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说说游丝（转载）
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本帖最后由 英雄莫问 于 2015-3-24 14:47 编辑
不知道各位读者有没有发现到，近几年不管是大钟表集团，还是个体钟表品牌，都不约而同的掀起了一股自制机芯的风潮，有钱有实力的就自己设厂研发制造，资源不足者，便找上了专门设计制造机芯的代工厂，然而，平心而论，以现在的科技水准而言，要品牌自己研发一款专用机芯的难度与门槛，其实已经比以前低了很多，但许多人不道的是，即便这些品牌都号称皆拥有自制机芯，但只要有个有心人一问「某个」零件是否也为自制的时候，大概至少会有八成的品牌经理会开始语塞不知所云，或是含蓄的说访问时间已到欢迎下次再来等等，而这个看似简单，世界上却仅有屈指可算的数间厂商有能力打造的精密钟表零件，正是毫不起眼的「游丝」。
游丝的作用为何？
上期有提过机械表的摆轮运动，其实就是简谐运动的一种，而游丝的作用就是维持摆轮在摆动时的「惯性力矩」，与「摆幅周期」，并与摆轮组成振频发生系统，获得一定的振动周期，以达到精确计时的目的。凑巧的是，游丝也是由上期有提到的机械摆钟之父－荷兰物理学家惠更斯（Christian Huygens，1629~1695）於1675年所发明的，其目的是要改良当时以钟摆左右摆动来推动擒纵器的计时机构（也就是摆钟），并缩小振频发生系统的体积，将简谐运动能够以更简单、更小的机械构造来制造出来。而直到了大约1687年时，首台实用化、搭载以圆形游丝搭配圆形摆轮运作的振频发生系统的时钟正式诞生，时至今日，这样的圆形游丝加上圆形摆轮的构造，依然是机械钟表振频发生系统的主流。
游丝的运作原理与特性？
在钟表工艺技术上对於游丝的基本要求为∶
1.具有稳定的弹性特性。
2.较少的弹性迟滞现象。
3.较小的温度系数（热弹性系数）。
4.良好的防磁性能和抗蚀性能。
5.螺距相等。
6.游丝的重心应尽量与几何中心一致。
早期的游丝因为受限於科技与制作技术，大多以铁或是其合金所打造而成，除了容易锈蚀与受磁而影响精准度之外，弹性系数较低也增加了发条动力的消耗，所以早期的腕表其储能时间都很难超过40小时以上。而法国物理学家Charles Edouard Guillaume在1920年发明了Invar（不膨胀钢）和Elinvar（镍钢合金恒定弹性钢材）两种特殊合金，并因此而获得了诺贝尔奖。Invar为受热时膨胀极小的铁合金，可作为摆轮的材料；Elinvar则具有极为稳定的弹性系数，成为了取代传统铁基游丝的绝佳材料，并且从根本解决了老式铁基合金游丝所产生的各项问题。
而到了1933年，由一间名为「Nivarox」的生产商所研发，并命名为「Nivarox」的革命性游丝材质诞生，这种以镍、铬、铁所治链的特殊合金，除了拥有不错的抗磁性（但并非防磁）外，更具有极佳的抗温差能力，即便是在极大温差的环境中，使用「Nivarox」合金为游丝材质的钟表，因为对温度的敏感性不高，所以就是拥有比其他材质更好的精准度表现，所以很快的「Nivarox」就独霸了几乎整个高级钟表市场，管他是通用还是自制机芯，都必须要跟「Nivarox」购买游丝，可说是垄断了整个高级钟表界的游丝供应，有钱它也不一定要卖你！也因此日本精工选择了与日本东北大学合作，花了约四年的时间才研发出够水准的自制游丝，但这样的实力和气魄，可不是每个钟表品牌都有的。
游丝对锺表走时精度影响最大的变数是它本身的结构参数，如游丝宽度、厚度、圈数、工作长度等。大部分的擒纵机构都采用快慢针调整走时快慢，当把游丝的工作长度减短时，则周期变小走时变快，反之则走时变慢；同时，快慢针游丝夹与游丝之间的间隙、游丝安装误差和游丝材料等因素，也会影响走时精准度。因此，为了尽可能减少游丝对锺表走时精度的影响，在设计和组装时必须掌握以上这些规则与常识。
矽－钟表工艺的明日之星
1985年Nivarox被Swatch Group收购之後，让许多非Swatch Group旗下的钟表品牌也开始产生了些许的忧患意识，如ROLEX、ULYSSENARDIN、PATEK PHILIPPE等。於是乎或是策略联盟（PP、ROLEX、BREGUET），或是独立开发（ULYSSE NARDIN），各品牌均开始研发新一代的游丝，而有趣的是虽然名称不尽相同，但巧合的几乎都是以「矽（Silicium）」为基础材质。如ULYSSE NARDIN所发表的矽游丝，是透过一种名为Deep Reactive Ion Etching（DRIE）的蚀刻技术，将整片的矽原料以一体成形的方式，蚀刻成游丝的造型，基本上有点像是半导体的制程；PP的Spiromax游丝则是以压印铸模的方式制造，其完整度之高，甚至连游丝头以及游丝脑都是一体成形的；而更妙的是今年GIRARDPERREGAUX芝柏表所发表的新式擒纵机构，其所使用的矽游丝更是只剩下一条细线而已！抗磁、抗震、抗腐蚀，造型完美且具有极佳的抗温差能力，虽然各家的制程或是外型不尽相同，但作为游丝、摆轮，甚至是齿轮的材质，「矽」在钟表工艺里的发展性，可说是无可限量的。
结语
惠更斯大概做梦也没有想到，在三百多年後的今日，由他所发明的摆轮－游丝装置，依然会是机械钟表里的主流机构，而在现代科技的加持与研发人员的努力之下，即便是老东西，当然也可以以全新的面貌来面对表迷，与世人。小小的一圈游丝，里面竟然蕴藏著如此大的学问，与众多人类的智慧结晶，钟表工艺的探究之道，看来或许你比我所想像中的还要深奥也说不定呢！ |
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发表于香港 2015-3-24 14:46:00
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楼主
关于硅的应用，面兄曾发专文讲解。 
