一只機械表,其機芯的運作必須依靠齒輪間不停傳遞動力而進行。起初,表內部件的旋轉軸都被旋入黃銅夾板的孔洞中,這樣的裝置令機芯不斷磨損,影響精準度。以紅寶石為代表的寶石軸承被發現并廣泛應用后,機芯得到了更好的保護并得以延長壽命。所以,選用寶石制作軸承并非炫富,而是從實用角度出發的。

       此前機芯易磨損

       在紅寶石被發現并應用在機械鐘表內以提高各運行組件抗磨損的性能之前,機芯擒縱機構、擺陀以及行輪系中各齒輪的旋轉軸,都是直接與黃銅材質的主夾板或夾板相連接的。機芯在運行過程中,因為速度很高且摩擦系數很大,各個轉軸帶給夾板的壓力非常大,很容易造成磨損。同時,在沒有任何保護措施的情況下,空氣中的灰塵很容易入侵到機芯內部。灰塵中夾雜的微小石英顆粒,會對齒輪軸與傳動系統造成嚴重的磨損,嚴重的甚至會影響到機芯的壽命。

       在后來的研究中,制造工匠們也嘗試過用一些附加部件來保護機芯。比如在軸承與夾板之間加入一個可以替換的套管,這樣就能在一定程度上降低磨損。但新的問題很快又出現了:盡管在套管的保護下,機芯部件的損傷開始減小,但采用普通材料制作的套管卻磨損得很快,需要時常更換,這樣不僅麻煩,而且大大增加了鐘表的維護成本。

       人造寶石比天然寶石更耐磨

       這一問題在18世紀初期得到解決。一些數學家和天文學家找到了一種比石英顆粒更加堅硬的材料,用它來制作鐘表的軸承,可以降低各部件運轉時產生的摩擦和損傷。這種物質便是紅寶石,它屬于剛玉的一種,硬度比鉆石稍遜,足以承受灰塵中的石英顆粒所帶來的摩擦。

       不過,天然的紅寶石含有很多雜質,而且價格也很昂貴。為了降低成本,制表者只能使用質地較差的紅寶石來制作軸眼。

       1885年,3位科學家利用融化的天然紅寶石粉末與重鉻酸鉀合成,制造出“日內瓦紅寶石”。1892年,其中1位科學家的助手,法國化學家阿古斯塔·維納發明了火焰熔融法,使人造紅寶石成為可能。又經過了10多年的努力,阿古斯塔·維納終于在1904年生產出了人造紅寶石,并可大批量生產。人造紅寶石在外觀、成分以及硬度方面都與天然的紅寶石相同,甚至由于不含有任何雜質,人造紅寶石比普通的天然紅寶石還要更加耐磨。從1940年開始,人造紅寶石開始在整個制表行業內普及開來。

       除了抗壓、耐磨的特性之外,紅寶石在機芯中的作用,還表現在裝飾等方面。比如制表工匠為了追求機芯華麗的外表,在紅寶石的四周裝配上“黃金套筒”。

       多少顆寶石夠用?

       在日常生活中,不少人認為,機芯中包含的紅寶石數量的多寡,是這款手表優劣與否的重要衡量標準,這其實是非常片面的。紅寶石并非“多多益善”,也不是越少越好。那么,機芯中到底需要多少顆紅寶石呢?一只普通基礎機芯中的紅寶石數量,有其適應機械原理、視覺效果等各方面指標的“標配”。

       大家一致認可,在近代機芯中,紅寶石的最低“標配”是15顆。它們的分布位置是:擺輪上下共2顆紅寶石軸眼、2顆紅寶石托石和1顆紅寶石圓盤釘,擒縱叉上下共2顆紅寶石軸眼和2顆紅寶石叉瓦,擒縱輪上下共2顆紅寶石軸眼,四輪(秒輪)上下共2顆紅寶石軸眼,過輪上下共2顆紅寶石軸眼。而如今更為常見的是擁有17顆紅寶石的機芯,多出來的2顆紅寶石分別位于中心輪(二輪)旋軸的上下兩端。由于中心輪的旋轉速度較慢,齒輪柄軸對夾板的壓力和摩擦力相對較小,因此之前很多制表者都將這2顆紅寶石省略掉了。

       不難看出,多數機芯的紅寶石數量都是單數的,因為擒縱系統中的圓盤釘為單個,而其他的紅寶石基本都是成對出現的。不過,在其他一些機芯中,紅寶石也會呈現偶數分布。那是因為擒縱輪在機芯裝配面上,又增加了一顆紅寶石托石的原因。這種方式多見于規格比較高的頂級表系列,還有的品牌直接用鉆石代替紅寶石。

        當然,15顆紅寶石并不是機械鐘表機芯紅寶石數量的“底限”。在19世紀末期的鐘表中,還曾經出現過11顆,甚至是9顆紅寶石機芯,它們也在鐘表發展史上占有一席之地。