游丝就是机械表的心脏,而这个看似简单的钟表零件,世界上却仅有屈指可算的数间厂商有能力打造。从1675年惠更斯发明游丝以来,随着科技进步,现代游丝已发展出合金游丝、硅游丝、碳纤维游丝等多种材质,但仔细研究下来,还是合金游丝更好!
钟表工艺技术上对于游丝的基本要求为:具有稳定的弹性特性、较少的弹性迟滞现象、较小的温度系数(热弹性系数)、良好的防磁性能和抗蚀性能,螺距相等,游丝的重心应尽量与几何中心一致。
钢游丝
早期的游丝因为受限于科技与制作技术,大多以钢材打造而成,容易锈蚀与受磁。钢具有相对大的弹性模量热系数。也就是说,它的“弹性”随温度而变化,其杨氏模量随之减小(弹性)。温度升高对钢游丝的总效应会降低手表的速度(每日速度较慢)。钢也受到磁场的强烈影响,导致失真和磁化,从而严重影响精度。
合金游丝
Elinvar合金游丝
1919年法国物理学家Charles Edouard Guillaume发明了埃林瓦(elinvar)合金,在很宽的温度范围内,不单单不膨胀,其热弹性系数为零(即杨氏模量恒定),“埃林瓦合金”的成分为33-35%镍,53-61%铁,4-5%铬,1-3%钨,0.5-2%锰,0.5-2%硅,0.5-2%碳。
(Charles Edouard Guillaume)
Elinvar合金中铬减少了其他两种(铁)金属对磁化的敏感性,合金的弹性随温度变化很小。这使得精确的手表成为可能,并首次为手表提供“抗磁”特性。
尽管有其所有技术优势,但Elinvar材料有一个主要缺点:与钢制游丝相比,Elinvar合金游丝缺乏硬度。
NIVAROX游丝
改良合金Nivarox于1933年左右出现,由HC Reinhard Straumann博士发明,由约45%钴,20%镍,20%铬,5%铁和较小百分比的钛和铍组成。Nivarox具有温度稳定性(温度系数0.5秒/°C,24小时内),高弹性,优于Elinvar合金的防磁性和防锈性能。顺便提一下,Nivarox这个名字的意思是“不可变,非氧化”。
(Straumann博士)
1950 年起,Nivarox 游丝开始取代以往的以Invar、Elinvar 合金游丝,作为天文台机芯或是高级机芯的游丝材质。
时至今日,90%以上的瑞士手表都采用Nivarox合金游丝,不过依然有等级之分,Nivarox 的型号共分为Nivarox 1 到Nivarox 5,而Nivarox 1 自然是最优等级,用于天文台等级的表款。
Parachrom Blu蓝铌游丝
80年代瑞士钟表业复兴以来,劳力士就开始逐步整合生产,提高自身供应链水平,而此时,斯沃琪集团的Nivarox游丝居于绝对垄断地位,劳力士的机芯都装着Nivarox游丝,这绝对是一个大隐患,另外Nivarox合金游丝总归都是铁磁性元素组成,你拿个磁铁靠近,游丝就会磁化,这也是技术上的bug。
突破行业用惯的Nivarox合金弊病,经过多年测试,Rolex于2000年发明了独特配比的铌锆合金“Parachrom”,铌锆合金“Parachrom”,具有极低膨胀系数,杨氏模量不随温度变化,极强的耐腐蚀性,并具有抗磁性能!另外具有更大的柔韧性,导致游丝的抗冲击性提高十倍。
Parachrom游丝经过处理增加一层氧化物后,其稳定性会更好,2005年,Parachrom游丝变成了蓝色,变成了著名的Parachrom Blu蓝铌游丝。
Parachrom游丝给整个行业打开了思路,大家恍然大悟:原来除了铁镍系合金,铌系合金也有因瓦效应啊!
PE5000合金游丝
2016年,Precision Engineering AG联手兄弟公司亨利慕时,推出全新合金 :PE5000。这种以铌和钛共同制成的PE5000合金,材质同时具有抗震性和顺磁特性,作为 Precision Engineering 公司的首个客户,亨利慕时率先应用了其铌-钛合金游丝。
硅游丝
Syloxi硅游丝
瑞士钟表行业在70年代石英危机时,团结起来共同研发了石英机芯,虽说这个机芯不长命,但是品牌联合研发共同体却延续下来了,这就是现在的瑞士电子和微技术中心(CSEM),制表行业中,斯沃琪集团,劳力士集团,百达翡丽为其董事会成员。上世纪九十年代起,三大巨头共同开始研发硅材质游丝。
硅材质游丝质量稳定、抗磁性极佳、成本亲和、可大批量生产、能够更好地搭配摆轮。但是硅性脆,易于老化,并且无法修复。
碳纤维游丝
至于新型碳纳米管纤维游丝,还是持保留态度,少不了加了树脂,肯定有个老化问题,制造上也做不到硅游丝的性能一致性,另外,这么先进的技术,为啥检索不到专利申请呢???
另外值得一提的是,真力时应用在 DEFY INVENTOR 腕表的Zenith摆锤,它取代了机械制表中使用了三个半世纪的游丝摆轮。以单晶硅完整刻出一体成形的全新摆轮结构,直接取代过往由30枚部件组装的擒纵机构,包括擒纵、游丝、摆轮等关键元素。轻量化材质,不会造成动力负担。少了传统轮系零件的接触摩擦,也不会有磨损、变形、润滑等问题,省去了组装、调整、设定、润滑等疑虑。
此外,雅典Freak NeXt系列原型表采用的飞行擒纵结构也没有摆轮,其3D振荡器结构基于4层硅质材料薄片。每个薄片上具有8个宽度仅有16微米的叶片,这些叶片的作用相当于传统的游丝。如此设计的擒纵机构,其振动频率高达12Hz,即86400VPH,常见的ETA2824-2机心为28800VPH,即4Hz,是其三倍。
不过,真力时和雅典在材质上同样采用了“硅”,所以它们也存在硅材质非常脆、易折断及无法修复的缺点。
好了,关于游丝就聊到这里,还想了解更多知识,欢迎参加十二刻度机芯学堂体验课,亲自拆装手表机芯,近距离观察接触游丝,探索紧密机械的传动原理。机芯学堂每周日下午14:00定期开班,欢迎感兴趣的童鞋们过来打卡~
机芯学堂第9期体验课开班时间为6月9日14:00,即本周日,地址:天河东路55号陈坚名表保养维修工作室,报名请添加微信:TS4008521212(如果本周没时间,以后每周都有机会可以来哦)
热门跟贴