Vật liệu đồng hồ: Cuộc Cách mạng của phần máy
Đồng hồ là những cỗ máy nhỏ phức tạp. Hàng chục bộ phận của họ làm việc hài hòa, cho phép chúng thực hiện một loạt các chức năng hoặc đơn giản là cho biết thời gian. Trong những thế kỷ đầu tiên của ngành sản xuất đồng hồ, mỗi yếu tố của những tuyệt tác cơ khí này phải được chế tác cẩn thận bằng tay. Các thành viên ưu tú của xã hội, những người có thể chi trả chi phí lao động và các bộ phận để tạo ra một chiếc đồng hồ đặt làm riêng biệt.
Cuộc cách mạng công nghiệp đã bắt đầu thay đổi phạm vi sản xuất giữa các ngành công nghiệp. Đến giữa những năm 1800, sản xuất đồng hồ đã bắt đầu phát triển và đồng hồ bắt đầu trở nên dễ tiếp cận hơn với phạm vi người rộng hơn. Ngoài những tiến bộ trong sản xuất, sự phát triển của vật liệu đồng hồ đã góp phần vào việc sản xuất đồng hồ hàng loạt. Một trong những tiến bộ quan trọng là tạo ra thành phần phức tạp nhất của đồng hồ: phần máy.
Những thành tố chính của phần máy một chiếc đồng hồ
Sáu bộ phận quan trọng bao gồm một chuyển động cơ học tiêu chuẩn: các lò xo, tàu bánh, bộ thoát, bánh xe cân bằng, hệ thống quay số, và đá quý. Ban đầu, thợ đồng hồ sử dụng kim loại quý và đá quý tự nhiên để làm máy. Bạn có thể nhanh chóng hiểu tại sao giá trị của những chiếc đồng hồ đầu tiên này quá cao và thấy sản xuất hạn chế! Kim loại tiếp tục là vật liệu được lựa chọn cho hầu hết các thành tố trong nhiều thế kỷ. Và, vào năm 1902, nhà hóa học người Pháp Auguste Verneuil đã phát triển một quy trình chế tạo đá quý tổng hợp. Chỉ trong vòng một thập kỷ qua, các lựa chọn thay thế cho các thành phần kim loại đã phát triển cho phần máy.
Chúng ta hãy xem xét sâu hơn về các thành phần của bộ máy đã phát triển như thế nào trong những năm qua, bắt đầu với nguồn năng lượng: lò xo chính. Dây chính là một dải băng kim loại mỏng được cuộn tròn thành một vòng xoắn ốc. Ban đầu thép tạo nên phần này. Trong những chiếc đồng hồ đầu tiên, chất lượng của lò xo chính rất cao vì các kỹ thuật cần làm cho thép có thành phần đồng nhất và các tính chất cơ học chưa được phát triển.
Khi các phương pháp đun chảy và tạo hình thép được cải thiện, thép cacbon, một hợp kim sắt với một tỷ lệ nhỏ cacbon, tạo nên các lò xo chính. Sau đó, các nhà sản xuất đồng hồ tạo vật liệu thành một dải băng – cứng và cuộn. Nhược điểm của thép carbon là nó có thể rất giòn và dễ vỡ. Tuy nhiên, nó đã sử dụng trong nhiều năm, cho đến giữa thế kỷ XX.
Vào những năm 1940, lò xo chính làm bằng hợp kim được đưa vào phát triển, đầu tiên là nhà sản xuất đồng hồ Mỹ Elgin. Họ gọi loại kim loại mới này là “Elgiloy” và nó bao gồm coban, crôm, niken, sắt, molypden và mangan. Nó chống gỉ, chống ăn mòn, mạnh mẽ và bền mà không bị giòn. Trong hai thập kỷ tiếp theo, các lò xo chính làm bằng thép cacbon không còn được sản xuất.
Các thành tố kim loại khác
Các thành phần kim loại truyền thống khác của phần máy – hệ thống bánh răng truyền động, bộ thoát, bánh xe cân bằng và hệ thống quay số – trải qua một sự tiến hóa tương tự. Thép hoặc đồng thau tạo nên các phiên bản đầu của cơ chế này. Giống như lò xo chính, chúng rất nhạy cảm với các nguyên tố, như thay đổi nhiệt độ và độ ẩm. Một lần nữa, hợp kim mới đến để giải cứu. Trong thực tế, một số đến sớm hơn so với sự phát triển của hợp kim mới cho các lò xo chính. Ví dụ, vào năm 1896, nhà vật lý người Thụy Sĩ Charles Eduard Guillaume đã đoạt giải Nobel về sáng chế hợp kim Invar và Elinvar. Những vật liệu này thay thế việc sử dụng thép trong bánh xe cân bằng.
Các thành phần của phần máy được cho là đã đi một chặng đường dài từ những ngày đầu tiên của thép để phát triển các hợp kim kim loại mạnh mẽ hơn. Nhưng ngày nay, kim loại ngày càng trở nên lỗi thời. Silicon bây giờ là vật liệu đang lên và hứa hẹn cho các thành phần của phần máy.
Các bộ phận silicon bắt đầu xuất hiện trong các phần máy đồng hồ vào năm 2001, và Ulysse Nardin là người đầu tiên làm như vậy. Hơn mười lăm năm sau, hầu hết các nhà sản xuất hiện đang kết hợp silicon vào các phần máy đồng hồ của họ. Silicon thậm chí còn có khả năng chống lại các thay đổi nguyên tố như nhiệt độ, cộng với trọng lượng nhẹ, hoàn toàn chống từ và yêu cầu ít hoặc không có dầu bôi trơn. Hạn chế duy nhất đối với silicon tương tự như vấn đề với thép cacbon – nó có khả năng trở nên giòn và dễ vỡ theo thời gian. Tuy nhiên, các nhà sản xuất đồng hồ hiện đại đang tìm ra giải pháp. Liên kết silicon với một viên kim cương tổng hợp hoặc lớp phủ carbon có thể làm giảm sự bất ổn định của nó.
Với sự phát triển của vật liệu mới trong các ngành công nghiệp, không thể nói đâu sẽ là sự đổi mới lớn tiếp theo cho đồng hồ. Đối với những người có thể xem xét sản xuất đồng hồ như một hình thức nghệ thuật cũ hoặc cổ, hãy nghĩ lại. Nó vẫn tiếp tục phát triển ngày hôm nay.
