Tìm hiểu quy trình sản xuất dây tóc đồng hồ cơ

Rất ít công ty sản xuất dây tóc đồng hồ cơ bởi quy trình tạo ra nó vô cùng phức tạp. Tại sao lại như vậy? Bài viết dưới đây của Viện Đồng Hồ là lý do.

Dây tóc đồng hồ được phát minh khi nào?

Với đường kính chỉ 1 centimet, dây tóc đồng hồ cơ (Hairspring) là bộ phận có hình lò xo phẳng, được tạo nên bởi một sợi dây kim loại cực mảnh cuộn xoắn ốc. Nó được ví như trái tim của bộ máy đồng hồ. Nhà khoa học Hà Lan Christian Huygens được cho là người đa phát minh ra dây tóc khi ông nguyên cứu về bộ máy đồng hồ đầu tiên có bánh xe cân bằng và dây tóc vào năm 1675. Kể từ đó, nguyên lý hoạt động của bộ máy đồng hồ hầu như có rất ít thay đổi.

Khi năng lượng truyền từ dây cót tới hồi rồi đến bánh xe cân bằng làm cho nó dao động, dây tóc có tác dụng đàn hồi để giữ cho các dao động của bánh xe được cân bằng với tốc độ không đổi.

Mỗi khi bánh xe cân bằng dao động thì kim đồng hồ sẽ nhích một chút với tốc độ không đổi. Từ đó, thời gian hiển thị được chia đều ra các khoảng. Có thể nói, vai trò của bánh xe cân bằng và dây tóc tương tự như con lắc trong các loại đồng hồ lớn (đồng hồ tháp, đồng hồ treo tường, đồng hồ tủ đứng,…) trong khi kích thước của chúng có thể đeo được trên tay.

Quá trình sản xuất dây tóc đồng hồ cơ

Thông thường, dây tóc sẽ được làm bằng hợp kim sắt-niken như Nivarox, độ đàn hồi gần như không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nivarox là viết tắt của Nicht Variabel Oxydfest tức Non-Variable Non-Oxidizing (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.

Kết hợp độ chính xác của công nghệ cao và sự khéo léo chế tác 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. Các quá trình sau đó phải mất vài ngày để biến dải dây kim loại thành lò xo xoắn ốc phẳng và mỏng. Dung sai thường dưới 0,1 micron (100 nanomet), vì sự sai lệch nhỏ nhất của thông số lò xo vẫn có ảnh hưởng đến khả năng hoạt động chính xác của đồng hồ. Công nghệ này được biết đến như bí mật thương mại vì độ chính xác sẽ tạo nên khác biệt giữa các công ty cạnh tranh với nhau.

Ngay sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu về việc làm thế nào để tạo ra dây tóc đồng hồ cơ tại công ty E2O Innovations ở La Chaux-de-Fonds, Thụy Sĩ.

Kéo sợi (Trefilage/ Drawing)

Mọi thứ bắt đầu với một dây hợp kim FeN có 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, dây được cho đi qua các khuôn kéo sợi kim cương (diamond die – một loại khuôn kéo sợi làm từ kim cương để kéo các loại sợi mảnh hoặc cứng) liên tiếp (lên đến 20 lần) để kéo nhỏ, cứ mỗi lần như vậy, dây tóc sẽ giảm dần đường kính cho đến khi đạt được con số chiều rộng cuối cùng theo tiêu chuẩn. Phải mất khoảng 2 tuần để kéo nhỏ hơn 1 km dây, cứ mỗi lần nó đi qua khuôn kim cương, dây sẽ trở nên dài hơn trước đó. 

Được biết, cứ mỗi 0.3 micron sai biệt với tiêu chuẩn của đường kính dây tóc sau khi kéo nhỏ thì có thể sẽ dẫn đến khả năng sai số lên đến 300 giây một ngày cho bộ máy đồng hồ cơ.

Cuộn dẹt (Laminage/Rolling)

Ở giai đoạn trước, sợi dây tóc thô vẫn còn tròn. Vì thế, nó cần phải được cán dẹp thành một dải ruy băng hình chữ nhật. Để làm được điều đó, dây tóc thô sẽ đi qua các con lăn chính xác và kết quả cán mỏng 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. Mỗi khác biệt 0,1 micron sẽ dẫn đến sự thay đổi tốc độ 200/300 giây mỗi ngày cho bộ máy.

Cắt ngắn (Coupe/Cutting)

Sau bước cán mỏng, dây tóc sẽ được cắt thành các phần đều nhau, dài hơn một chút so với độ dài mong muốn của sợi tóc cuối cùng để tiện cho những điều chỉnh về sau. Đây có lẽ là bước đơn giản nhất trong quá trình sản xuất dây tóc cho đồng hồ cơ.

Cuộn dây (Estrapadage/Coiling)

Dây tóc đã cắt ngắn được đem đi cuốn thành cái lò xo phẳng (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.

Sau đó, chúng được tách ra trong một hộp rung. Một quy trình cực kỳ đơn giản so với cách tất cả các hoạt động khác được thực hiện. Tuy nhiên, 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 cặp (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) nhằm giúp chúng có thể được ghép đầy đủ. Hiện hãng đồng hồ 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.

Gắn vào vành (Virolage/Pinning up the collet)

Phương pháp hàn Laser được sử dụng để ghép dây tóc vào ống kẹp của bánh xe cân bằng. Trong bước này, chiều dài của dây tóc cũng được kiểm tra và cắt bớt nếu cần thiết (cắt vòng cuốn lò xo bên ngoài).

Cân bằng (Equilibrage/Poising)

Bước này sẽ kiểm tra cách mà bánh xe cân bằng (cùng với lò xo của nó) quay và cân bằng.

Định hình độ cong đầu cuối

Đường cong đầu cuối (đầu dây bên ngoài) cho phép lò xo mở rộng và co lại đồng tâm. Do khó khăn trong việc định hình một đường cong nhỏ như vậy một cách chính xác nên bước này là một thao tác rất tinh tế. Nó được thực hiện thủ công trên một sợi tóc phẳng. Một công cụ cụ thể được sử dụng để nhấn mũi của sợi tóc và định hình đường cong đầu cuối của nó theo một hình thức được hiệu chỉnh cho mỗi loại.

(Tham khảo: https://monochrome-watches.com/)

Trên đây là toàn bộ quy trình sản xuất dây tóc đồng hồ. Để cập nhật thêm những kiến thức mới, anh chị em hãy theo dõi thường xuyên website của Viện Đồng Hồ nhé.