Technology of watch production - part 11

 

  Index      Books     Technology of watch production (Tarasov) 1964 year

 

Search            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  9  10  11  12   ..

 

 

Technology of watch production - part 11

 

 

Flat  rods  and  strips  of  LS6 3 - 3  lead brass  are supplied,  according to  the 

TsMTU 4 5 8 9 - 5 5  specifications,  with  the  following  mechanical  properties : 

semihard  - 4 5 - 6 5 Rc ,  s cale B; 

hard  - 6 5 - 9 0  Rc ,  s cale  B .  

B rass  grades  L62  and  L 6 8  are  used  for the  manufacture o f  parts  by 

drawing  or  bending,  since  they have  good  plasticity  and  can be  worked  with­
out failure. 

TABLE  7 

Brass  1vire (in mm) (according to GOST  1 066-50) 

Tolerance 

Tolerance 

Wire diameter 

Wire diameter 

standard 

high-precision 

standard 

high-precision 

0.10-0 .25 

-0.02 

-

1 .0-1 .1 

- 0 .04 

-0.03 

0.30 

- 0.03 

-0 .02 

1 .2-1 .9 

-0.045 

-0.04 

0.35-0 .50 

-0 .03 

- 0 .025 

2 .0-2 . 9  

- 0 .055 

-0.04 

0.55-0.60 

-0 .035 

- 0 .025 

3.0 

- 0.06 

-0.04 

0 .65- 0.90 

- 0.035 

- 0 .03 

3 .2-4.8 

- 0.06 

- 0 .05 

R e m a r k s  :  The tolerances can be narr01ved if required :  for diameters up to 2 .5 mm - down to 0.01 mm, 

"  "  4.8 mm - down to 0 .02 mm. 

TABLE  8 

Chemical composition of  nonferrous  metals used  in the manufacture of watch parts 

Grade 

GOST or TU 

Chemical composition 

Copper 

Lead 

Zinc 

Nickel 

Iron 

Antimony 

Bismuth 

Brass 1..559-1 

GOST 

57 -60 

0.8 - 1 . 9  

Balance 

-

0.5 

0.005 

0.002 

1019-47 

Brass L62 

60.5-63.5 

0.03 

-

0.10 

0.005 

0.002 

Brass LS63 -3 

62-65 

2 .4-3 

-

0.10 

0.005 

0.002 

Brass L68 

67 -7 0  

0.03 

-

0.10 

0.005 

0.002 

German silver 

TUTslviO 

Balance 

1 .6-2 

17-19 

16.5-18 

-

-

-

lviNTsS 

6-42 -51 

63-17 -18-2 

When machined,  thes e  types  of  brass  develop large  burrs,  which are 

inadmis sible  in watch production . 

LS5 9 - 1  b rass  contains  lead  (more  than  1 % ),  which  makes  it  more s uit­

able  for machining .  

LS6 3 - 3  brass ,  containing up  t o  3 %  lead,  has  even better machinability 

and  als o  higher  hardness  and brittleness .  The  hard  and  very  hard bras ses 
of  this  grade  have  a  very  good  surface  quality after being machined .  

LS6 3 - 3  brass  is  use d  i n  the  manufacture  o f  important watch parts  which 

require  considerable  machining. 

Less  important parts or parts  requiri'ng less  machining are  manufactured 

from  LS5 9 - 1  bras s .  

Bras s  o f  all  grades  lends  its elf  eas ily t o  plating. 

Leaded  German  silver has much poorer m ac hinability  than has bras s ;  

i t   i s   harder  and  al so  tougher.  Its  surface  quality  after  machining 

4 1  

is  the refore  poorer  than  that  of brass  and  its  tendency to  form  burrs  is 
more  p ronounced. 

Some  of the  special  alloys  used in watch p roduction are a  nickel  alloy 

for the  spiral  springs  (hairsprings )  of pocket- and  wristwatch  balance 

wheels,  beryllium  bronze and cupronickel . 

Grade 

LS59-1 

L6:2 

LS63-3 

LS59-l 

L62 

LS63-3 

L62-T 

LS59-1 

L62 

L68 

LS59-1 

L62 

L68 

TABLE  9 

Mechanical properties of the  nonfe

r

rous metals used in '"arch production 

GOST or VTU 

GOST 1 066-50 

GOST 1066-50 

TU 303-46 

GOST 1066-50 

GOST 1066-50 

TU 303-46 

TUTsMO 

6-29-50 

GOST  2208-49 

GOST  2208-49 

GOST  2208-49 

GOST  931 - 52 

GOST  931 -52 

GOST  931 -52 

Ultimate tensile strength, in kg/rnm2, 

not  less rhan 

Soft  Semihard 

Hard 

Very 

( M) 

( PT) 

(T)  hard (OT) 

Percentage elongation,  not less than 

Soft 

(M) 

Hard 

Very 

( PT) 

(T) 

hard(OT) 

W ires,  diameter between 2  and 5 mm 

35 

-

45 

-

30 

-

-

35 

40 

45 

-

30 

10 

-

-

-

50-60 

60-70 

-

-

1 .5 

0.5 

l<ods,  diameter above 5 mm 

35 

-

43 

-

30 

-

-

35 

36 

41 

-

34 

12 

-

-

-

50-60 

60-70 

-

-

1 .5 

0.5 

Sheets 

Drawing depth,  according to the Eriksen test,  from  1  to 3 mm 

Ribbons 

35 

-

45 

-

25 

-

-

30 

38 

42 

60 

35 

20 

1 0  

2.5 

30 

35 

40 

50 

40 

25 

15 

Strips 

35 

-

45 

-

20 

-

-

30 

35 

42 

-

40 

20 

10 

-

30 

35 

40 

-

40 

25 

15 

-

T h e   n i c k e l   a l l o y  N 3 5KhlVIV used for hairsp rings  is  supplied in the 

form  of  wires  of  0 . 2 6 - 0 . 3 0 mm  diameter having an  ultimate  tens ile  s trength 

of  78  to  8 5 kg/m m2  and  a  perc entage  elongation  of  1 7  to  2 0 o/o .  

These wires  are  drawn  to  the  required  gage  ( 0 . 055;  0 . 07;  0. 0 7 5  m m )  at 

the  watch plants ,  after which they  are  subjected to flattening by  rolling. 

The  tempe rature  coefficient of this  alloy is  0 .  3  to  0 .  5  sec  per 

C ,   which 

m eans  that  when the  tempe rature ·varies by  1 

oc , 

the  modulus  of  elas ticity 

of  the  spiral  changes  by  a  magnitude  which  will  caus e  a  variation  of  0 . 5  sec 

in  24  hours .  The  modulus  of  elas ticity  of  the  alloy  E 

1 8 , 5 00  to 

1 9, 500  kg/mm 2  and  the  chemical  composition  are  defined in  the  MPTU 

3404 - 5  3  specifications . 

42 

The  alloy must satisfy  high  requirem ents  as  regards  its  structure:  the 

size  of the  (dispers e d )  carbides  must  not exceed  6 

fl . 

Grade  B - 4  b e r y l l i u m   b r o n z e   is  used in  the  manufacture  o f  the 

balance - wheel  rim  of  watches  and  has  the  following  chemical  compos ition: 

2 .  26 o/o  beryllium ,  0 . 4 0  o/o  nickel,  0 . 4 2  o/o  tellurium ,  the  balance  being copper. 

TABLE  10 

Mechanical properries of beryllium bronze,  brass and German silver 

Brinell hardness, 

Ultimate  tensile 

Coefficient 

Alloy 

kg/mm2 

strength, k

g/

mm2 

of  linear 

expansion 

Brass LS63-3 

.

.

.

.

.

.

.

.

.

 

13D-150 

43-54 

19x lo-6 

German silver 63�17-18-2 

.

.

• 

14D-180 

38-45 

18.4x lo-6 

Bery Ilium bronze  B-4  . . . .  

, , 

340 

110 

16.5xlo-6 

(after aging) 

The  choice  of  bronze  as  the  material  from  which the  bal R.nce  wheel  o f  

pocket- and  wris twatches  i s  made i s  bas ed o n  the following prop e rties  o f  

this  alloy: 

a )   high hardne s s ,   reaching  3 4 0  kg/mm 2  (H8 

34 0 ),  with a  highly stable 

fine- grain  s tructure,  a  fact  which eliminates  the  tendency to  dis tort,  during 
or after machining,  assembling and  adjusting; 

b)  small  co

;

fficient of linear  exp ansion  ( 1 6 . 5 X  l o- 6 )  as  compared  with 

b rass  and  German  silver.  This  makes  it possible  to lower the  total  tempe r ­

ature  coefficient o f  the  system  balance  wheel - spiral; 

c )   high c orrosion  resistance .  

The  m echanical p roperties  o f  the  B - 4  bronze  are p res ented in  Table  1 0 ,  

together with  those o f  brass  and Germ an  silve r .  

A  small  addition o f  tellurium  improves  the  machinability o f  B - 4  bronze 

to the extent that it  approaches  8 0 %  of the machinability  of Ge rman silver. 

JZO 

-a ZBO 

Cl) 

c:: 

"0 

:£ zw 

200 

150 

c> 

• 

• 

200  250  300  350  1;1)0  450 

500° 

Aging temperature 

-

t  C 

FIGURE 

1 .  

The hardness  HB of beryllium bronze as a function 

of the  aging temperature 

4 3  

The  heat  treatm ent  of bronze  consists  in  heating to  between  7 8 0  and 

8 0 0°C ,  quenching  in  cold water,  and  tempering  for  s e ve ral  hours  at  3 00  to 
32 5°C ,  A s  a  result of precipitation  hardening,  which takes  place  at  a  tem ­

pe rature  of  3 0 0  to  32 5°C,  the  beryllium  bronze loses  the  plasticity  it  had 

afte r  quenching  and  becomes  hard .  Quenched  be ryllium  bronze  has  a 
hardness  H8 

1 00;  after aging the  hardness  is  H 8  

3 2 5 - 3 4 0 .  

A ging o f  the  bronze a t  tempe ratures  above  3 2 5°C  l eads  to  a  decrease 

in  hardnes s ,   as  can be seen from  Figure  1 .  

C u p r o n  i c k e 

is used for the  manufacture  of the  cases  of the  wrist­

watches  of the  "Zvezda" b rand .  It contains ,  according to  GOST 4 92 - 52 ,  

2 0  to  2 8 %  nickel,  the  balance  being copper.  Its m echanical  properties  are, 

according to  GOST  5 1 8 7 :   ultimate  tensile  strength  from  30  to  40 kg/ mm2 , 
elongation  2 . 5  % .  

Cup ronickel  strips  are  s upplied,  as  are brass  strip s ,   either t o  normal 

accuracy s tandards  or  as  precision strips  according  to  GOST  5 1 8 7 - 4 9 .  

Strips  o f   thickness  up  to  0 .  3 0  mm  are  not  s ubjected  t o   tensile  tests, 

and  their  technological  prope rties  are  es tablished  by  a  drawing  test. 

METAL  TESTING 

The metals delivered to the plant are subje cted to sampling tests for che m ­

ical composition, mechanical and technological propertie s,  as well a s  f o r  their 

metallurgical  structure, in  accordance  with GOST  or VTU . 

Depending upon their final  use,  the  metals  are  subjected  to  the  whole  set 

of tests  or only to s om e  of them .  The m etals  are certified as fit  for use in 

p ro duction after  s atisfactory  results  have been obtained from the  tests . 

The  m etal  tests  are  class ified as  chemica.!,  mechanical ,  technological, 

m etallographic,  or  special  tests . 

T h e   c h e m i c  a 

t e s t s  are  conducted  in  the  plant laboratories  and 

consist in the  analysis of the  chemical  composition  of the  m etal  for  the 

purpose of determining  the  perc entage  of the  various  components . 

This  analysis  is  called an  a s s a y  and  is  conducted  on a  small  sample , 

cut  from  the  bar  or  strip . 

The  dete rmination  of  the  chemical  composition  of  m etals  by  chemical 

methods  is  a  lengthy  proces s ;   however,  in many  cas e s ,   it s uffices  to  de­

termine  the  percentage  content of only  those components  which  decisively 

influence the  p roperties  of the  alloy:  carbon in carbon steel,  carbon and 
s ulfur in  U7A V  steel,  lead in  LS6 3 - 3  bras s ,   etc .  

The percentage  content o f  certain  components  can in  such  cases b e  de­

termined  rapidly,  although less  accurately than by chemical  analysis,  by 

use  of spectral  analysis .  The  instrum ent used for this  purpose is  the  SL- 3 

spark  spectrograph . 

The  determination  of  the  chemical  composition using the  spark  spectro ­

graph  takes  not  more  than  a  few  minutes ,  since it  is  nondes tructive  and  can 

be  conducted  directly  on  the  metal  bar  or  strip  to  be  tes ted . 

The  m echanical  tes ts  s e rve  to  determine  the  ultimate  tensile  strength 

(U. T. S .  ),  the  percentage  elongation,  and the hardnes s .   The  tensile -test 

specim en 

( 1 )  

of  given  dimensions  and  shape  (Figure  2 ),  is  gripped at both 

ends  (2  and  3 )  and  is  set  unde r  tensile  stress  by  the  m achine .   The  test 

44 

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  9  10  11  12   ..