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Matériaux des spiraux

On parle technique horlogère. Que huiler, comment fonctionne un mouvement, rhabillage horloger etc....

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Matériaux des spiraux

Messagepar elise.psi le 03 Fév 2017, 14:18

Bonjour,

Dans le cadre d’une épreuve de concours (tipe, prépa psi), je veux modéliser le ressort spiral (celui de l’organe régulateur) d’une montre mécanique sur Solidworks. J’aimerais dans un premier temps comparer qualitativement sa résistance selon le matériau qui le compose en respectant en gros les matériaux utilisés au long de l’histoire. Si je ne dis pas de bêtises, ils étaient d’abord fait en fer ou en acier, puis a été découvert l’invar (et ses améliorations) et enfin le silicium comporte des propriétés intéressantes. Les informations sur internet étant limitées, j'aimerais savoir si vous pouvez m'apporter une précision sur les caractéristiques de ces différents matériaux pour les spiraux (c'est-à-dire le module d'Young, coefficient d'élasticité, coefficient de poisson, masse volumique...). Sinon auriez-vous une idée d'où je pourrais me procurer ces informations ?

Merci d'avance pour votre aide !
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar SULREN le 04 Fév 2017, 19:01

Bonjour,
Je ne peux pas parler au nom des horlogers, étant donné que je n’en suis pas un, mais j’ai bien peur qu’ils aient du mal à répondre à vos questions. En effet ils peuvent exercer leur profession avec le plus grand professionnalisme sans avoir à se préoccuper du module de Young ou du coefficient de Poisson du matériau du spiral. Peut-être ont-ils vu cela lors de leurs études, mais en pratique ils n’en ont plus besoin.

Nous pourrions peut-être vous aider en vous envoyant les pages du livre « Théorie d’Horlogerie » au sujet du spiral.

J’ai aussi le « pdf » du bulletin très ancien (1930) de J. Haag intitulé : « La théorie du Spiral et ses Applications à la Chronométrie » , mais il faut prendre des vitamines avant d’en attaquer la lecture car il est bourré de calculs d’intégrales sur des fonctions trigonométriques.
On doit pouvoir le trouver sur Internet. Je n’ai pas réussi à retrouver le lien.

En ce qui concerne les caractéristiques mécaniques des matériaux (acier, invar, silicium) tels que le module de Young, le coefficient de Poisson, etc, on doit les trouver sur Internet en cherchant un peu.
Elles sont couramment utilisées en mécanique.
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Jérôme c le 04 Fév 2017, 21:42

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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar SULREN le 04 Fév 2017, 23:11

Jérôme, en ouvrant ton lien je ne vois que les pages de 150 à 174.

Si j'essaie de trouver toutes les pages, je tombe sur un fichier ".djvu" que je ne sais pas ouvrir.
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar caput le 05 Fév 2017, 17:11

Voir cette ouvrage :https://books.google.fr/books?isbn=2880748836

Chapitre 8 ; page 347 , chapitre 13 page : 709 etc...
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Jérôme c le 05 Fév 2017, 17:24

désolé je n'ai rien de plus
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Bernard Hoche le 05 Fév 2017, 18:00

La principale cause de variation des montres, après l'invention d'échappements performants (ancre ou détente), était la variation d'élasticité du spiral avec la température. On a utilisé d'abord un balancier bimétallique coupé, avec un spiral en acier. La marche pouvait être bonne, au prix d'un gros travail de mise au point, par exemple à 5°et à 25°, mais à 15°, il y avait une avance de plusieurs secondes par jour (autour de 6s/j) car la variation d'élasticité du spiral avec la température n'est pas linéaire. L'invar a permis une simplification du réglage, mais les résultats étaient à peine meilleurs. La meilleure solution, adoptée pour les chronomètres de marine a été trouvée par l'utilisation d'un alliage à base de palladium pour le spiral, permettant une variation thermique de l'élasticité linéaire, donc presque parfaitement compensable par un balancier bimétallique coupé.
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Petrus le 09 Fév 2017, 10:16

Bernard Hoche a écrit:La principale cause de variation des montres, après l'invention d'échappements performants (ancre ou détente), était la variation d'élasticité du spiral avec la température. On a utilisé d'abord un balancier bimétallique coupé, avec un spiral en acier. La marche pouvait être bonne, au prix d'un gros travail de mise au point, par exemple à 5°et à 25°, mais à 15°, il y avait une avance de plusieurs secondes par jour (autour de 6s/j) car la variation d'élasticité du spiral avec la température n'est pas linéaire. L'invar a permis une simplification du réglage, mais les résultats étaient à peine meilleurs. La meilleure solution, adoptée pour les chronomètres de marine a été trouvée par l'utilisation d'un alliage à base de palladium pour le spiral, permettant une variation thermique de l'élasticité linéaire, donc presque parfaitement compensable par un balancier bimétallique coupé.


Tout à fait.
Voir à ce sujet les travaux d' Edouard Phillips

"La théorie de l'isochronisme suppose invariable le moment d'inertie du balancier; or, pour parer à l'influence des changements de température, les horlogers compensent les dilatations du balancier, celles du spiral et les variations d'élasticité de ce dernier par l'emploi de lames bimétalliques; mais ces dernières, pour être sensibles, doivent être minces; de là, aux grandes vitesses angulaires, des déformations qui altèrent d'autant plus le moment d'inertie que les amplitudes sont plus considérables. Phillips calcule la grandeur de ces déformations, détermine leur influence sur la durée des oscillations, établit que le spiral théoriquement isochrone ne l'est en fait qu'avec des balanciers légers et de petites dimensions ; la pratique confirma complètement ses résultats.
Il fut alors conduit à étudier la compensation des températures. Les horlogers, procédant par tâtonnements, réalisent l'égalité de marche aux températures extrêmes ; mais l'expérience a prouvé que cette égalité ne s'étend pas aux températures intermédiaires; il reste ce qu'on a appelé 1''erreur secondaire. Yvon Yillarceau avait établi une théorie de la compensation ; malheureusement la complication de ses formules avait découragé les praticiens. Phillips reprend la question au point de vue spécial de la correction de l'erreur secondaire; il arrive ainsi à montrer l'influence prépondérante de la nature des métaux qui forment le balancier et surtout le spiral; il appelle l'attention à ce point de vue sur les propriétés de l'alliage de palladium et voit ses prévisions justifiées par les essais nombreux qui sont faits de toutes parts.
La théorie du spiral réglant établit une relation très simple entre la durée des oscillations, le moment d'inertie du balancier, la longueur et le moment élastique du spiral; cette relation permet donc de calculer le coefficient d'élasticité d'une substance quelconque, pourvu qu'on puisse l'étirer en fil et la façonner en hélices à courbes théoriques. D'autre part, on a aussi une équation entre le moment élastique du spiral et le moment de la force nécessaire pour le maintenir à un écart donné de sa position d'équilibre. De là deux procédés pour la détermination des coefficients d'élasticité, procédés très pratiques, susceptibles d'être employés dans les recherches les plus délicates, car ils donnent une grande précision et n'exigent qu'une petite quantité de matière."
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Ebhdia le 10 Fév 2017, 23:49

J'ai trouvé ça dans "Le tourbillon fascination de la technique horlogère"

Image

on y voit quelques tableaux intéressants et une petite explication.

Le livre explique aussi quelques pages plus loin que pendant une oscillation, le ressort spirale se tend et se détend et que par conséquent sa forme change, ce qui entraine une variation du centre d'inertie et du centre de gravité, phénomène qui est atténué par la multiplication des spires (15 à 18 dans les montres modernes) contre seulement 5-8 dans les montres anciennes. sinon les autres ont tout dit!
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Re: Matériaux des spiraux

Messagepar Maxime le 11 Fév 2017, 08:51

Jerome c, je suis sur Mac. Avec mon navigateur normal, SAFARI, je n'ai que le titre, les auteurs et 5 lignes de commentaires.
Mais avec Firefox, il s'ouvre beaucoup plus : la table des matières et les 3 premiers chapitre in extenso : Unités, Energie
et Transmission (tous les engrenages etc.)
L'adesse en tête est =
-https://books.google.fr/books/about/Trait%C3%A9_de_construction_horlog%C3%A8re.html?id=EPxUNlKp1JUC&redir_esc=y
Mais je n'ai pas essayé. Bonne chance
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