专利名称：将两个元件尤其是金属手表链环固定在一起的方法
技术领域：
本发明涉及一种将两个元件，尤其是金属手表链环，固定在一起的方法。根据此方法，有一个具有很大滞后性，用成形记忆合金制成的金属销钉。该特性的变化程序是，在高于元件工作温度的第一温度范围，它从马氏体结构转变成奥氏体结构，其中增加了其厚度；然后，在低于上述工作温度的第二温度范围，它从奥体结构变回到马氏体结构。此金属销钉要在马氏体结构下，固定在要链接的元件中至少一个上的至少是一个或不是一个盲孔内。然后，对销钉加热，使其温度高于第一温度范围，使销钉的厚度增加，这样，销钉和孔之间的夹紧力就变得非常大，最后，使销钉冷却至工作温度。
由于使用了成形记忆合金，可以获得很大的夹紧力，因此，就可改进销钉在孔内的单纯机械紧固状况。
成形记忆合金的作用基于金属结构的改变，亦即，在加热至一定温度时，马氏体结构变成奥氏体结构；在温度再下降时，又变回到马氏体结构。这就可以把这种材料制成的销钉的一定外形或直径同每一种金属结构联系起来。这就意味着，从低温到高温或相反的转变过程中，销钉的外形或直径就会变化，或者说，在加热过程中，如果这种变化受阻，就会产生一种力。
当对这种记忆合金加热到温度As时，向奥氏体结构的转变及由此产生的变形就开始，这种转变一直持续到比上述更高的温度Af为止。当合金再冷却时，变回到马氏体结构，并不是在刚才的温度开始，而是在更低的变回温度开始，称为马氏体开始温度Ms，此种现象就称为滞后性。最后完全变回到马氏体结构的温度是更低的温度Mf。
这些合金的实例是铜-锌，铜-锌-铝，铜-锌-硅，铜-金-锌，铜-铝，铜-铝-镍，镍-钛，镍-钛-铜，镍-钛-铁，镍-钛-铌，镍-钛-锆，镍-钛-铪，铁-镍-铝，铁-镍-铝-钛，铁-镍-钴-钛，铁-锰-硅，银-镉，金-镉，铜-锡，铜-金-锌，铜-锌-铍，铜-锆，镍-铝，铁-锰-硅-铬-镍，既有单晶体，也有多晶体。
利用成形记忆合金制成的销钉，将链环固定在一起的方法在WO-A-94/23214中做了说明。
在此已知方法中，所用销钉的厚度小于马氏体结构上孔的宽度，这样就可将销钉宽松地放入孔内，而不需用任何力气。当销钉处于奥氏体结构时，就会在孔内挤紧。
然而，由于需要大幅度提高销钉厚度，才能使其塞满该孔，而实际上，当塞孔时，由于受到阻碍，仅有其中一部分用于产生孔中的夹紧力，因此，这种挤紧是有限度的。
本发明的目的就是要提供一种将两个元件，尤其是手表链环，固定在一起的方法，使用一种由成形记忆合金制成的销钉，以获得更好的夹紧力。
根据本发明可达此目的，即将一个马氏体结构销钉放到至少一个孔内，其厚度要稍大于孔的宽度。
这就意味着，销钉插入孔内要费一定力气。从马氏体结构向奥氏体结构转变的结果，就是加大厚度的总趋势变成了夹紧力，这样就获得了良好的紧固效果，这是仅利用机械方法将销钉压入孔内，所不能获得的。
当成形记忆合金由于冷却，从奥氏体结构变回到马氏体结构时，它就会从变回温度，即马氏体开始温度起，缩小其厚度，这一温度低于元件工作温度。
销钉和孔最好是圆的，上面所述销钉的厚度、孔的宽度就是直径。
如本发明实例所述，所用销钉是由记忆合金制成的，其奥氏体开始温度高于40℃，其马氏体开始温度低于-10℃。
上述奥氏体开始温度最好是在60和80℃之间，而马氏体开始温度最好低于-40℃。
而实际上，制造所用销钉的记忆合金的奥氏体终点温度高于80℃，例如可在90℃和200℃之间。
通过对本发明所述的将两个元件，尤其是金属手表链环，固定在一起的方法所做的下列说明，本发明的其它特征和优点就会一目了然。在此仅作为实例做了说明，并不会以任何方式限制本发明。这些图指的是附图，其中
图1示出由两个手表链环构成的一个部分的局部剖开侧视图，按本发明方法，用销钉将其连在一起。
图2示出，在本发明所述方法应用过程中，一个链环和销钉的一个部分侧视图。
图3示出销钉直径与温度函数关系图。
图4示出，用其它金属制成销钉时，得出的类似图的函数关系图。
图1示出两个手表链环的各部分，一个圆形金属销2将其连接在一起。销钉2穿过一个环的两个相对突出部4，挤压在圆孔3中。另一个链环上的一个凸缘5绕在销钉2上。
如果需要大于175牛顿的力才能把销钉2从孔3中拉出来，那么，就算获得了良好的紧固效果。把销钉推入孔中所需要的力一般也是这么大小。如本发明所述，可以获得如此好的紧固效果，而不必施以所述那么大的力，就可把销钉2放入孔3，甚至比用纯机械方法效果更好。
如本发明所述，一个由成形记忆合金制成的销钉2，经特种程序处理，就可以做到这一点。
可以取下列表中的一种作为已知合金使用铜-锌，铜-锌-铝，铜-锌-硅，铜-金-锌，铜-铝，铜-铝-镍，镍-钛，镍-钛-铜，镍-钛-铁，镍-钛-铌，镍-钛-锆，镍-钛-铪，铁-镍-铝，铁-镍-铝-钛，铁-镍-钴-钛，铁-锰-硅，银-镉，金-镉，铜-锡，铜-金-锌，铜-锌-铍，铜-锆，镍-铝，铁-锰-硅-铬-镍，既有单晶体，也有多晶体。
未固定的销钉或丝状体，例如绕在卷轴上的丝状体，在使用前按要求切成像销钉那么长一段一段的，根据一般技术，亦即经形变热处理，按程序进行处理，以便使合金从低温时的马氏体结构转变为高温时的奥氏体结构，从而产生另一种形状。在使用销钉或丝状体情况下，如果丝状体在马氏体结构下是细长的，这种变形就意味着长度和直径的变化，即丝状体长度缩短，直径变大。在确定销钉2所需长度时，要考虑到这种长度变化，而直径的变化则是用来获得销钉2在孔3中的夹紧力。
一定要确保，在销钉为马氏体结构时，这一要按程序处理的，记忆合金制成的销钉2或丝状体的直径D1，要稍大于孔3的直径D2。当然，当销钉2为奥氏体结构时，其直径更要大些。
另外，一定要确保，温度As，这一开始向奥氏体转变，并由此过度到使合金保持马氏体结构的温度范围的结束的温度，要尽量高，但无论如何要高于销钉的最高工作温度，亦即，手表链上的销钉所处的最高环境温度。
在实际上，这一温度As，无论如何要选择高于40℃，最好在60℃-80℃，甚至高于80℃。在奥氏体终点温度Af得到完全的奥氏体结构，此温度最好高于80℃，例如在90℃和200℃之间。当合金再冷却时，它就不在这一终点温度Af变回到马氏体结构，而是在较低的变回温度Ms。该温度要尽量低，但无论如何要低于正常的工作温度。这就意味着，合金的滞后性要尽量大，最好是，温度Ms大大低于0℃，例如，低于-10℃，甚至-40℃。在更低的温度Mf时，变回到马氏体结构即结束。
销钉2或切出销钉2的丝状体要保持在低于奥氏体开始温度As的温度。如果用丝状体，则切出销钉2。
销钉2的直径D1稍大于孔3的直径D2，在马氏体结构下，只要用一定的力，但比所需要的夹紧力小得多，就可将其压过环1上的两个孔3中的一个，进入另一个孔3。
因此，就可以使用像液压活塞机械这样的一般性压力装置。
然后，对销钉2加热至高于奥氏体开始温度As的温度。结果使销钉2从原来的马氏体结构转变为奥氏体结构。如果自由膨胀，其直径就会变大。销钉2的插在孔3中的部分的直径膨胀就会被链环1的凸出部4阻止住，这样，在孔3中就形成很大的终端膨胀力，其结果使该终端紧紧地挤压在孔3中。
从加热温度到变回至马氏体结构的终点温度Mf的整个温度范围内，亦即，手表链所能遇到的各种一般工作温度内，都能保持所述的挤压状态。在此温度范围内，要有大于175牛顿的拉力，才能将销钉2从孔3中拉出来。
对于铁-锰-硅基的合金来说，上述夹紧保持在低于加热温度的整个温度范围内。
在从马氏体结构向奥氏体结构的转变过程中，不仅是直径增大，而且长度也要缩短，因此，在使用前确定销钉2的长度时，就必须考虑到这一点，例如，选定所述长度就要长出5％。
临界温度当然就是从马氏体结构向奥氏体结构转变的开始温度As，而变回温度Ms也很重要。这些温度取决于所选合金，尤其取决于形变热处理和处理合金的程序。
图3和图4示出销钉2的直径与温度函数关系的两个实例，销钉2设计成，挤压在1.37毫米的孔中。销钉2是由原直径为1.72毫米的记忆合金丝状体制成的，在变形和退火之后，其直径为1.44毫米。在马氏体状态下，丝状体变形，其直径分别为1.38毫米和1.39毫米，此后，将销钉从丝状体上切下。
图3所用的销钉2是在室温下置于孔3中的，因此，直径为1.38毫米，而后将销钉加热至52℃。从43℃起，结构开始变化。最初的变形为8.2％，在对销钉自由加热时，降至2.8％。直径增加到1.42毫米。在孔3中，变形限在5.5％。这就意味着，有200牛顿的巨大膨胀力。在52至-85℃的温度范围内，均保持这一膨胀力。
刚才的As温度为43℃仍相当低。由于要进行包括马氏体很大变形在内的适当形变热处理，或者由于这种相位的稳定性，图4中销钉的所述As温度升至80℃。但是，所述销钉2用到孔3之后，就要加热到160℃。销钉在自由膨胀后，其直径由1.39毫米增加到1.43毫米。在孔3中，销钉2可产生240牛顿的膨胀力，可在160℃至-40℃的范围内保持下去。
用上述方法处理销钉非常简便易行，并可在很大的温度范围内保持销钉在孔内良好的挤压效果。仅要求很小的力和少量的热。由于是工业化生产销钉，其成本价会相当低。
本发明绝不会仅限于上述实例。相反地，可以对所述实例做许多修改，但同时，在本发明范围内，尤其包括用于实施本发明的部件的外形和尺寸，仍要保留下来。
尤其是，销钉和孔不必一定是圆形的。
权利要求
1.一种将两个元件、尤其是金属手表链环(1)固定在一起的方法，根据此方法，有一个用具有很大滞后性的成形记忆合金制成的金属销钉(2)，该滞后性的变化程序是，在高于元件工作温度的第一温度范围，它从马氏体结构转变成奥氏体结构，并因此增加了厚度；然后，在低于上述工作温度的第二温度范围，它从奥氏体结构变回到马氏体结构，此金属销钉要在马氏体结构下，固定在要链接的元件中至少一个上的至少是一个或不是一个盲孔(3)内，然后，对销钉(2)加热，使其温度高于第一温度范围，使销钉(2)的厚度增加，这样，销钉(2)在孔(3)中的夹紧力就变得很大；最后，使销钉(2)冷却至工作温度，其特征在于，由马氏体结构构成的销钉(2)放在至少一个孔(3)中，其厚度要稍大于孔(3)的宽度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的是成形记忆合金，当其冷却时，就从变回温度，亦即，马氏体开始温度(Ms)起，从奥氏体结构向马氏体结构回变，并降低其厚度，而此温度低于销钉(2)的工作温度。
3.如上述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，销钉(2)和孔(3)是圆的，销钉(2)的上述厚度和孔(3)的宽度是直径(D1和D2)。
4.如上述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，所用销钉(2)是由记忆合金制成的，其奥氏体开始温度(As)高于40℃。
5.如上述权利要求所述的方法，其特征在于，奥氏体开始温度(As)在60-80℃之间。
6.如上述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，所用销钉(2)是由记忆合金制成的，其奥氏体终点温度(Af)高于80℃。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所用销钉(1)是由记忆合金制成的，其奥氏体终点温度(Af)在90℃至200℃之间。
8.如上述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，所用销钉(2)是由记忆合金制成的，其马氏体开始温度(Ms)低于-10℃。
9.如上述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，所用销钉(2)是由记忆合金制成的，其马氏体开始温度(Ms)低于-40℃。
全文摘要
将两个元件,尤其是金属手表链环(1),固定在一起的方法。根据此方法,有一个具有很大滞后性,用成型记忆合金制成的金属销钉(2),该特性的变化程序是,在高于元件工作温度的第一温度范围,它从马氏体结构转变成奥氏体结构,并因此提高其厚度。然后,在低于上述工作温度的第二温度范围,它从奥氏体结构变回到马氏体结构。此金属销钉要在马氏体结构下,固定在要链接的元件中至少一个上的至少是一个或不是一个盲孔(3)内。然后,对销钉(2)加热,使其温度高于第一温度范围,使销钉(2)的厚度增加,这样,销钉(2)在孔(3)中的夹紧力就变得很大。最后,使销钉(2)冷却至工作温度。其特征在于,由马氏体结构构成的销钉(2)放在至少一个孔(3)中,其厚度要稍大于孔(3)的宽度。
文档编号F16B4/00GK1191010SQ9619545
公开日1998年8月19日 申请日期1996年7月9日 优先权日1995年7月11日
发明者维利·A·特勒, 让·施沃博, 维尔弗里德·范莫尔莱格海姆 申请人:先进材料及技术有限公司, 盖伊兄弟销售及出口有限公司