Le temps froid affecte-t-il la précision chronométrique des montres mécaniques ?

　　Comme chacun sait,mécaniquesLa mesure du temps présente plus ou moins une erreur correspondante, connue dans l'industrie sous le nom de marche journalière. Cela est dû à de nombreux facteurs, tels que la tension du ressort moteur qui fait varier son couple de sortie d'énergie, le fait qu'une montre soit, après tout, un dispositif mécanique avec une résistance par frottement, et l'influence du mécanisme d'échappement, principalement sur le système balancier-spiral lors du processus de transmission d'énergie. Le système balancier-spiral ne peut maintenir une fréquence d'oscillation fixe que dans des conditions d'oscillation libre ; il est clair que le processus de transmission d'énergie du mécanisme d'échappement affectera la fréquence d'oscillation. Bien entendu, les champs magnétiques et la température ont également un certain degré d'influence, parmi d'autres éléments.

　　Les changements de température affectent-ils la précision des montres mécaniques ?

　　L'effet des changements de température sur les montres mécaniques est essentiellement double : il impacte les composants métalliques internes et l'huile lubrifiante qui réduit la résistance par frottement au sein du mouvement. Nous connaissons tous un fait courant : les métaux se dilatent avec la chaleur et se contractent avec le froid. Pour un mouvement de montre, qui est un instrument de précision, cela est particulièrement significatif pour les pièces élastiques telles que le ressort moteur, le balancier et le spiral. Les changements de température modifient les dimensions géométriques du balancier et du spiral, et chaque infime changement dans ces pièces critiques affecte directement la période d'oscillation. Le ressort moteur est un composant relativement vulnérable du mouvement. Autrefois, les ressorts moteurs des montres étaient fabriqués en acier au carbone ; à mesure que le ressort moteur étroitement enroulé à l'intérieur du barillet se dilatait et se contractait avec les changements de température, cela pouvait provoquer la rupture du ressort. Les ressorts moteurs des montres modernes sont désormais fabriqués en « acier blanc ». Ce ressort dit en « acier blanc » est un type d'acier inoxydable, désigné par les Suisses sous le nom de « NIVAFLEX », qui est un alliage métallique complexe à base de nickel dont l'influence de la température a été rendue négligeable.

　　La température affecte le balancier et le spiral

　　Parlons ensuite du balancier et du spiral. Le terme métallurgique désignant le matériau utilisé pour les spiraux est l'alliage à élasticité constante. Sa différence majeure avec les autres matériaux métalliques réside dans le fait que son module d'élasticité demeure constant, ou que sa valeur absolue est proche de zéro, sur une certaine plage de températures. Les premiers spiraux étaient fabriqués en acier à faible teneur en carbone, un matériau extrêmement sensible à la température et aux champs magnétiques. L'utilisation de tels spiraux pouvait entraîner une avance ou un retard de plusieurs minutes par jour pour une montre. Lorsque la température ambiante augmentait, le spiral en acier à faible teneur en carbone s'allongeait, provoquant un retard de la montre ; lorsque la température ambiante chutait, le spiral raccourcissait, faisant avancer la montre. Selon les calculs, avec les tout premiers balanciers et spiraux en acier, une hausse de température de 60 degrés Fahrenheit (environ 33 degrés Celsius) faisait perdre à la montre 393 secondes par jour, soit 6 minutes et demie. Trouvez-vous cela acceptable ?

　　Pour résoudre ce problème, les horlogers ingénieux d'autrefois ont adopté le « balancier bimétallique compensateur fendu ». La dénomination « fendu » fait référence à deux fentes près du bras du balancier, servant d'amortisseur pour la dilatation et la contraction thermiques des métaux. La couche externe de ce balancier est en laiton, représentant environ 2/3 de l'épaisseur, tandis que la couche interne est en acier, représentant 1/3. Les deux métaux possèdent des coefficients de dilatation différents. Lorsque la température augmente, le coefficient de dilatation de la couche externe en laiton est supérieur à celui de la couche interne en acier, forçant la serge du balancier à se courber vers l'intérieur au niveau des fentes. Cela réduit le rayon du balancier et diminue son moment d'inertie, compensant ainsi les variations du spiral, dont l'élasticité et la longueur changent avec la hausse de température. Lorsque la température chute, le coefficient de contraction de la couche externe en laiton est supérieur à celui de la couche interne en acier, forçant la serge du balancier à se courber vers l'extérieur. Cela augmente le rayon effectif et le moment d'inertie, compensant les variations du spiral, qui accélère en raison de la basse température. En clair, lorsque la température augmente et que le spiral s'assouplit, le diamètre du balancier diminue, et les deux effets s'annulent mutuellement. C'est ce que l'on appelle le réglage au chaud et au froid.

　　Développer de nouveaux matériaux pour réduire les effets de la température

　　Avec le passage du temps, le physicien Charles Édouard Guillaume a développé l'alliage de nickel-fer Invar en 1896. Plus tard, en 1904, lorsque 12 pour cent de chrome ont été ajoutés à l'alliage de nickel-fer, la valeur absolue du coefficient de dilatation thermique de l'alliage s'est approchée de zéro, et le coefficient a changé extrêmement doucement dans la plage de température ambiante. En 1930, l'alliage Nivarox a été davantage amélioré sur la base de l'Invar. La limite de précision de la marche quotidienne des balanciers et des spiraux utilisant le Nivarox sous l'influence de la température est de 0.3 secondes. Plus tard, les scientifiques ont découvert l'élément rare béryllium. L'alliage de cuivre-béryllium, combinant le béryllium et le cuivre, a apporté un saut qualitatif au cuivre. Sa dilatation et sa contraction thermiques sont presque nulles, il est hautement résistant à la corrosion, possède une dureté exceptionnellement élevée et présente une couleur légèrement plus foncée similaire à l'or rose. Il s'agit actuellement du matériau le plus largement utilisé pour les balanciers, connu sous le nom de balancier en cuivre-béryllium Glucydur.

　　Bien que les facteurs mentionnés ci-dessus soient constamment améliorés et mis à niveau, l'influence de la température n'a pas été absolument éliminée. Bien sûr, pour les grandes marques, l'erreur de variation est déjà dans la plage du COSC (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres) — mesurer la marche quotidienne dans des environnements de 8 degrés Celsius et 38 degrés Celsius, soustraire la marche quotidienne de l'environnement à basse température de celle de l'environnement à haute température, puis diviser par 30 donne une variation de la marche quotidienne causée par la température de moins de 0.6 secondes par jour. Cela montre que des erreurs existent toujours, mais des scientifiques ingénieux ont introduit des matériaux encore meilleurs. Ceux-ci incluent le spiral Parachrom introduit par Rolex en 2000, qui est fabriqué à partir d'un alliage exclusif de niobium-zirconium. Il ne contient aucun métal sujet à la magnétisation et possède une dureté relativement élevée, de sorte que sa capacité anti-magnétique est multipliée, et sa résistance à la température est également excellente, le rendant résistant à la dilatation et à la contraction thermiques. De plus, il existe le système d'échappement en silicium développé conjointement par plusieurs marques horlogères en 2006, qui inclut également le spiral en silicium. Le l'utilisation du silicium a véritablement évité l'influence des changements de température sur les pièces du mouvement.

　　La température altère la viscosité du lubrifiant à l'intérieur du mouvement de la montre

　　Mais n'oublions pas un autre facteur : la température modifie également la viscosité du lubrifiant à l'intérieur du mouvement de la montre, changeant ainsi la transmission du couple et l'oscillation du train d'engrenages de la montre mécanique. Le lubrifiant (huile de montre) est extrêmement important pour une montre. Afin de réduire la résistance au frottement et l'usure des pièces rotatives de la montre, du lubrifiant est ajouté aux paliers du train d'engrenages, aux faces actives des palettes d'ancre et aux amortisseurs du balancier, de manière à améliorer l'efficacité de la transmission d'énergie et le fonctionnement du mécanisme de la montre. Si la température change, les conditions de lubrification changeront également :

　　Lorsque la température dépasse 50 degrés, le lubrifiant ne va pas seulement s'étaler et s'écouler rapidement en raison de la diminution de sa viscosité, mais il va également s'oxyder, se détériorer et se volatiliser, perdant ainsi son effet lubrifiant et affectant la précision chronométrique de la montre.

　　Lorsque la température chute, la viscosité du lubrifiant augmente et la résistance au frottement s'accroît. En conséquence, d'une part, l'efficacité de la transmission d'énergie diminue et l'amplitude du balancier est réduite ; d'autre part, la résistance au frottement du système spiral-balancier augmente, affectant la précision chronométrique de la montre et provoquant un retard.

　　La plupart des lubrifiants utilisés dans les montres ont déjà pris en compte les effets des changements de température, et il n'y a pratiquement aucun problème dans des environnements à température non extrême (de quelques degrés en dessous de zéro à 50 degrés au-dessus de zéro). Cependant, de nombreux pays ou régions se situent dans des zones glaciales où les températures hivernales sont extrêmement basses, ce qui aura un certain impact. Mais en général, nos montres sont portées au poignet ou conservées à l'intérieur, il n'y a donc pas lieu de trop s'inquiéter de l'effet des changements de température sur le lubrifiant à l'intérieur du mouvement. Bien sûr, si une montre est portée par nos astronautes lors de missions de sortie dans l'espace, le lubrifiant utilisé pour cette montre est une huile de montre basse température spécialement personnalisée, comme celle utilisée dans l'Omega Moonwatch.

　　En résumé, le temps froid affecte la précision chronométrique des montres mécaniques, et la marche quotidienne s'accélérera en conséquence, mais généralement seulement de 1 à 2 secondes par jour. Ce n'est pas trop déraisonnable, n'est-ce pas ?

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