Vulkalloy® Ni, un alliage métallique innovant destiné à l'horlogerie. Application : la roue d'échappement à ancre suisse.
Contexte et enjeux
La réserve de marche d'une montre mécanique est fortement limitée par les pertes d'énergie dues aux frottements et aux chocs localisés au niveau du train d'engrenages et de l'oscillateur-régulateur. Elle est également influencée par les moments d'inertie des composants et l'énergie cinétique nécessaire à leur entraînement. Dans un mouvement de montre, la plupart des pertes par frottement se situent au niveau des pivots des roues et de l'ancre, tandis que les pertes dues aux chocs se situent principalement au niveau des interfaces entre l'ancre, la roue d'échappement et l'oscillateur. Éliminer ces frottements et réduire les pertes lors de ces chocs permet de réduire l'énergie nécessaire pour entraîner l'ensemble du train d'engrenages et les oscillateurs. Les matériaux couramment utilisés sont le laiton pour le train d'engrenages et des aciers spéciaux pour la roue d'échappement, l'ancre et le ressort de compensation du régulateur.
L'alliage à base de nickel Vulkalloy® apporte une réponse à ces défis grâce à ses excellentes propriétés mécaniques et tribologiques, qui sont bien supérieures à celles des solutions existantes. Il est particulièrement adapté à la fabrication de mécanismes flexibles soumis à des contraintes mécaniques et à des frottements importants. Il permet de produire des pièces de haute précision présentant d'excellents états de surface. Il est également non magnétique et offre une très bonne résistance à la corrosion !
Pour connaître les caractéristiques détaillées du Vulkalloy(®) Ni, veuillez télécharger la fiche technique du matériau
La roue d'échappement Vulkalloy® Ni comparée à Durnico
Il est possible d'observer une augmentation du moment d'inertie et de la résistance mécanique grâce à la limite d'élasticité élevée du Vulkalloy® à base de nickel. En effet, le Vulkalloy® à base de nickel présente une limite d'élasticité supérieure de 40 % à celle du Durnico (2 800 MPa au lieu de 2 000 MPa), ce qui permet d'alléger les pièces et donc de réduire le moment d'inertie (J : ½ MR²) d'environ 40 %. L'énergie cinétique d'entraînement (½ *J*V²) peut donc être réduite d'autant, ce qui ouvre la voie à une réduction de la puissance requise pour l'entraînement et/ou à une augmentation des fréquences de fonctionnement de l'ensemble.
Le Vulkalloy® Ni augmente la réserve de marche d'un mouvement de montre ainsi que ses performances, sa fiabilité et sa durabilité grâce à ses propriétés mécaniques et fonctionnelles exceptionnelles.
De plus, l’utilisation du Vulkalloy® à base de nickel permet de réaliser des économies d’énergie au niveau des contacts de frottement entre la roue et l’ancre grâce à son coefficient de frottement très faible. En effet, le Vulkalloy Ni présente un coefficient de frottement d’environ 0,06 en conditions lubrifiées, soit environ deux fois moins que celui des autres métaux utilisés dans les mouvements horlogers. La dissipation de puissance, qui est directement proportionnelle au coefficient de frottement (P = Pt*Hv*Cf), est réduite de 50 % par rapport aux matériaux existants. De plus, le taux d'usure du Vulkalloy® à base de Ni est également nettement inférieur à celui des solutions métalliques actuelles.
Vulkam, une entreprise innovante spécialisée dans la métallurgie au service de l'industrie horlogère
Vulkam est une PME spécialisée dans les alliages métalliques amorphes qui a développé une gamme de nouveaux métaux aux propriétés inégalées, les Vulkalloys®. Sa technologie repose sur la modification de l'organisation atomique des métaux afin de transformer en profondeur les propriétés mécaniques des pièces produites. Les pièces Vulkalloys® sont fabriquées selon un procédé exclusif unique. Spécialement développé pour ces matériaux, ce procédé est parfaitement adapté aux composants miniatures (de quelques dixièmes de millimètre à quelques centimètres). Ses deux étapes brevetées permettent la production de pièces aux formes variables, d'une grande précision et présentant un excellent état de surface, ainsi que l'optimisation de leurs géométries.
Si, après avoir lu cette étude de cas, vous souhaitez en savoir plus sur les applications horlogères du Vulkalloy® Ni, n'hésitez pas à nous contacter : info@vulkam.com
