Dây tóc đồng hồ cơ là gì? Quy trình sản xuất như thế nào?

Trong bộ máy đồng hồ cơ, dây tóc là một trong những linh kiện quan trọng nhất và khó sản xuất nhất. Vậy quy trình sản xuất bộ phận này phức tạp như thế nào, cùng Bệnh Viện Đồng Hồ theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu rõ hơn về dây tóc đồng hồ cơ.

Mục Lục

Toggle

Dây tóc đồng hồ cơ là gì?

Dây tóc đồng hồ (Hairspring) là bộ phận có hình lò xo phẳng tròn, được tạo nên bởi một sợi dây kim loại cực mảnh cuộn hình xoắn ốc. Đây là linh kiện thuộc bộ giao động, trái tim của mọi chiếc đồng hồ cơ. Tùy theo mục đích mà dây tóc được thiết kế theo hình trụ, hình cầu.

Dây tóc đồng hồ cơ là gì?

Dây tóc đồng hồ thường được cuốn quanh một bánh xe, được kết nối với một trục quay (balance wheel) trong đồng hồ. Khi đồng hồ hoạt động, dây tóc giúp cân bằng và điều chỉnh tốc độ hoạt động của đồng hồ. Khi dây tóc bị căng hoặc nớ lỏng, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và ổn định của đồng hồ.

Dây tóc đồng hồ cơ là sự kết hợp giữa độ chính xác của công nghệ cao cùng sự khéo léo trong chế tác thủ công. Được sản xuất bằng kỹ thuật cán kim loại cực kỳ chính xác tạo thành dải mảnh. Quá trình này phải mất vài ngày để biến dải dây kim loại thành cái lò xo xoắn ốc phẳng và mỏng. Dây tóc đồng hồ cơ có dung sai rất nhỏ. thường dưới 0.1 micron. Sự sai lệch nhỏ nhất của thông số lò xo ảnh hưởng đến khả năng hoạt động chính xác của đồng hồ.

Dây tóc đồng hồ cơ được phát minh khi nào?

Chỉ có đường kính 1 centimet, dây tóc là trái tim của một bộ máy đồng hồ. Christian Huygens được ghi nhận (theo sự đồng thuận chung) với việc phát minh ra bộ máy đầu tiên với bánh xe cân bằng và dây tóc vào năm 1675. Kể từ đó, các nguyên tắc của cơ quan điều chỉnh (regulating organ) của đồng hồ đã thay đổi rất ít. Bộ thoát tạo xung nhịp cho bánh xe cân bằng. Đổi lại, nó được điều hoà bởi bánh xe cân bằng.

Quá trình phát minh ra dây tóc đồng hồ cơ

Các dao động của bánh xe cân bằng điều chỉnh dòng thời gian: mỗi cú xoay của bánh xe cân bằng cho phép bộ bánh răng xoay một khoảng. Vai trò của nó tương tự như con lắc trong đồng hồ. Các sợi tóc cuộn cực kỳ mỏng đảm bảo rằng bánh xe cân bằng dao động qua lại với tần suất không đổi.

Quá trình sản xuất dây tóc đồng hồ cơ

Dây tóc thông thường được làm bằng hợp kim sắt-niken như Nivarox, có độ đàn hồi gần như không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nivarox là từ viết tắt của Nicht Variabel Oxydfest (Không biến đổi, không bị oxy hóa). Hợp kim này cùng loại với Invar, một hợp kim (FeNi 36%) được phát minh bởi người đoạt giải Nobel Thụy Sĩ Charles Edouard Guillaume.

Quá trình sản xuất dây tóc đồng hồ cơ

Kết hợp công nghiệp chính xác cao và công việc thủ công, dây tóc được sản xuất thông qua các kỹ thuật cán kim loại cực kỳ chính xác để tạo ra một lưỡi thép mỏng, dễ uốn. Phải mất nhiều ngày để biến một dây kim loại thành một lò xo mỏng bằng các bước liên tiếp. Dung sai thường dưới 0,1 micron (100 nanomet), vì các biến thể nhỏ nhất của cấu hình lò xo có ảnh hưởng đến hiệu suất của đồng hồ. Công nghệ được biết đến nhưng là bí mật thương mại vì độ chính xác sẽ tạo nên khác biệt giữa các công ty cạnh tranh với nhau.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về cách thức này được thực hiện tại E2O Innovations – Lưu ý: thông tin dưới đây chỉ liệt kê các bước sản xuất chính; quy trình sản xuất bao gồm nhiều quy trình chất lượng, kiểm soát chất lượng, làm sạch, xử lý nhiệt, v.v… – E2O Innovations bắt đầu sản xuất dây tóc vào năm 2014 và phải mất hơn 3 năm R&D, đầu tư và phát triển kỹ thuật thì công ty mới đi vào vận hành thực sự.

Mọi thứ bắt đầu với một dây hợp kim FeNi. Với đường kính 0,6mm, dây được kéo chính xác từ 60 micron đến 70 micron (0,06mm đến 0,07mm) tùy thuộc vào số sợi tóc mong muốn. Sau đó, nó đi qua một số khuôn kim cương (diamond die – một loại khuôn kéo sợi làm từ kim cương để kéo các loại sợi mảnh hoặc cứng) (liên tiếp tới 20 lần), từ từ giảm dần đường kính của nó để đạt được độ rộng mong muốn. Mất khoảng hai tuần để rút hơn 1 km dây, đặc biệt khi dây ngày càng dài hơn mỗi lần nó được rút ra.

Một vài khuôn kim cương khác nhau sử dụng trong quá trình kéo dây tóc.

Thông tin thêm: Chênh lệch 0,3 micron đường kính sau khi kéo sẽ dẫn đến sự thay đổi tốc độ 300 giây mỗi ngày cho bộ máy!

Ở giai đoạn này, dây vẫn tròn. Sau đó, nó cần phải được cuộn thành một dải ruy băng hình chữ nhật.

Dây tóc được dẫn vào những thanh cuộn để cán dẹt

Dây được làm dẹt thông qua các con lăn chính xác, kết quả sẽ được đo bằng laser và máy sẽ tự động sửa nếu phát hiện bất kỳ sự chênh lệch nào. Đây là một trong những bước tinh tế nhất của quy trình sản xuất. Độ chính xác là rất quan trọng ở bước này, sự khác biệt 0,1 micron sẽ dẫn đến sự thay đổi tốc độ 200/300 giây mỗi ngày cho bộ máy.

Dây tóc đã cuộn mỏng được đo laser để kiểm soát kích thước một cách chính xác

Dây tóc sau đó được cắt thành các phần đều nhau – có lẽ là bước dễ nhất trong quy trình sản xuất – dài hơn một chút so với độ dài mong muốn của sợi tóc cuối cùng, để cho phép điều chỉnh về sau.

Sau đó, dây tóc sẽ được cuộn (thường là 4 lần) trước khi được xử lý nhiệt để đảm bảo chúng sẽ giữ được hình dạng và tăng cường tính chất cơ học.

Lò được sử dụng để xử lý nhiệt cho dây tóc sau khi được cuộn

Sau đó chúng được tách ra trong một hộp lắc. Một quy trình cực kỳ đơn giản / truyền thống so với cách tất cả các hoạt động khác được thực hiện nhưng đây vẫn là phương pháp hiệu quả nhất. Kích cỡ bên trong được điều chỉnh bằng cách sử dụng một công cụ cắt (cắt phía trong) theo đặc điểm kỹ thuật của từng sợi tóc, chỉ cần một vài cuộn dây từ trung tâm để cho phép điều chỉnh vành

Ghép (Classage/Pairing)

Dây tóc và bánh xe cân bằng được kiểm tra và phân loại dựa trên hiệu suất của chúng (quán tính cho bánh xe cân bằng,  độ bền cho dây tóc) để chúng có thể được ghép đầy đủ. Schwarz Etienne sử dụng ít hơn 20 loại khác nhau để ghép cân bằng và lò xo. Nếu cần, quán tính cân bằng có thể được điều chỉnh và thăng bằng hoàn hảo nhờ các công cụ định hướng bằng laser.

Hàn laser – dây tóc được gắn vào vành bánh xe cân bằng. Chiều dài của lò xo sau đó được kiểm tra và nó được cắt nếu cần thiết (cắt phía ngoài).

Lò được sử dụng để xử lý nhiệt cho dây tóc sau khi được cuộn

Quá trình định hình độ cong đầu cuối là bước cuối cùng trong sản xuất dây tóc, đảm bảo tính chính xác và ổn định của đồng hồ cơ. Kỹ thuật này đòi hỏi sự khéo léo và chính xác cao, giúp cho đồng hồ duy trì được độ chính xác trong suốt thời gian sử dụng.

Một dây tóc với phần đầu có hình dáng cong

Đoạn kết

Bài viết phía trên của Bệnh Viện Đồng Hồ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về dây tóc đồng hồ cơ là gì cùng quá trình sản xuất một cách chi tiết nhất. Mong rằng những thông tin này sẽ bổ ích trong việc tìm hiểu cũng như sử dụng đồng hồ của bạn.