Dzieje zegarmistrzostwa Ochrona antymagnetyczna w zegarkach (część 2)

Magdalena Piekarska13.02.202013.02.20208 min. czytania

Wszechobecne w dzisiejszych czasach pola magnetyczne są dla zegarków bardzo szkodliwe. W drugiej części artykułu zgłębiamy temat walki producentów z niebezpiecznym namagnesowaniem mechanizmów.

Poniższy tekst stanowi kontynuację artykułu: Dzieje zegarmistrzostwa: Ochrona antymagnetyczna w zegarkach (część 1).

Eksperyment, klatka Faradaya i mumetal

Firma IWC cały czas pracowała nad zwiększeniem ochrony antymagnetycznej. Najbardziej spektakularnym modelem był stworzony w latach 80. XX w. Ingenieur 500 000 A/m (dokładnie z 1989 r.), w którym wrażliwe części mechanizmu składały się z materiału odpornego na działanie pól magnetycznych (sprężynę włosową zrobiono ze stopu niobowo-cyrkonowego). Zegarek był odporny na działanie pól o sile do 500 000 A/m, więc bardzo dobrze się zapowiadał. Przetestowano go nawet w tomografie magnetycznego rezonansu jądrowego, gdzie działało na niego pole o natężeniu 3,7 mln. A/m. Można więc uznać, że firmie IWC udało się pobić rekord świata w dziedzinie ochrony antymagnetycznej. Lecz kariera modelu Ingenieur 500 000 A/m właściwie zakończyła się na tym głośnym eksperymencie.

Okazało się bowiem, że przy wahaniach temperatur pojawiają się duże problemy z dokładnością chodu (jako napęd zegarka służył kaliber 35790, który powstał na bazie kalibru ETA 2892-A2). Dla IWC, precyzja była dużo ważniejsza niż odporność na działanie pól magnetycznych, dlatego tę wersję modelu Ingenieur zastąpiono bardziej konwencjonalnym wariantem o nr. ref. 3521. O ile właściwości nowego stopu nie były aż tak ważne dla „zwykłych” klientów, o tyle zainteresowało się nimi wojsko: zwłaszcza nurkowie niemieckiej marynarki wojennej, dla których firma IWC stworzyła specjalną, antymagnetyczną wersję zegarka dla nurków Porsche Design Ocean Bund. Jako napęd posłużył w nim kaliber 3755Amag, w którym poszczególne części mechanizmu wykonano ze specjalnych amagnetycznych materiałów, na przykład balans był zrobiony ze wspomnianego wyżej stopu niobowo-cyrkonowego.

Podobny sposób na rozwiązanie problemu magnetyzmu znalazła firma Rolex, stosując specjalne stopy metali do produkcji sprężyn włosowych. W zegarkach tej marki sprężyna włosowa jest zrobiona z nowego, odpornego na działanie pól magnetycznych stopu zwanego parachrom.

Ale to już współczesność. Wcześniej, w latach 50. XX w. Rolex też miał w swojej kolekcji antymagnetyczny zegarek, w którym ochronę stanowiła dodatkowa, wewnętrzna koperta zrobiona z miękkiej, amagnetycznej stali, działająca jak klatka Faradaya.

Chodzi o Milgaussa, który nawet swoją nazwę zawdzięczał magnetyzmowi. Milgauss pochodzi bowiem od francuskiego słowa „mille” oznaczającego 1000 i słowa „gauss” odnoszącego się do jednostki indukcji magnetycznej, więc jak łatwo się domyślić, zegarek był odporny na działanie pól do 1000 Gs (ok. 80 000 A/m). Milgauss jest produkowany do dziś (z nowoczesną wersją klatki Faradaya, czyli specjalnym ochronnym ekranem zrobionym z ferromagnetycznych stopów) i ma nową, niebieską sprężynę włosową z parachromu oraz koło wychwytowe z amorficznego stopu niklu i fosforu. Włos jest nie tylko amagnetyczny, lecz także dziesięciokrotnie odporniejszy na wstrząsy niż konwencjonalne sprężyny.

Oprócz IWC i Rolexa, klatkę Faradaya stosowały też inne firmy, na przykład Eberhard & Co. w modelu Scientigraf.

W 1957 roku Omega wypuściła na rynek model Railmaster, który był odporny na działanie pól magnetycznych prawie do 1000 Gs. Miał nie tylko podwójną kopertę, lecz także mechanizm z amagnetycznymi częściami, w tym z mumetalu (stopu niklu i żelaza z domieszką miedzi i molibdenu). Mumetal, materiał, który dzisiaj jest powszechnie stosowany do osłabiania pola magnetycznego, w tamtym czasie uchodził za bardzo nowatorski.

Po latach, zegarek Railmaster doczekał się nowoczesnej wersji: jego reedycja z 2017 r. miała już imponującą ochronę antymagnetyczną do 15 000 Gs (zawdzięczała ją przede wszystkim nowoczesnemu kalibrowi 8806). Można powiedzieć, że ochrona antymagnetyczna stała się symbolem marki Omega od momentu, gdy w 2013 roku firma pokazała pierwszy zegarek odporny na działanie pól magnetycznych do 15 000 Gs, w którym niepotrzebna jest dodatkowa koperta, ponieważ taką ochronę zapewniał sam mechanizm.

Obecnie większość czasomierzy marki Omega ma certyfikat Master Chronometer (jednym z warunków otrzymania tego certyfikatu jest ochrona antymagnetyczna do 15 000 Gs), jednak ambitny plan zakłada, że już w 2020 r. będą go miały wszystkie zegarki opuszczające nowoczesne warsztaty w Bienne (oprócz Speedmastera Moonwatcha napędzanego tradycyjnym, ręcznie nakręcanym kalibrem 1861).

Antymagnetyczny, czyli jaki?

Firma IWC do dzisiaj wykorzystuje swoją wiedzę gromadzoną przez lata. W aktualnej kolekcji tej marki dostępne są linie Spitfire i Ingenieur, które mają wspomnianą, wewnętrzną kopertę zrobioną z miękkiej, antymagnetycznej stali. Na tego typu rozwiązania, stawia też Vacheron Constantin. W modelu Overseas mechanizm ochrania trzyczęściowa kapsuła (też jest zrobiona z miękkiej, antymagnetycznej stali).

O krok dalej poszła niemiecka firma Sinn, która od 1994 roku oferuje duży wybór modeli odpornych na działanie pól magnetycznych. Zegarki tej marki mają specjalną barierę ochronną składającą się z kilku elementów: odpowiednio skonstruowanej tarczy, pierścienia przytrzymującego mechanizm oraz dekla. Zalety takiego rozwiązania zostały przetestowane w laboratoriach firmy Sinn i w modelach określanych jako niemagnetyczne udało się osiągnąć ochronę na poziomie 1000 Gs (80 000 A/m).

Dzisiaj, większość sprężyn włosowych jest zrobiona z nivaroksu, czyli ze stopu żelaza z niklem. Nivarox składa się z 10-20 procent chromu i 30-60 procent niklu, resztę stanowi żelazo z dodatkami tytanu, manganu i berylu. Sprężyny nivaroksowe są niemagnetyczne, jednak poddane działaniu silnego pola magnetycznego mogą zostać namagnesowane. Swoich klientów informuje o tym między innymi firma Sinn: w katalogu jej produktów, oprócz informacji dotyczących poszczególnych modeli można między innymi przeczytać: „głównym źródłem niedokładności chodu zegarka jest namagnesowana, nivaroksowa sprężyna włosowa… Aby zniwelować błędy chodu powstałe na skutek zmian temperatury, sprężyna wykonana została z materiału, który w porównaniu ze stosowanymi w przeszłości stalowymi sprężynami jest amagnetyczny. Ale jeżeli znajdzie się ona w zasięgu pola o natężeniu 4800 A/m (to zaledwie jedna trzecia natężenia wytwarzanego przez stosowane często w domu, zwykłe magnesy), to dzienne wahania chodu mogą wynieść +/- 30 sekund.”

Dlaczego napisano tu o natężeniu wynoszącym dokładnie 4800 A/m? Dlatego, że międzynarodowe normy (ISO 764 i niemiecka DIN 8309) zakładają: antymagnetyczny zegarek musi mieć ochronę na poziomie 60 Gs (4800 A/m) i przy takim natężeniu wahania jego chodu mogą wynieść maksymalnie +/- 30 s na dobę. A zatem wracamy do punktu wyjścia: prawie wszystkie współcześnie produkowane zegarki teoretycznie są antymagnetyczne.

Zegarki przyszłości?

Magnetyzm jest w naturze czymś nieuniknionym, więc niektórzy producenci zegarków zamiast z nim walczyć, próbują go wykorzystać. Kiedy w 2010 r. świat obiegła informacja, że firma TAG Heuer stworzyła nowy, koncepcyjny model o nazwie Pendulum Concept, serca miłośników marki zaczęły bić mocniej. Oto pojawił się projekt pierwszego mechanizmu zegarka bez sprężyny włosowej. Zamiast niej, w modelu Pendulum Concept wykorzystane zostały cztery wysoko wydajne magnesy o różnej biegunowości. Całość urządzenia tworzył oscylator harmoniczny, a zbudowany na nim napęd był w pełni mechaniczny i nie zawierał żadnych elektronicznych elementów.

Pendulum Concept to pierwszy w świecie oscylator napędu mechanicznego bez sprężyny włosowej. Pracuje z wysoką częstotliwością: 43 200 wahnięć na godzinę (6 Hz), utrzymuje niemal stałą amplitudę, ponieważ nie jest tak podatny na działanie grawitacji jak tradycyjna sprężyna włosowa. Ten rewolucyjny sposób wytwarzania i przekazywania energii niezbędnej do napędzenia całego mechanizmu, może być nowym otwarciem w historii współczesnego zegarmistrzostwa.

Magnetyzm próbuje „oswoić” też zegarmistrz Christophe Claret, który stworzył wyjątkowy zegarek o nazwie X-TREM-1. W tym modelu czas wskazywany jest w bardzo niekonwencjonalny sposób. Po obu stronach koperty znajdują się szklane rurki (z szafirowego szkła), w których dwie stalowe kulki poruszają się w górę i w dół. By zobaczyć ich ruch trzeba dokładnie się przyjrzeć.

Kulki zatrzymują się w określonym miejscu wskazując godziny i minuty na zewnętrznej podziałce umieszczonej równolegle do rurek. Co wprawia je w ruch? Pole magnetyczne wytwarzane przez magnesy znajdujące się na bokach koperty. Malutkie magnesy są napędzane nano przewodami, przypominającymi nici chirurgiczne.

Kilka lat temu (w 2012 r.), nawet kojarzona z tradycją i klasycznymi zegarkami marka Breguet pokazała zegarek Classique Chronométrie ref. 7727 10Hz, w którym magnetyczne czopy balansu są umieszczone między dwoma magnesami, a balans pracuje z częstotliwością 10Hz (72 000 wahnięć na godzinę).

Classique Chronométrie ref. 7727 10Hz to jeden z przykładów, jak w zegarkach można wykorzystać zalety magnetyzmu. Kto wie, może przyszłość należy do takich modeli?

W artykule na temat ochrony antymagnetycznej, opublikowanym w magazynie „Uhrenmagazin”, Iris Wimmer-Olbort opisuje ciekawy eksperyment, przeprowadzony w firmie IWC. Aby przekonać się o tym, jak wytrzymałe są historyczne zegarki, a następnie porównać ich parametry z właściwościami nowych czasomierzy, zegarmistrze z IWC przetestowali modele napędzane kalibrem 53 pochodzącym z 1900 roku oraz kalibrem 83 napędzającym model Mark XI z 1949 roku. Zegarki umieszczono w polu magnetycznym, którego natężenie było stale zwiększane aż do momentu, gdy mechanizmy całkowicie się zatrzymały. Najstarszy z czasomierzy, datowany na 1900 rok, okazał się odporny na działanie pola o natężeniu 50 000 A/m, a Mark XI wytrzymywał natężenie przekraczające 70 000 A/m. To imponujące wyniki, zwłaszcza jeżeli weźmiemy pod uwagę ówczesne możliwości techniczne.

Pola magnetyczne i ich negatywny wpływ na dokładność chodu zegarka wciąż są sporym wyzwaniem dla producentów, choć patrząc na opisane powyżej przykłady, można powiedzieć, że nie taki diabeł straszny jak go malują.

Artykuł jest częścią cyklu „Dzieje zegarmistrzostwa”.