장력은 160℃와 -40℃ 사이에서 유지되었다.
전술한 방법에 따라, 핀을 적용하는 것은 매우 용이하고 간단하지만, 넓은 온도 범위에 걸쳐 구멍에서의 핀의 탁월한 체결이 확보된다. 단지 감소된 힘과 가열 만이 필요할 뿐이다. 산업적으로 생산된 핀에 있어서, 그 제조 비용은 비교적 저렴하다.
본 발명은 전술한 실시예에 결코 제한되지 않으며, 그와 반대로, 본 발명의 실현에 사용된 부품들의 형상과 치수에 관한한 여전히 본 발명의 사상 범위내에서 상기 실시예에 대한 변경이 이루어질 수 있다.
특히, 핀과 구멍은 둥글 필요가 없다.

Claims (9)

  1. 두개의 요소를 고정시키는 본 발명의 방법에 따르면, 상기 요소의 사용 온도 이상의 제1 온도 범위에서는 마르텐사이트 조직에서 오스테나이트 조직으로 변환되어 그 합금의 두께가 증가하도록, 그리고 상기 사용 온도 보다 낮은 제2 온도 범위에서는 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 다시 변환되도록 프로그램된 넓은 이력(履歷)을 갖는 형상 기억 합금으로 제조된 금속 핀(2)을 연결될 상기 요소중 적어도 하나의 요소에 있는 적어도 하나의 일단이 막히거나 안막힌 적어도 하나의 구멍(3)에 마르텐사이트 조직상태로 체결하고; 그 이후에 상기 핀(2)의 두께가 증가하도록 제1 온도 범위 보다 높은 온도로 상기 핀(2)을 가열함으로써, 그에 따라 상기 핀(2)과 구멍(3) 사이의 체결력이 커지게하며; 마지막으로 상기 핀(2)을 사용 온도로 냉각시키는, 금속 손목시계 줄의 링크(1)와 같은 두개의 요소의 고정 방법에 있어서,
    마르텐사이트 조직의 핀은 상기 구멍(3)의 폭보다 약간 큰 두께를 가지며 적어도 하나의 구멍(3)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 두 요소 고정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 냉각됨에 따라 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 복귀할 때, 복귀 온도, 즉 마르텐사이트 시작 온도(Ms)에서 두께가 감소하는 형상 기억 합금을 사용하며, 상기 마르텐사이트 시작 온도는 핀(2)의 사용 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀(2)과 구멍(3)은 둥글고, 전술한 핀(2)의 두께와 구멍(3)의 폭은 지름(D1,D2)인 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 40℃ 보다 높은 오스테나이트 시작 온도(As)를 가진 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)이 사용되는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오스테나이트 시작 온도(As)는 60℃과 80℃ 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 80℃ 보다 높은 오스테나이트 종료 온도(Af)를 가지는 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)이 사용되는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 90℃와 200℃ 사이에 위치한 오스테나이트 종료 온도(Af)를 가지는 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)이 사용되는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, -10℃ 보다 낮은 마르텐사이트 시작 온도(Ms)를 가지는 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)이 사용되는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, -40℃ 보다 낮은 마르텐사이트 시작 온도(Ms)를 가지는 형상 기억 합금으로 제조된 핀(2)이 사용되는 것을 특징으로 하는 고정 방법.
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