Balance Spring đồng hồ là gì? Quy trình, vật liệu chế tác

Balance Spring của đồng hồ là gì?

Balance Spring (hay Hairspring) là vành tóc, dây tóc đồng hồ, lò xo cân bằng thường được trang bị cho máy cơ đem đến năng lượng để sản phẩm hoạt động. Bộ phận này được làm từ một sợi dây kim loại siêu mảnh cuộn xoắn ốc thành hình lò xo tròn, phẳng. Tùy tính năng thiết kế riêng biệt của từng model mà dây tóc có nhiều hình dạng như hình trụ, hình cầu,…

Vành tóc cuốn quanh bánh xe cân bằng được gắn vào trục quay (balance wheel) tạo ra chuyển động cho bộ máy cơ khí. Khi bạn lên dây cót cho các sản phẩm Automatic, núm vặn tác động đến bánh răng khiến dây tóc quay theo một hướng và cung cấp lực lò xo để bộ máy vận hành.

Balance Spring đóng vai trò cân bằng và điều chỉnh tốc độ hoạt động của cỗ máy nhằm đảm bảo sản phẩm hoạt động ổn định. Nếu dây tóc bị căng hoặc lỏng thì có thể tác động đến sự chính xác của đồng hồ.

Quá trình chế tác lò xo cân bằng đòi hỏi kỹ thuật sản xuất tỉ mỉ, chính xác và tốn vài ngày mới có thể hoàn thành. Dung sai của dây tóc máy cơ đạt mức rất nhỏ, thường < 0.1 micron (1/1000 milimet) tránh gây ảnh hưởng đến khả năng đo thời gian chính xác của sản phẩm.

Lịch sử phát triển Balance Spring

Sự xuất hiện của vành tóc đồng hồ đã cải thiện đáng kể độ chính xác của cỗ máy thời gian. Để tìm hiểu rõ hơn về lịch sử phát triển bộ phận này, bạn có thể theo dõi các mốc quan trọng sau:

• Năm 1675: Nhà toán học người Hà Lan Christiaan Huygens phát minh lò xo cân bằng.
• Năm 1795: Abraham-Louis Breguet cải tiến dây tóc thành lò xo cân bằng đồng tâm Breguet để tăng độ chính xác cho cỗ máy thời gian.
• Năm 1833: EJ Dent cho ra dây tóc bằng thủy tinh để thử nghiệm loại vật liệu mới thay thế thép truyền thống.
• Năm 2000: Rolex sản xuất vành dây tóc Parachrom có cấu tạo từ hợp kim Niobium và Zirconium chống sốc gấp 10 lần, chống từ tốt.
• Năm 2006: Breguet giới thiệu sản phẩm với dây tóc silicon và thoát hơi cho hiệu quả hoạt động bền bỉ, chống sốc, kháng từ ưu việt.
• Từ đó đến nay: Nhiều thương hiệu nổi tiếng như Rolex, Patek Philippe, Swatch Group,... liên tục nghiên cứu, cải tiến lò xo cân bằng chế tác từ silicon để áp dụng cho sản phẩm.

Các chất liệu chế tác Balance Spring

Trong suốt quá trình hình thành và phát triển, bộ phận Balance Spring được làm từ nhiều vật liệu khác nhau như thép, thủy tinh, Enlivar, Invar, Nivarox, Parachrom, Silicon, Carbon. Cụ thể như sau:

• Lò xo cân bằng đầu tiên được làm bằng dây thép có độ bền tương đối tốt nhưng dễ bị ảnh hưởng từ tính, nhiệt độ và sự ăn mòn.
• Năm 1833, EJ Dent thử nghiệm dây tóc bằng thủy tinh thay thế dây tóc bằng thép.
• Sau đó, Charles Guillaume phát minh Enlivar và Invar làm từ hợp kim Niken - thép giúp lò xo linh hoạt hơn.
• Năm 1933, dây tóc Nivarox từ hợp kim sắt - Niken giúp cỗ máy chịu được biên độ nhiệt lớn.
• Cuối thế kỷ 20, lò xo cân bằng Parachrom của Rolex được chế tác từ hợp kim Niobi, Zirconi và Oxy đem lại khả năng kháng từ và va đập tốt hơn.
• Năm 2001, Ulysse Nardin cho ra lò xo cân bằng silicon DIAMonSIL chống từ trường và biến động nhiệt cực kỳ hiệu quả.
• Năm 2017, Zenith sản xuất vành dây tóc được làm từ Carbon Nanotube siêu bền, siêu nhẹ.
• Năm 2019, TAG Heuer phát minh lò xo cân bằng Isograph làm từ Composite Carbon chống từ trường, sự thay đổi nhiệt độ, trọng lực và va đập cao.

Quy trình sản xuất Balance Spring

Nhìn chung ngoại trừ những thương hiệu làm dây tóc bằng silicon và carbon thì đa số các nhà sản xuất đều tuân theo 8 bước chế tạo sau:

• 1. Kéo sợi (Tre Flange/ Drawing) với độ dày 60 micron - 70 micron (0.06mm - 0.07mm).
• 2. Cuộn dẹt (Laminate/ Rolling) dây tóc tròn qua các con lăn dưới sự hỗ trợ của máy tự động.
• 3. Cắt (Coupe/ Cutting) đều các phần của dây tóc theo kích thước tiêu chuẩn.
• 4. Cuộn (Estrapadage/ Coiling) các phần dây tóc 4 lần trước khi xử lý nhiệt.
• 5. Ghép (Classage/ Pairing) dây tóc vào bánh xe cân bằng để chắc chắn chúng tương thích với nhau thông qua các công cụ định hướng sử dụng laser.
• 6. Gắn dây tóc vào vành bánh xe cân bằng (Virolage/ Pinning Up The Collet) đảm bảo chiều dài của lò xo vừa khít bánh xe.
• 7. Kiểm tra độ cân bằng (Equilibrage/ Poising) của lò xo với trục quay của nó.
• 8. Định hình độ cong đầu và cuối dây tóc bằng cách nhấn mũi của nó để đảm bảo lò xo mở rộng và co lại đồng tâm.

Với những thông tin chi tiết xoay quanh bộ phận Balance Spring, WatchStore mong rằng quý khách đã hiểu đầy đủ về một trong những bộ phận quan trọng của cỗ máy thời gian.