摘 要：針對(duì)不銹鋼材質(zhì)手表多種常用防水結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究，研究?jī)?nèi)容包括防水結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分析跌落試驗(yàn)、耐水壓試驗(yàn)、冷凝試驗(yàn)等3項(xiàng)研究測(cè)試，分析各防水結(jié)構(gòu)防水性能的強(qiáng)弱。結(jié)果表明：“I”形密封圈結(jié)構(gòu)防水性能優(yōu)于止口扣合結(jié)構(gòu)；螺紋旋緊結(jié)構(gòu)防水性能最佳，尤其在防水要求高的情況。

關(guān)鍵詞：手表；防水結(jié)構(gòu)；不銹鋼材質(zhì)

1 概述

手表是精密計(jì)時(shí)儀器，防水手表可以避免機(jī)心因進(jìn)水而造成計(jì)時(shí)不準(zhǔn)或損壞，還可以有效防止手表內(nèi)部表盤、表針等零件變色、腐蝕等。然而我們的手表在佩戴使用過(guò)程中無(wú)時(shí)無(wú)刻不暴露在外部環(huán)境中，那么手表也自然不能避免日曬雨淋，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了手表的功能。因此，在手表的設(shè)計(jì)過(guò)程及加工過(guò)程中，對(duì)手表的防水性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

2 不銹鋼材質(zhì)手表防水結(jié)構(gòu)

防水手表是指手表具有一定的抗水壓力，可以防止水進(jìn)入手表內(nèi)。不銹鋼材質(zhì)手表的防水結(jié)構(gòu)一般分為：（1）止口扣合結(jié)構(gòu)；（2）“I”形密封圈結(jié)構(gòu)；（3）螺紋旋緊結(jié)構(gòu)；（4）鎖螺絲結(jié)構(gòu)。

2.1 圖1a為止口扣合結(jié)構(gòu)，屬于過(guò)盈配合[1]，采用O形圈密封組件配合后的間隙，O形圈只作為密封件。常用于手表表殼-上套部位配合、表殼-后蓋部位配合。裝配時(shí)需要注意的是先將O形圈安裝在上套或后蓋止口位，采用壓力機(jī)壓入法將上套或后蓋平衡壓入表殼。過(guò)盈連接一般屬于不可拆卸的固定連接，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、同軸度好的特點(diǎn)。在裝配過(guò)程中，上套或后蓋的止口位發(fā)生彈性變形，配合面之間產(chǎn)生壓力，由于長(zhǎng)期承受壓力而變形松弛，那么反復(fù)拆裝可能會(huì)導(dǎo)致配合失效從而失去防水性能。

2.2 圖1b為“I”形密封圈結(jié)構(gòu)，采用“I”型密封圈密封組件配合后的間隙，“I”形密封圈既是密封件，又是連接件。常用于手表表殼-上套部位、表殼-玻璃部位配合。目前市場(chǎng)上手表使用的玻璃一般為藍(lán)寶石玻璃或石英玻璃，均屬于剛性玻璃，不能和表殼采用過(guò)盈配合，因此，采用“I”形密封圈結(jié)構(gòu)。

2.3 圖1c為螺紋旋緊結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是配合組件配合部位采用螺紋結(jié)構(gòu)，采用O形圈密封組件配合后的間隙，O形圈只作為密封件。常用于手表表殼-后蓋、表殼-表冠部位配合。螺紋聯(lián)接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)[2]。螺紋旋緊結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生較大的旋緊力，可使O形圈產(chǎn)生大于其他結(jié)構(gòu)的變形，適用于高度防水手表。

2.4 圖1d鎖螺釘結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是配合組件由均勻分布螺釘鎖緊，采用O形圈密封組件配合后的間隙，O形圈只作為密封件。常用于手表表殼-后蓋部位配合。此結(jié)構(gòu)將表殼及后蓋均勻分布同等數(shù)量相互配合的螺紋孔及沉孔以配合螺釘鎖緊，通過(guò)鎖緊螺釘確保表殼及后蓋的固定連接。

3 手表密封圈

手表的防水結(jié)構(gòu)有很多，但大多都需要同時(shí)配合各種類型的密封圈來(lái)達(dá)到防水的功能。

O形圈是手表最常用的一種密封件，對(duì)于溝槽尺寸設(shè)計(jì)及O形圈規(guī)格選用都是至關(guān)重要的。手表用O形圈的材料一般采用丁腈橡膠NBR[3]，除材料之外，O形圈很重要的一個(gè)指標(biāo)是它的硬度，數(shù)值越大表示硬度越高。在同樣壓力下，硬度越高，抗擠出（變形甚至撕裂）的能力就越強(qiáng)。因此，手表防水要求越高，應(yīng)選用硬度越高的O形圈材料。

“I”形密封圈是手表最常用的一種密封緊固件。手表用“I”形密封圈的材料一般采用ZYTEL，是一種含玻璃纖維和凱夫拉爾纖維合成的熱塑膠。具有高抗沖擊和抗磨損的能力，還具有尺寸穩(wěn)定、切削性能好等特點(diǎn)。

4 跌落試驗(yàn)

將止口扣位結(jié)構(gòu)表殼和“I”形密封圈結(jié)構(gòu)表殼均在1米及2米高處做自由落體運(yùn)動(dòng)，重復(fù)50次。發(fā)現(xiàn)在1米高處時(shí)，兩種結(jié)構(gòu)均無(wú)脫落現(xiàn)象，而在2米高處時(shí)，止口扣位結(jié)構(gòu)發(fā)生脫離現(xiàn)象。

止口扣合結(jié)構(gòu)的配合組件采用過(guò)盈連接，過(guò)盈連接的承載能力是由摩擦而來(lái)的，且與壓入力大小差不多，此結(jié)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)可反復(fù)拆裝的需求設(shè)計(jì)了導(dǎo)入角及導(dǎo)出角，為可拆卸性的過(guò)盈連接。故而在瞬間受到足夠的沖擊力時(shí)，表殼-上套或表殼-后蓋之間會(huì)發(fā)生脫離現(xiàn)象。

“I”形密封圈結(jié)構(gòu)，通過(guò)“I”形密封圈的壓縮量產(chǎn)生的壓力將配合組件與“I”形密封圈配合在一起。因“I”形密封圈具有良好的彈性性能，在壓力作用下能均勻地向各個(gè)方向傳遞截面面積，在溝槽中有較高的填充度，故而在壓力變化時(shí)，能減少密封圈的往復(fù)移動(dòng)。這也就表明其具有工作可靠性高、密封性好的特點(diǎn)。而且手表在跌落瞬間受到?jīng)_擊力時(shí)，“I”形密封圈本身的彈性會(huì)起到一定緩沖作用。此結(jié)構(gòu)解決止口扣合結(jié)構(gòu)配合組件之間脫離的隱患，同時(shí)進(jìn)一步凸顯“I”形密封圈結(jié)構(gòu)防水功能的優(yōu)勢(shì)。

5 耐水壓性能、冷凝試驗(yàn)[4]

測(cè)試目的：測(cè)試各種防水結(jié)構(gòu)表殼的防水性能。

測(cè)試設(shè)備：WF 300C（0-3ATM）或WF 350（0-10ATM）試水機(jī)、宏輝WF 205恒溫電熱板。

測(cè)試內(nèi)容：以真水加壓來(lái)測(cè)試表殼的防水性能。真水采用蒸餾水，用一端封口的橡膠管密封在裝好的表殼的壩管處，將表殼放入真水1分鐘內(nèi)加壓至額定壓力（3ATM、5ATM、10ATM），保持10分鐘，然后在1分鐘之內(nèi)將壓力降至常壓。然后進(jìn)行冷凝試驗(yàn)，將表殼置于50℃的恒溫電熱板上，加熱15分鐘，然后用常溫水滴滴到表玻璃上，1分鐘后擦去水滴，觀察表玻璃內(nèi)表面是否出現(xiàn)凝霧。

實(shí)驗(yàn)表明：給定的額定壓力為3ATM時(shí)，四種防水結(jié)構(gòu)的防水性能均為良好?？紤]成本控制、加工工藝難易程度等因素，設(shè)計(jì)時(shí)一般采用止口扣位結(jié)構(gòu)。額定壓力為5ATM以上時(shí)，止口扣位結(jié)構(gòu)防水性能相比其他三種結(jié)構(gòu)而言偏弱。額定壓力為10ATM以上時(shí)，止口扣位結(jié)構(gòu)的表殼出現(xiàn)進(jìn)水的現(xiàn)象，此結(jié)構(gòu)不適用于10ATM以上的防水要求的手表設(shè)計(jì)，建議此時(shí)采用“I”形密封圈結(jié)構(gòu)及螺紋旋緊結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)束語(yǔ)

雖然手表采用了密封防水結(jié)構(gòu)，在日常生活中還是會(huì)出現(xiàn)一些不可避免的現(xiàn)象：經(jīng)常上條、撥針校時(shí)，表冠或壩管內(nèi)的密封圈會(huì)逐漸磨損；表玻璃受溫度影響而熱脹冷縮，會(huì)使它與表殼之間出現(xiàn)空隙；后蓋的密封圈因老化或汗水影響出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，都會(huì)使手表的防水性能下降。建議最好每隔1-2年將手表送到維修點(diǎn)去測(cè)試防水性能，更換新的密封圈。石英表更換電池，機(jī)械表清洗加油之后都會(huì)做防水測(cè)試，保證每只手表開(kāi)過(guò)后蓋后仍具備良好的防水性能。

手表的防水性能是衡量手表質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，防水性能的好壞直接影響到手表的功能。因此不論是手表防水結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新的防水性能測(cè)試方法以及發(fā)現(xiàn)新的密封性能更好材料都是值得我們繼續(xù)深入研究的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]邢閩芳，房強(qiáng)汗，蘭利潔.互換性與技術(shù)測(cè)量[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]郝木明.機(jī)械密封技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2010.

[4]QB/T1897-1993.中國(guó)防水手表[S].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1994.