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防磁腕表——难以阻挡的魅力

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防磁腕表——难以阻挡的魅力

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防磁腕表——难以阻挡的魅力

节选自欧米茄杂志《Lifetime •磁力号》

原文: JON WALLIS
3D 创作: TIM BORGMANN
摄影: RASMUS DENGSØ

一个世纪以来,制表业不断探索,从未停止摆脱磁场引力“魔咒”的步伐。欧米茄携手瑞士联邦计量研究院(METAS)联合推出至臻天文台表认证,将一种全新的抗磁法宝引入精准计时艺术之中。

现代腕表得益于技术上的不断革新,愈发彰显出卓越品质;不仅报时精确,使用寿命也愈发长久。制表工匠的辛苦劳作自然很容易被注意到。然而,他们在制表过程中为解决一个致命难题的默默付出,却很少有人关注。究其原因,主要在于他们所致力于解决的难题太不易为人察觉,比如磁场引力。

大部分戴表人士都未注意到磁力对腕表的伤害,也鲜有匠人在制表过程中能彻底消除磁力对腕表的影响。事实上,磁力对人身并无多大害处。然而,现代人的生活中,腕表所接触到的磁性物体却在日趋增多。众所周知,结构复杂的电子设备和家用电器会持续释放磁力场,大凡带扬声器和磁锁的个人物品也莫不如是。除此之外,我们更应格外注意的恐怕是日常生活中那些最微不足道的磁铁,比如,用于粘贴家人照片的冰箱贴便是其中的典型代表。腕表早已融入我们的日常生活,但腕表的工作原理可能并不为很多人所知。 这个负责为我们报时的小玩意,其实是一个十分精密的装置。腕表的外观设计尽管简约,然其内部结构却极为复杂:一颗机械心脏持续跳动,精准无误,不负所托。无论何时何地,只要我们需要,看上一眼便可知晓时间,丝毫不必为其精准性而心有疑虑。然而,看不见的磁力却能轻而易举让腕表失灵。腕表制作工艺中有一个“消磁”的步骤,即使不拆开腕表,也可解决磁力的干扰。但这项工作需要专业技术人员来操作。根据世界各地的客户维修服务中心反馈,为腕表消磁已成为他们最重要的工作内容之一。

抗磁力干扰的探索

早在两百年前,制表工匠们便开始孜孜以求,尝试制作出完全不受磁力干扰的时计。近两年,欧米茄推出数款至臻天文台表,将制表业与磁力之间的对抗战推向了一个高度。在可携带计时器(如怀表、腕表)问世初期,其遭遇磁力影响的机会可谓微乎其微。第二次工业革命期间,电力新能源的出现给原本计时准确的怀表带来了不小的挑战。

功能强大的电流给那个新时代的机器提供了动力,也为人们带来了照明。与此同时,一种肉眼看不到的副产品——磁场也随之产生。人们很快发现,磁场正是造成钟表走时不准的罪魁祸首。钟表设计需保证机芯的零件尽可能地不受干扰,自由运转。这些密密麻麻的小组件,全都委身于狭小的表壳内,和谐共存,精准运作。一旦磁化,它们便彼此相互吸引,相互牵制,难以正常运转。水平高超的制表工匠早已意识到非钢铁金属含铁量低,不易受到磁力影响,使用这些合金或有色金属来制作动力部件能够有效缓解上述问题。有鉴于此,黄铜在动力、机轮装置上的使用略微减轻了磁力的影响。然而,由于只有钢铁才能产生恒久、可靠的弹力,制作游丝这种部件时,钢铁材质依然是首选。到了19世纪中期,制表工匠们已在努力寻找一种不受磁场干扰的材料以用于制作弹簧。他们用玻璃、钯金和黄金进行试验,均取得了一定成效。可问题是这些材料太不牢固,无法长期使用。况且,大规模生产这些零部件,也超出了当时的技术水平。 一直到20世纪,新型合金问世了。这种材料将柔韧性和抗磁场的特性合二为一,为1915年首款抗磁怀表的问世铺平了道路。就在同一个时代,一种新款设计横空出世,令当时的消费者们激动不已,这种新思路设计就是腕表——可以戴在手上而不用揣在兜里的时计。选择佩戴在手腕上,是为了让佩戴者在看时间时能够“解放”双手。当时,人们必须使用双手来操控新兴的机器设备,汽车、飞机等都在此列。这样一来,戴在手腕上的时计就被置于更加危险的境地,碰撞、进水和磁场均将对其构成威胁。鉴于该问题的严峻程度,1925年,欧米茄推出一款全新腕表并在表盘印上了“Anti-Magnetique”(防磁)的字样。其后5年间,品牌又陆续推出了几款类似的怀表和腕表。与同时期其他表相比,这些早期防磁表确实提供了更强的防护性能。但由于当时技术水平有限,检测磁场的能力尚弱,制表业的抗磁技术自然也受到限制。

战后的发展

二战伊始,英国国防部(MoD)专门为飞行员和领航员佩戴的腕表制定规格,其中有一条,要求所佩戴的腕表必须具有更强的抗磁场干扰性能。飞机引擎中的发电机会产生强大磁场,而那时的战斗机又不具备很强的防磁场能力。由此可见,当时出台这样的规定十分必要。整个二战期间,欧米茄按照英国国防部要求的规格,一共生产了至少11万块腕表,相当于瑞士腕表产量的半壁江山。这些腕表具有卓越品质和绝佳性能,备受当时军事界推崇。

二战结束之后,战争期间诞生的科技成果在社会上得到广泛应用。例如,核聚变被用于民用发电,陈旧的交通运输系统得以改善,喷气式飞机和火箭也得到了长足进步。然而,置身这些基础设施的建设过程中时,工作人员经常发现自己周围充满了磁场,他们的腕表也因此受到影响。为攻克这一难关,欧米采用特殊合金,这种合金铍含量很高,外面罩着法拉第笼(Faraday Cage)。由于机芯的细弹簧铁含量很高,更易受到磁场影响,制表工匠若要与磁场抗衡,必须要使机芯远离弹簧。法拉第笼的工作原理是:给敏感的机芯外面套上一组不含铁的罩子,一个位于机芯后面,另一个做成钟面,进行巧妙掩饰,从而将机芯完全包裹在其内,迫使磁场从罩子外面通过,不得穿越罩子,从而避免机芯磁化。1953年,这些原始样本成为英国飞行员新款防磁腕表的技术基础,以满足英国国防部更加严格的要求。同年,表盘上刻有“Railmaster”(铁霸)字样的一系列民用防磁腕表诞生。 该创意转而为加拿大铁路公司采纳,用于一项为期一年的防磁腕表联合研究项目。研究人员从合作中汲取经验,铁霸腕表由此在1957年问世。这款腕表专为受磁场影响的专业人员打造。铁霸腕表采用的技术使其抗磁性达到了1,000高斯,约是普通腕表的15倍。在钟表行业的创新史上,这款表无疑占据着至关重要的地位,与当时同年推出的超霸腕表(Speedmaster)和海马300腕表(Seamaster 300)一起成为传世经典。20世纪后期,欧米茄采用艾林瓦合金和因瓦合金,在表壳内部制造游丝和法拉利笼,连续生产了几批具有高防磁性能的腕表。然而,在随后的几十年间,终端电子产品呈现爆炸式增长,磁铁在日常生活中不断普及。其数量激增,磁性不断加强,这对腕表的使用产生了直接影响。考虑到当时的技术限制,欧米茄的工程师们回归到100年前制表工匠们寻求解决方案的起点,把聚焦点放在制造新型弹簧的技术上来。

特别聚焦:法拉第笼

法拉第笼为英国科学家迈克尔•法拉第(Michael Faraday)于1836年发明。其工作原理大致如下:首先,准备一个用金属网搭成的笼子,将笼子外面通电,再使用导电材料穿过笼外的电流,从而阻挡电场,保护内的精密仪器。

导电材料分散了一部分电场,通过减弱笼内的电场,产生保护作用。这种设备可以保护人类免受雷电和静电的伤害,一般可用于保护敏感电子设备远离无线电频的干扰。 法拉第笼无法阻挡静态或是缓慢变化的磁场(比如地球磁场);若外部包裹的导体材料足够厚实,或其金属网里的真空部分小于电磁辐射的波长,方可有效阻挡内部电磁场。

特别聚焦:游丝

缠绕成螺旋状的弹簧也被叫做游丝,控制着腕表的计时性能,相当于时钟的钟摆。制造游丝时,对长度和回弹力均有严格要求。

游丝的收缩使得平衡轮以固定的共振频率来回摆动,从而控制腕表齿轮转动的速度。其频率越稳定,走时越精确。一旦磁化之后,弹簧的线圈会相互吸引,无法松开,由此缩短弹簧的实际长度,最终导致腕表出现快走的现象。2008年,欧米茄推出了第一款使用Si14硅材质游丝的同轴机芯。钢铁制作的摆轮弹簧在制造和使用过程中很容易受损,寿命也有限度。 使用Si14硅材质后,精密的游丝每次都能保持严格一致的形状,不会偏离既定规格。这种新材料是太空时代的产物,其制作流程采用电脑辅助工序,一次性由硅盘直接生产出弹簧。这种弹簧的直径只有人类发丝的四分之一,不仅能够抵抗强烈的冲击,且能避免磁场的干扰。

终极考验

随后的几年间,材料科学取得了长足进展。2008年,欧米茄用Si14硅材质弹簧组件制造了一款同轴机芯,旋即减少了磁场对腕表部件的影响。这一简单的创意为全新8508同轴机芯的问世奠定了基础。8508机芯的部件经过了重新设计,并选用不含铁的材料(如钛和镍磷合金)制作,彻底根除了磁场的隐患。

这些经过革新后的零件,使腕表能够经受住高达15,000高斯的磁场干扰,丝毫不用担心其精确度会受到任何影响。另外,腕表不再需要法拉第笼保护的另一个好处是,表壳上多了一个“透明窗”,佩戴者可以透过背透欣赏到腕表内部机芯运转的美态。2013年末,欧米茄推出一款全新海马Aqua Terra腕表,可以抵抗高达15,000高斯的强磁场。这款腕表彻底颠覆了传统的腕表设计,成为能够抵抗从低到高、强度不等磁场的腕表。自2014年起,欧米茄开始拓展这种新型抗磁技术的应用范围,开发出“至臻同轴”系列机芯并陆续搭载至欧米茄不同系列的男士和女士腕表。2016年,8800、8900和9900机芯陆续推出,加入到该系列的大家庭中。在欧米茄对抗磁力的奋斗史中,无论是“1925”款、“二战飞行员”款,还是后来的铁霸腕表,按照当时制表标准来衡量其实际效果都可算作是具有抗磁性能的腕表。直到欧米茄于2013年发行了一款完全可以抵抗磁场影响的腕表,自此彻底超越了以往业界对“抗磁”的定义。随后,欧米茄意识到,消费者不会仅凭制表商一家之言做出决定,还须通过第三方对腕表性能的测评,方能获取对其品质的信任。这几年,瑞士制表业已经开始与其他机构合作以检测腕表的性能。欧米茄与瑞士联邦计量研究院(METAS)达成合作,开展了一系列测试,以验证制造商能否兑现承诺。在执行全新行业标准认证上,瑞士联邦计量研究院是一家值得信赖的机构。同时,作为一家独立运作的机构,任何一家制造商都能把自己的产品交给它检测,并接受相关认证。 对于每一块腕表,瑞士联邦计量研究院都会进行为期十天的测试,包含八项测试程序,其中有三项与腕表的抗磁性能有关。测试前,腕表首先要接受瑞士官方天文台检测机构(COSC,一家独立的天文台检测机构)测试,之后再接受这三项测试。前两项测试主要是针对腕表的机芯。机芯被装入腕表之后,还需再接受一遍测试。接受测试时,每十枚机芯分为一组(之后是腕表),共同放置在一个通道内,通道里装有三百块磁铁,其磁场强度可达15,000高斯。每组测试进行两遍,每一遍都要改变机芯和腕表的位置。与此同时,一个麦克风被用来记录30秒内腕表走动的次数,以测试其精准程度。在第三项测试中,整块腕表将会经过消磁处理,然后重新检测,以查看其精准度是否产生变化。若没有变化,说明接受磁化的腕表和消磁的腕表运行状况相同,继而证明这些腕表确实不会受到磁场的影响。通过抗磁测试和其后的防水、抗压测试后,这些腕表正式被授予“至臻天文台表”的称号。在新兴科技、持续创新和勤奋工作的合力之下,欧米茄的工程师们终于克服了困扰制表业一个世纪的磁化难题。抗磁新性能的开发,使得腕表摆脱了磁场的困扰,跨入了一个全新时代。同时,第三方检验机构的诞生,让佩戴者对腕表的精准度和可靠性感到放心。消费者相信,在日常生活中,无论面对有形还是无形的危险,带有“至臻天文台表”认证的腕表终将会有不俗的表现。

“抗磁新性能的开发,使得腕表摆脱了磁场的困扰,跨入了一个全新时代。”

欧米茄制表工艺

自品牌创立之初,欧米茄腕表便见证了地球以及太空中一系列最伟大的时刻。各国总统、国王、宇航员、特工、电影明星、还有您,均不约而同选择佩戴欧米茄腕表。每一枚腕表背后都秉承追求卓越品质与开拓创新的制表传统。

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