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Horlogerie : comment l'art de la régulation de la précision est devenu une science

ressort

Ils étaient autrefois l'élite horlogère, à laquelle on attribue des pouvoirs magiques. Les chronométreurs de précision qui ont réglé les montres pour les essais de l'observatoire dans les années 1960 et 1970 sont aujourd'hui un groupe de moins en moins nombreux au crépuscule de leur vie. À cette époque, où la précision mécanique plutôt que la complication mécanique déterminait la valeur d'une montre, le chronométrage de précision était une discipline de troisième cycle dont la maîtrise prenait toute une vie.

Avant sa mort en octobre dernier, à 90 ans, un ancien chronométreur, François Mercier du Locle, a décrit ce qu'il devait faire pour gagner des prix pour ses employeurs, d'abord Ulysse Nardin, puis le fabricant de ressorts Spiraux Réunis.

Il lui fallait d'abord identifier le ressort le plus parfait, calculer et modeler la courbe terminale, l'épingler au bâton d'un balancier préalablement mis en place. Ensuite, il devait décaler les vis du balancier de quelques centièmes de millimètres, ajuster les forces et l'inertie en microgrammes, pour se rapprocher d'une fraction de seconde de l'objectif inatteignable d'un temps vrai et constant.

Compensation de la température 

Le plus grand défi consistait à compenser les effets des changements de température sur les ressorts en alliage d'acier de l'époque. Lorsque la température augmentait, le ressort perdait de son élasticité et battait plus lentement. De tels ressorts avaient besoin d'un équilibre de compensation composé de deux métaux ayant chacun un coefficient de dilatation différent.

L'augmentation de la température faisait que les extrémités coupées du bord du balancier s'incurvaient vers l'intérieur, augmentant ainsi la vitesse du balancier pour contrecarrer le ralentissement du ressort. La minuterie a dû ajuster deux petits poids près des extrémités de la jante du balancier pour s'assurer que la vitesse du balancier compensait exactement l'effet des changements de température sur le ressort.

Cependant, la minuterie ne pouvait régler le solde que pour les températures extrêmes, généralement 8°C et 30°C. Pourtant, les balanciers ne se sont jamais comportés comme prévu aux températures comprises entre ces deux extrêmes. Connue sous le nom d'erreur de température moyenne, cette anomalie a été le fléau de la durée de vie de la minuterie de précision.

Les efforts de François Mercier en valaient la peine. Si ses mécènes gagnaient un prix, et surtout si Spiraux Réunis battait son rival, Nivarox, il recevait une prime d'un mois de salaire. Et surtout, il gagnerait l'admiration de ses pairs.

Au moment où le quartz mettait fin aux épreuves de chronométrage au milieu des années 1970, Pascal Mottier était à l'école d'horlogerie et apprenait à ajuster le type de montres sur lesquelles travaillait Mercier - avec 18 000 balanciers de compensation du battement par heure et des ressorts en acier. Aujourd'hui, il est professeur à l'Ecole d'Horlogerie de Genève et donc bien placé pour réfléchir à l'évolution de l'art du chronométrage de précision.

Il précise que le chronométrage de précision n'est plus une spécialisation de troisième cycle mais un module de six mois dans le cursus de quatre ans pour devenir un horloger complet. La science a rendu le travail de l'ajusteur moderne beaucoup plus facile que celui d'une génération antérieure de chronométreurs de précision.


"Le principal changement réside dans le développement de nouveaux matériaux, notamment en ce qui concerne la compensation de la température", explique M. Mottier. "Les ressorts se déclinent en quatre qualités et les horlogers peuvent désormais choisir entre différents alliages. L'enjeu n'est plus de compenser la température, mais de trouver la meilleure adéquation pour leurs balanciers".

M. Mottier révèle que Rolex contourne ce problème en faisant fabriquer tous ses ressorts à partir d'une seule coulée d'alliage. "Si les ressorts ont tous la même performance, Rolex peut fabriquer tous ses balanciers de la même manière en fonction des propriétés constantes du ressort". Il fait remarquer que la taille minimale d'un lingot est de quatre kilos, ce qui suffit pour trois à quatre millions de ressorts".

Grâce aux nouveaux ressorts, il n'est plus nécessaire de recourir à un équilibre bimétallique complexe à vis. Les balanciers actuels sont simples, monométalliques, annulaires et fabriqués en Glucydur, un alliage dur et non corrosif qui est également stable à différentes températures.

De nombreuses marques rivalisent aujourd'hui pour produire leurs propres ressorts à partir de matériaux tels que la céramique, le titane ou le carbone, au lieu de s'appuyer sur les ressorts Nivarox du Swatch Group. Les marques qui prennent la précision et l'exactitude au sérieux, comme Tissot et Patek Philippe, utilisent des ressorts en silicium, imperméables aux changements de température et aux champs magnétiques, et tous identiques.


L'équilibre de la balance 

Le problème de la compensation thermique étant résolu, le rôle de l'horloger d'aujourd'hui se concentre sur l'équilibrage du balancier et la fixation du ressort. "Le réglage correct du balancier et du ressort est fondamental, car c'est là que la quasi-totalité des erreurs peuvent être éliminées", explique M. Mottier.

Le réglage du balancier consiste à s'assurer que son centre physique est aussi proche que possible de son centre de gravité, en d'autres termes que la roue est équilibrée. Un point lourd sur le balancier oscillant provoque un effet pendulaire qui va modifier son amplitude et sa vitesse dans différentes positions. Un équilibre correctement réglé dans le plat atténuera les erreurs de position dues à la gravité.

Pour équilibrer la balance, la roue de son bâton est roulée entre deux lames de couteau plates et parallèles et s'immobilise avec sa partie la plus lourde vers le bas. L'ajusteur y rase quelques microgrammes de matière ou perce un minuscule trou dans le bord du balancier pour que la masse soit répartie uniformément tout autour. 

"Aujourd'hui, cette stabilité de l'équilibre est généralement suffisante", déclare M. Mottier. "Certains ajusteurs peuvent aller plus loin et équilibrer le balancier de manière dynamique sur son ressort, mais c'est rarement nécessaire". L'équilibrage dynamique est souvent pratiqué pour contrer tout effet que le blocage du ressort pourrait avoir sur l'équilibre du balancier.


Ajustement de l'indice ou suspension libre ?

L'étape suivante consiste à compter le ressort et à le fixer à la bonne longueur sur la pince du balancier et sur le goujon du balancier - un goujon mobile dans les meilleures montres. L'ajusteur devra également savoir comment former une courbe terminale sur le ressort pour le faire se dilater et se contracter de manière concentrique.

Parmi les opérations les plus délicates, on peut citer le positionnement correct des goupilles de bordure qui serrent le ressort à proximité du goujon. En les déplaçant le long du ressort à l'aide de l'index de réglage, on modifie la longueur effective du ressort, ce qui fait que le ressort et le balancier battent plus ou moins vite. Il faut veiller tout particulièrement à ce que le ressort ne batte pas entre les curbins.

La Vacheron Constantin cal. 5110 DT avec les deux goupilles de bordure en laiton visibles dans l'index de réglage en acier

Le balancier à ressort libre ou à inertie sans indice de réglage était courant dans les meilleures montres anglaises de la fin du XIXe siècle, mais n'a jamais vraiment fait son apparition en Suisse avant le XXIe siècle. Patek Philippe avait ouvert la voie avec son balancier Gyromax à la fin des années 1950, mais le reste de l'industrie a tardé à suivre. 

Au lieu d'allonger ou de raccourcir efficacement le ressort à l'aide de goupilles, le taux est ajusté en modifiant l'inertie du balancier. Des paires de poids opposés le long de la jante sont déplacées vers l'intérieur pour faire aller le balancier plus vite, et vers l'extérieur pour le ralentir. Les patineurs en rotation utilisent la même technique en retirant ou en étendant leurs bras. 

Dans de bonnes mains, l'équilibre à ressort libre peut être réglé de manière à réguler étroitement et à maintenir son taux mieux qu'un indice d'ajustement, qui est sensible aux chocs. Dans de mauvaises mains, il présente des inconvénients.

"Tous les réparateurs de montres ne sont pas familiarisés avec les balanciers à inertie lorsqu'ils entretiennent et ajustent des montres, et ils risquent d'abîmer votre montre", explique M. Mottier. "Si les poids opposés ne sont pas déplacés exactement dans les mêmes proportions, le balancier se déséquilibrera".

"Un bon ajusteur de montre développe un certain talent et certaines techniques qui viennent avec une longue expérience", dit M. Mottier. Il raconte que certains chronométreurs de précision essayaient d'améliorer la structure cristalline de leurs ressorts en les chauffant à 100° pendant une heure ou deux. 

Dans peu de temps, les montres n'auront plus besoin d'être ajustées et l'un des plus vieux savoir-faire de l'horlogerie sera perdu. Des organes de réglage préassemblés, faits de matériaux parfaitement stables, calculés pour fonctionner en partenariat isochrone, sont déjà livrés aux chaînes de montage pour être insérés dans les mouvements mécaniques actuels.

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