[腕表之家 鐘表技術] 遊絲(Hairspring)是一種具有戰略意義的機芯零件,即便在瑞士,能夠生産遊絲的公司也寥寥無幾,因為那是一個複雜的、勞動密集的、蒙着神秘色彩的過程。很少有制造商會敞開大門,展示他們的工作方式。
遊絲雖然直徑僅有1厘米,但卻是腕表機芯跳動的心髒。業内共識,克裡斯蒂安·惠更斯于1675年發明了首枚帶有擺輪(Balance Wheel)和遊絲的機芯。自此以往,後繼者蕭規曹随,腕表調速機構的變化甚小。擒縱推動擺輪,反之,受到擺輪的約束。擺輪的振動調節時間的流動:擺輪每擺動一次,齒輪系前進一定距離。它的作用,類似于時鐘鐘擺的作用。纖薄的盤繞遊絲,确保擺輪以恒定的頻率來回擺動。
生産過程
傳統的遊絲由鐵鎳合金,如Nivarox制成,其彈性幾乎不受溫度的影響。Nivarox是Nicht Variabel Oxydfest(不可變,不氧化)的縮寫,這種合金與瑞典諾貝爾獎得主查爾斯·埃杜德·紀堯姆發明的Invar合金(FeNi36%)屬于同類。
若想制造遊絲,首先要結合高技術工業精密和手工作業,憑借超精密金屬層壓技術,生産出可鍛造的金屬片。通過連續的步驟将金屬絲變成細遊絲需要數天的時間。容差通常低于0.1微米(100納米),因為遊絲輪廓的細微變化都會對腕表性能産生影響。這項技術衆所周知,差異之處在于滿足必要精度的商業秘密。
遊絲的制造過程涉及多個質量程序、質量控制、清潔和熱處理等等。以下僅列出主要的生産步驟:
拉絲
用于逐漸縮減合金線直徑的金剛石模具
多種不同的,用于拉伸遊絲的金剛石模具
一切都從直徑0.6毫米的鐵鎳合金線開始,根據所需遊絲,合金線被精确拉伸至60-70微米(即0.06-0.07毫米)。然後通過多個金剛石模具(連續20次),逐漸縮小其直徑以達到最終寬度。想要拉出超過1千米的合金線,大概需要兩周的時間,特别是合金線越長,每次拉絲耗時越久。
小貼士:拉伸後的遊絲直徑相差0.3微米,作用在機芯上,其速率變化可達每天300秒。
輥壓扁平
合金線裝在輥軸上
扁平合金線的尺寸也由激光控制
在這個階段,合金線還是圓的,然後需要将其輥成矩形條帶。合金線通過精密輥軸壓平,結果用激光測量。如果檢測到任何差異,機器可自行校正。這是生産過程中最微妙的步驟之一,精度至關重要,因為0.1微米差異會導緻機芯每天200/300秒的速率變化。
切削
接着将合金線切成規律線段,注意要比最終遊絲的期望長度稍長,以便進行調整,這可能是生産過程中最簡單的步驟。
卷繞/熱處理
進行熱處理之前,需要将其卷繞成螺旋形(通常每次4條),以确保它們維持形狀,并增強其機械性能。
遊絲卷繞後用于熱處理的烤爐
通過搖動盒子将它們分散開來。與所有其他操作的執行方式相比,這是一個非常傳統而簡單的過程,但仍然是最有效的方法。根據每條遊絲的規格,使用切割工具(内切)調整内部尺寸。
分類/配對
檢查擺輪和遊絲,并測試其性能,以便分類(擺輪按慣性,遊絲按強度)進而配對。如果需要,可以借助激光制導工具,對擺輪慣性進行調整平衡。
焊接
激光焊接——将遊絲固定在擺輪樞軸上。然後檢查遊絲長度,如果需要,進行切割(外切割)。
補足配平
檢查并調整擺輪及遊絲旋轉方式,以至平衡。
塑造末端曲線
塑造末端曲線
帶有末端曲線的遊絲
末端曲線允許遊絲同心擴展和收縮。由于難以精确地塑造這樣的小曲線,所以這是一步非常微妙的操作。需得手工作業,以平遊絲為例。采用特定工具按壓遊絲末端,按照具體分類樣式标準,塑造末端曲線。(圖/文 腕表之家 許朝陽編譯)
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