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1. Allgemeine Beschreibung
Es ist das wichtigste Bauteil des Federhauses, das Antriebsorgan der Uhr. Es handelt sich um eine lange Klinge aus Stahl mit rechteckigem Querschnitt, die sich spiralförmig um die Federhauswelle windet, im Inneren der Federhaustrommel. Sobald sie gespannt ist, treibt die Zugfeder die Trommel in einer Drehbewegung an und liefert so die gesamte für den Betrieb des Uhrwerks notwendige Energie. Entspannt, ohne die geringste Spannung, weist die Zugfeder in ihrer Mitte eine regelmäßige Spiralform auf. Dann kehrt sich die Krümmung dieser Spirale zum Außenrand der Feder hin um. Diese besondere, während der Wärmebehandlungen der Feder ermöglicht es, ein möglichst konstantes Drehmoment während ihrer gesamten Entfaltung zu erhalten. Zumindest sollen möglichst regelmäßige und flache Spannungskurven erzielt werden.
Das innere Ende der Zugfeder weist eine rechteckige Öffnung auf, mit der die Feder am Haken der Federhauswelle befestigt werden kann. Am äußeren Ende der Klinge ist ein Federabschnitt mit umgekehrter Krümmung an die letzte Windung angeschweißt. Dieser angeschweißte Abschnitt wird als Bride bezeichnet. Er ermöglicht es, das äußere Ende der Feder an der in der Innenwand der Federhaustrommel angebrachten Fräsung einzuhängen.
Von der Länge der Zugfeder hängt die Gangreserve der Uhr ab.
Von ihrer Dicke hängt das Drehmoment ab, das sie entwickelt, und somit ihre Fähigkeit, zusätzliche Mechanismen anzutreiben (Kalender, Chronographen, usw.)
Die Qualität eines Federhauses hängt daher im Wesentlichen von seiner Feder ab. Diese muss einen optimalen Wirkungsgrad aufweisen (möglichst geringer Energieverlust für eine erhöhte Gangreserve) und während ihres gesamten Abwicklungsverlaufs eine möglichst konstante Kraft entwickeln (Ganggenauigkeit). Präzise Berechnungen, die die Art der Legierung, ihre Abmessungen und ihre Wärmebehandlungen berücksichtigen, ermöglichen es, ein leistungsfähiges und passendes Federhaus zu erhalten.
2. Methode der industriellen Herstellung
Wenn die Herstellung der Trommel, ihres Deckels und der Federhauswelle keine große Schwierigkeit darstellt, erfordert die Herstellung der Federn sehr spezifische Ausrüstungen und Fachkenntnisse. Ihre Herstellung wird systematisch ausgelagert, und nur wenige Hersteller teilen sich diesen Markt. Die Fertigung der Zugfeder ist somit ausschließlich industriell.
Die Herstellung einer Zugfeder erfolgt in den folgenden Schritten.
Die Walzung
Dieser Vorgang ermöglicht es, den runden Querschnitt des Ausgangsdrahts in einen rechteckigen Querschnitt umzuwandeln und die Klinge der Feder nach und nach auf ihre endgültige Höhe und Dicke innerhalb von Toleranzen unter einem halben Mikron (< 0,0005 mm) zu bringen.
Das Schneiden
Sobald die Walzarbeiten abgeschlossen sind, wird die Feder auf ihre Gesamtlänge geschnitten, und das Öhr, das ihre Befestigung an der Federhauswelle ermöglicht, wird während desselben Vorgangs gestanzt.
Gleichzeitig wird der aus demselben Materialstreifen stammende Bügel verdünnt und auf seine richtige Länge zugeschnitten.
Das Falten
Verschiedene Faltschritte ermöglichen es, der Feder ihre endgültige Form zu geben. So entsteht zunächst der Federkern (die ersten inneren Windungen der Klinge, die ihre Befestigung an der Federhauswelle ermöglichen), dann das Kalandrieren (Aufwickeln der gesamten Länge der Klinge in Spiralform, entgegen der Richtung ihrer endgültigen Aufwicklung im Inneren der Federhaustrommel).
Die Wärmebehandlungen
Die Wärmebehandlungen ermöglichen es, die Feder in ihrer Form zu fixieren und ihr sämtliche mechanischen Eigenschaften (Drehmoment, Elastizität) zu verleihen.
Schweißen des Bügels
Der Bügel ermöglicht es der Feder, sich an der Innenwand der Federhaustrommel zu befestigen. Der Bügel wird parallel zur Klinge hergestellt und mittels elektrischem Punktschweißen mit ihr verbunden.
Selbstschmierung der Feder
Früher schmierten die Uhrmacher die Klingen der Zugfeder, um die Reibung während der Entspannung der Feder zu minimieren. Ab der Mitte des 20.e Jahrhunderts ermöglichten Oberflächenbehandlungen bessere Ergebnisse, wodurch jede Schmierung der Feder überflüssig und sogar schädlich für deren einwandfreie Entspannung wurde. Heutzutage besteht diese Oberflächenbehandlung darin, einen feinen Teflonfilm durch Tauchen in ein Bad auf die Klinge der Feder aufzutragen.
Vorspannen
Dies ist der letzte Fertigungsschritt. Dabei wird die Klinge der Feder in ihrer Funktionsrichtung aufgerollt und in vorgespanntem Zustand in einem Aluminiumring gehalten. Die so fertiggestellte Feder kann anschließend direkt in der Federhaustrommel untergebracht werden.
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