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2016-11-15 梅宇华Rainmei 梅宇华Rainmei 国际钟表师、钟表独立撰稿人、资深钟表评论人、品牌技术顾问 （原创文章，尊重作者，转载请注明出处！） █ 纵所周知，机械手表走时或多或少的会有相应的误差存在，行业内称之为日差。这个是由于很多因素造成的，比如发条的松紧使其能量输出力矩有大有小；还有手表毕竟是机械装置，会有摩擦阻力的存在；以及擒纵机构的影响主要是在于能量传递过程中对摆轮游丝系统产生的影响，摆轮游丝系统只有在自由震荡的情况下，才能维持固定的震荡频率，显然，擒纵机构的能量传递过程会影响震荡频率；当然除此之外还有磁场，温度等都会有一定的影响。
但我们这里重点聊聊温度变化是否会影响机械表的走时精准度？（其他容以后再讨论）。机械表对于温度的变化无外乎于影响其内部的金属零件及能降低机芯内摩擦阻力的润滑油。 我们都知道一个常识，金属会随着温度的变化而热胀冷缩，对于手表的机芯而言它是精密仪器，特别对于发条、摆轮、游丝这几个弹性部件而言就意义非凡了。温度的变化会使摆轮和游丝的几何尺寸发生改变，这些关键的部件的每一微小的变化都会直接影响到震荡周期。发条是机芯中比较容易“脆弱”的部件，过去手表发条的材质是碳钢，发条盒内的发条圈紧后再由于温度的变化，会导致发条的断裂。而现代的手表发条材质已换成“白钢”，所谓“白钢”发条是一种不锈钢材质的，瑞士人称其为“NIVAFLEX”，它是种成分复杂的镍基金属，已对温度的影响微乎其微了。
接下来我们谈谈摆轮跟游丝，游丝材料使用的金属学名叫做恒弹性合金，它和其他金属材料的显著区别就是，它的弹性模量在一定的温度范围内保持恒定或者绝对值接近零。早期制造的游丝是采用低碳钢，这种材料制成的游丝对温度和磁场极其敏感，采用这样的游丝能导致手表的误差一天能有好几分钟。当周围的环境温度上升的时候，低碳钢材料的游丝变长，手表就会变慢，当周围环境温度下降的时候，游丝变短，手表就会变快。经过测算，最早的钢制摆轮和游丝，温度升高60华氏度约合33摄氏度，就会每天走慢393秒，也就是6分半，这是你能接受的吗？
所以为了解决这个问题，智慧的古人采取“截断式双金属补偿摆轮”，所谓截断，就是在靠近轴臂附近有两个截断处，作为金属热胀冷缩的缓冲。这种摆轮的外层是铜，约占摆轮厚度2/3，内层是钢占1/3。两种金属拥有不同的膨胀系数，当温度上升时，铜外层膨胀系数大于钢内层，迫使在截断处摆轮环向内弯曲，缩小了摆轮半径，降低了惯性力矩，从而补偿了随温度升高而改变了弹性和长度的游丝的变化。当温度降低时，铜外层收缩系数大于钢内层，迫使摆轮环向外弯，有效半径增大，惯性力矩增大，补偿了由于低温而加速了的游丝的变化。简单说就是温度升高，游丝变软的时候，摆轮直径变小了，两者做了抵消补偿。这就是冷热温度补偿(Cold and Heat Adjust)。
随着时代的发展，物理学家查尔斯·爱德华·纪尧姆Charles Edouard Guillaume于1896年研发出Invar镍铁合金，而后于1904年在镍铁合金的基础上加入12%铬时，合金的热膨胀系数绝对值趋近于零并且在室温范围内系数改变特别平缓。而后于1930年再次在Invar 的基础上改进出Nivarox合金，使用Nivarox的摆轮和游丝受温度影响的日差精度极限是0.3秒。到后来，科学家又发现了稀有元素铍，铍和铜结合的铍铜合金使铜产生了一个质的飞跃，热胀冷缩几乎为零，耐腐蚀，硬度特别高，颜色如同玫瑰金稍暗，是目前应用于摆轮最广泛的材料，称为Glucydur铍铜合金。
以上提到的因素虽然在不断地改进升级中，但还是没有绝对的消除其温度带来的影响，当然对于好的品牌而言其变化的误差是已经在COSC（瑞士官方天文台检测机构）的范围之内了——摄氏8度和摄氏38度的环境中测量日差，将高温环境的日差减去低温环境的日差，再除以30就可得到温度引起的日差变化大小小于0.6秒/天。 说明还是有误差的存在的，但智慧的科学家们又推出了更佳的材料，有2000年劳力士推出的parachrom游丝，它由一种独有的铌、锆合金制成，其内没有容易受磁的金属，而且本身硬度比较大，所以抗磁能力放大数倍，在耐温方面的表现也非常好，不易热胀冷缩；以及由2006年多家制表品牌联手研发的硅擒纵装置，其中也包括硅游丝，而硅的使用才真正意义上的规避了机芯零件因温度变化所带来的影响。
但我们别忘了还有一个因素在，那就是温度还会使手表机芯内的润滑油的黏度发生改变，从而使机械手表轮系的力矩传输和摆动发生变化。润滑油（表油）对于手表来讲是异常重要，要想使手表里的转动件摩擦阻力和磨损减少，在轮系轴承、叉瓦的工作面和摆轮的防震器部位等处都加有润滑油，以提高手表机构中的能量传递效率和工作效率，如果温度发生变化，润滑情况也会发生变化：
当温度升高至50度以上时，润滑油不但会因粘度降低面迅速扩散流失，还会被氧化变质和挥发而失去润滑作用，影响手表走时性能。 当温度降低时，润滑油的粘度增大，摩擦阻力增加，其结果一方面使能量传递效率降低，摆轮的摆幅减速小；另一方面摆轮游丝系统摩擦阻力增加，影响手表走时精度而变慢。 其钟表所使用的润滑油大多是已经考虑了温度变化的影响，在非极端气温环境下是几乎没有什么问题的（零下几度至零上50度），不过很多国家或地区处于寒带，冬天温度极低，会有一定的影响。但一般我们的手表都是戴在手腕上或放在屋内，所以温度变化对机芯内润滑油的影响不必太在意。当然如果像我们的宇航员太空行走任务时佩戴手表，那这块手表的润滑油是特别定制的低温表油，比如欧米茄的登月表。
综上所述，天冷了对机械手表的走时精准度是有影响的，日差会相应地加快，但一般在1～2秒间/天，这个不算离谱吧？ 话说实践是检验真理的唯一标准，今年冬天你可以实际观察一下自己的腕表（当然如果你的是硅材质核心部件的手表就不用观察了），跟现在的手表走时精准度比较一下是快了还是慢了，差了多少？
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发表于 2016-11-17 20:32:35
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