機械腕錶裝配大量活動組件,與摩擦學(tribology)息息相關。

摩擦學此新興的科學範疇主要研究摩擦力、磨損度、潤滑性能,以及各個活動表面的相互作用。若非摩擦學家能令組件恰到好處地旋轉、滑動或固定,現代精密時計很可能運行不久便停頓下來。

摩擦學家常說,只有一件腕錶組件他們不用鑽研,那就是錶面。靜止的錶面不會觸碰其他活動組件,因而不會磨損。換言之,腕錶機芯及其微小的活動組件、外殼、外圈、鏡面、錶帶和帶扣,以至生產過程、機械、工具和潤滑油,全都在摩擦學家的檢查範圍之內。摩擦學家集工程師、化學家及製錶匠的知識於一身。如今,勞力士的專業摩擦學家團隊,成功把腕錶的可靠度、精確度及舒適度提升至前所未有的水平。

摩擦學家

新興科學

摩擦學在1960年代末至1980年代間才正式出現,其時外界逐漸了解高科技工程所用的材質受壓時的各種反應。於過去的數個世紀,這門涵蓋廣闊的科學的部分原理已在無意間被應用。製錶先驅約翰・夏理遜(John Harrison)在18世紀創造出首個超精密時計──航海天文鐘,為了減低摩擦力的影響,他竭力製作史上首個無需使用潤滑劑的時鐘裝置。當時,由動物或植物脂肪製成的潤滑油很易變壞,效果強差人意,直接削弱航海儀器的重要作用。

然而,在21世紀初,這門新科學才逐步發展,並有系統地促進製錶技術的沿革。在機械機芯中應用摩擦學,對腕錶的精確度、壽命和功能有著關鍵的影響。

組裝機芯

在錶殼和錶帶中應用摩擦學,則有助提升腕錶的舒適度、品質和美感。佩戴腕錶的人不難察覺當中的轉變,譬如在開合勞力士腕錶時,蠔式保險扣會帶來令人感到穩妥的喀噠聲和觸感;而有賴摩擦學的應用,為最新推出的Day-Date及新一代機芯奠下精準度的新標準。

日曆和星期顯示

起初,摩擦學家的工作主要是事後解決難題,需要無比耐性,因為可能有問題的組件及相關證據,或會因磨損而損壞。然而,於過去15年間,在產品的研發階段,研發人員挑選物料及設計零件時已運用摩擦學的原理,對摩擦學而言是長足的發展。

細至微米

新機芯的誤差範圍極細,與航空航天業的標準不相伯仲。尺寸微小的旋轉軸或齒輪的摩擦力和磨損是十分巨大的。

細至微米

寶石軸承或齒輪齒口承受的壓力,有如火車頭在路軌上駛過所產生的壓力。腕錶的每一下嘀嗒聲,代表擒縱裝置的脈動及摩擦,磨損就這樣產生,而這樣的摩擦在勞力士腕錶中每年產生多達2億5,000萬次。而活動表面之間的接觸印痕,最細只有數個微米。

18世紀,鐘錶軸承以堅硬寶石製成,藉此減低因黃銅樞軸摩擦而引起的磨損。與此同時,若非研發出持久耐用的潤滑油,今天的精密機械腕錶機芯很可能在兩週內便會停頓,留下大量的金屬屑。

設置擒縱系統

製造高科技潤滑油

在摩擦學家的指導下,合成高性能潤滑油,取代十多年前沿用的動物蹄部油脂。勞力士是唯一在專門實驗室內自行研製潤滑油的製錶品牌。每種潤滑劑都有特定用途,研發過程長達十年。低黏度或較薄身的潤滑劑,大多用於高速接觸點,如游絲擺輪。高黏度或較厚身的潤滑劑則用於聯動輪等承受高壓和撞擊的位置。

事實上,潤滑油的用量極少。每年,整個瑞士鐘錶業大約只耗用100升專用潤滑油。在勞力士機芯中,一般有50至100個潤滑點,視乎型號而定,所需的潤滑油僅僅數微升而已。在摩擦學的帶動下,每滴潤滑油均經科學計算,並由熟練的操作人員以自動注射器加至機芯之上,確保分量正確無誤。過多潤滑油會導致活動組件黏連或減速,太少則會增加磨損。

當然,錶匠要考慮的事項絕不止於此。名為「epilames」的納米塗層,可更改組件的表面張力,確保潤滑油停留在同一位置或特定地方。即使潤滑油的體積極為微細,其形狀和彎曲率亦經慎重考慮。例如,在一段時間後,球狀液滴有機會於兩個表面之間展開,失去緩衝作用。

精準配對

有些時候,適量摩擦也有好處。經精心設計和協調的旋轉外圈裝置便是一例。Sky-Dweller外圈獨有的三角坑紋形狀和幾何結構,均經仔細研究,確保手感舒適。

摩擦學家對精確度的觸覺十分敏銳,每當談及金屬,他們注意的並非其平滑,而是其粗糙。因為他們知道即使在電子顯微鏡下觀察拋光表面,其光滑度與肉眼所看到的或指尖的感覺都不一樣。摩擦學家還會分析磨光表面,確保拋光過程不會令表面磨損。

錶帶充分展現出摩擦學的成果。在鉑金和黃金蠔式錶帶,以及著名的Day-Date元首型(President)錶帶中,特製的陶質嵌件置於各個鏈節內,減少不同特性的金屬表面在摩擦時產生的磨損。這些嵌件亦確保錶帶佩戴舒適。錶帶不可使用潤滑油,因為它屬於腕錶的外露部分,故較容易會被洗掉,甚至會弄髒佩戴者的衣服。

面對如斯複雜的工序,我們不難理解這些專家大多持有學位以上的資歷。他們每天的工作都是建基於有條不紊、嚴謹精密的科學之上。然而,摩擦學家也有浪漫的一面:他們就如「媒人」般,「撮合」不同的材質和活動組件,使各者完美協調。

摩擦學家集工程師、化學家及製錶匠的知識於一身。

紅色潤滑油

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