relógios de bolso -...
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Como se Fabricam Relógios?
Relógios de Bolso
Projeto FEUP
Elaborado por:
201303060 - Gonçalo Pires
201304639 - João Sobral
201305997 - Miguel Neves
201303484 - Rui Silva
Equipa: 1M4_03
MIEM
Ano Letivo: 2013/2014
Como se Fabricam Relógios?
Relógios de Bolso
Unidade Curricular: Projeto FEUP
Supervisor: Professora Teresa Margarida Guerra Pereira
Duarte
Monitor: Sara Rocha
Elaborado por:
201303060 - Gonçalo Pires
201304639 - João Sobral
201305997 - Miguel Neves
201303484 - Rui Silva
Equipa: 1M4_03
MIEM
Porto, 4 de Novembro de 2013
“O tempo dura bastante para aqueles que sabem
aproveitá-lo.”
Leonardo da Vinci
Agradecimentos
Para a elaboração deste trabalho foi essencial a orientação da
professora doutora Teresa Margarida Duarte, responsável pela supervisão do
mesmo, que se mostrou sempre disponível no esclarecimento de qualquer
dúvida.
Agradecemos também à monitora Sara Rocha, aluna do 5ºano, que
acompanhou sempre o grupo de trabalho e que, com a sua experiência e
sabedoria, nos encaminhou e auxiliou na realização deste trabalho.
Introdução ................................................................................................................... 11
1. História do Relógio de Bolso ................................................................................ 13
2. Funcionamento .................................................................................................... 15
3. Componentes e Materiais .................................................................................... 16
3.1. Mostrador ..................................................................................................... 16
3.1.1. Materiais ................................................................................................ 16
3.1.2. Tipos de mostradores ............................................................................ 18
3.2. Caixa ............................................................................................................ 20
3.2.1. Cápsula exterior .................................................................................... 20
3.2.2. Anel e Coroa.......................................................................................... 21
3.2.3. Tipos de Caixas ..................................................................................... 22
3.3. Vidro de Proteção do Mostrador ................................................................... 24
3.3.1. Introdução ............................................................................................. 24
3.3.2. Breve História ........................................................................................ 25
3.3.3. Matérias-Primas .................................................................................... 26
3.3.4. Processo de Fabrico .............................................................................. 27
3.3.5. Vidros de Relógio .................................................................................. 29
3.4. Engrenagens do Relógio .............................................................................. 30
3.4.1. Breve História ........................................................................................ 30
3.4.2. Princípios Básicos ................................................................................. 31
3.4.3. Tipos de Engrenagens ........................................................................... 33
3.4.4. Processos de Fabrico e Materiais .......................................................... 34
3.5. Pedras preciosas .......................................................................................... 35
3.6. Lubrificantes ................................................................................................. 35
Conclusão ................................................................................................................... 36
Bibliografia .................................................................................................................. 37
Índice
Lista de Ilustrações
Ilustração 1 - Relógio de Sol ............................................................................ 11
Ilustração 2 – Clepsidra .................................................................................... 11
Ilustração 3 - Relógio Digital............................................................................. 12
Ilustração 4 - Ovo de Nuremberg ..................................................................... 13
Ilustração 5 - Relógio de Bolso ......................................................................... 14
Ilustração 6 - Funcionamento do Relógio de Bolso .......................................... 15
Ilustração 7 - Tipos de Mostradores ................................................................. 18
Ilustração 8 - Exemplo de uma caixa "Hunter Case" ........................................ 23
Ilustração 9 - Estrutura no Estado Vítreo ........................................................ 24
Ilustração 10 - Técnica de Sopro ...................................................................... 26
Ilustração 11 - Processo de Fabrico do Vidro................................................... 28
Ilustração 12 - Engrenagem de Madeira .......................................................... 31
Ilustração 13 - Rodas Engrenadas ................................................................... 31
Ilustração 14 - Conjunto de Engrenagens ........................................................ 32
Ilustração 15 - Engrenagens de Dentes Retos ................................................ 33
Ilustração 16 - Processo de Maquinagem ....................................................... 34
Lista de Tabelas
Tabela 1- Composição do Vidro ...................................................................... 27
Palavras Chave
Relógio
Bolso
Mostrador
Vidro
Sílica
Engrenagens
Maquinagem
Objetivos
Fomentar a cooperação e o debate de ideias;
Aprender a trabalhar em equipa;
Redigir corretamente um relatório;
Compreender o funcionamento do relógio de bolso;
Reconhecer os principais componentes dos relógios;
Identificar os materiais e as suas caraterísticas;
Saber qual a função e funcionamento das engrenagens;
Adquirir algumas noções sobre os processos de fabrico.
Sumário
Este trabalho surge no âmbito da unidade curricular “Projeto FEUP”
sendo o seu tema “Relógios de Bolso”.
Toda a informação que serviu de base para a elaboração deste relatório
é proveniente da internet, da infopédia, e também de livros com noções básicas
acerca dos temas abordados.
A informação encontra-se distribuída por parágrafos que progridem de
temas gerais para o particular, de modo a que seja possível um
aprofundamento do conhecimento por parte do leitor ao longo do trabalho.
Neste trabalho vai ser apresentada uma pequena introdução que
contextualiza historicamente os relógios em geral, dando depois ênfase ao
relógio de bolso, tema principal do trabalho.
De seguida, abordaremos os principais componentes e seus materiais,
dos quais apresentamos com mais pormenor o vidro, devido à sua importância
no mundo da engenharia. Explicaremos, também, o mecanismo básico do
relógio que assenta, essencialmente, no funcionamento das engrenagens. É
ainda feita uma referência aos processos de fabrico.
Finalmente segue-se uma conclusão onde são resumidos os principais
ensinamentos adquiridos com a realização deste trabalho.
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 11
O tempo, algo com o qual estamos familiarizados e que se torna
completamente banal, nem sempre foi assim, isto porque, na antiguidade, não
havia conhecimentos nem recursos que permitissem a medição do tempo.
Qualquer instrumento que tem como objetivo medir o tempo, tem o nome de
relógio [1].
Sentiu-se necessidade de medir o tempo, isto é, arranjar utensílios que
permitissem às civilizações, por exemplo, estudar o comportamento e a
migração dos animais que eram essenciais à sua sobrevivência, ou quando era
o período ideal para arar a terra, semeá-la, bem como o momento ideal da
colheita [2].
O primeiro relógio, obelisco, mais
conhecido por relógio de sol (fig.1), estima-se
que tenha surgido por volta de 3500 a.C.,
embora não haja muito consenso, com outras
fontes a apontar datas distintas, como 1500 a.C.
para o surgimento deste relógio [3]. Como é de
prever, a sua utilização estava condicionada
às condições meteorológicas, pois havendo
ausência de sol este aparelho não tinha
qualquer utilidade.
Seguiu-se a invenção da clepsidra (fig.2),
relógio de água, por parte dos egípcios, que terá
ocorrido por volta de 1400 anos a.C, já que houve a
necessidade de obter mais exatidão na medição do
tempo.
Introdução
Ilustração 1 - Relógio de Sol [5]
Ilustração 2 – Clepsidra [6]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 12
Sucedeu-se a invenção da ampulheta, também ela, por parte dos
egípcios. Inventada no século VIII, evoluiu com o fabrico do vidro que a tornou
hermética, isto é, isolada de forma praticamente perfeita, garantindo a fluidez
da areia [1].
Havia outras técnicas utilizadas pelas civilizações, como é o caso do
recurso ao fogo, que consistia em queimar uma corda com nós regulares e
contar o tempo que demorava a passar para o nó seguinte.
Os relógios mecânicos surgiram no século XIII, muito por culpa dos
descobrimentos marítimos, mas não eram precisos e, em muitos casos,
aparatosos. Há alguma controvérsia em torno desta invenção, já que na
Europa atribui-se a invenção ao Papa Silvestre II, enquanto que existem outros
indicadores que apontam os asiáticos como os responsáveis pela invenção [4].
Posteriormente apareceram os primeiros relógios de motor que se
baseavam na utilização de pesos, seguidos dos relógios portáteis, que
apareceram no século XV graças à invenção do motor de mola [4].
Seguiram-se os relógios de bolso, que foram criados em meados do
século XVI, por Peter Henlein e sobre os quais nos iremos debruçar ao longo
deste trabalho.
Em 1957 o primeiro relógio digital de pulso foi
apresentado por Max Hetzel. Este tipo de relógio
(fig.3) utiliza meios eletrónicos para controlar as
horas. É o tipo de relógios mais usual na sociedade
atual pois são muito práticos, por serem pequenos,
baratos e precisos [7].
Ilustração 3 - Relógio Digital [8]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 13
O relógio de bolso, como foi referido anteriormente, foi inventado por
Peter Henlein em meados do século XVI e é o tema principal deste trabalho.
Os verdadeiros relógios de bolso, os que não possuem corrente,
impossibilitando que sejam pendurados ao pescoço, foram criados na
Alemanha (século XVI), tendo depois surgido em França e, uns anos mais
tarde, por volta de 1600, em Inglaterra [10].
Este tipo de relógios foi o primeiro a ser usado pelas pessoas, graças à
sua dimensão, já que eram bastante mais práticos do que os relógios até aí
conhecidos. Eram, também, bastante raros e preciosos, tidos como autênticas
jóias, um luxo que estava ao alcance de muito poucos, sendo o símbolo da alta
aristocracia [11].
O primeiro relógio de bolso foi desenvolvido por
Peter Henlein e ficou conhecido como “Ovo de Nuremberg”
(fig.4), devido ao seu formato. Foi construído, basicamente,
com ferro e possuía uma corda para quarenta horas, bem
como um precursor da “Mola Espiral”. Era constituído,
também, por um indicador e por um complexo mecanismo
que lhe permitia funcionar em pleno.
Foi sem dúvida, em muitos países, o acelerador
para diversas invenções e melhorias, principalmente na Europa,
desenvolvendo de maneira vertiginosa a indústria relojoeira [12].
Hoje em dia tem-se a ideia que os antigos relógios de bolso estão
ultrapassados e que deixaram de estar na moda há muito tempo. No entanto,
1. História do Relógio de Bolso
Ilustração 4 - Ovo de
Nuremberg [9]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 14
ainda há quem não dispense esta preciosidade para estar a par das horas.
Apresentam um porte clássico, regalando o olho a quem ama antiguidades.
Atualmente podem-se encontrar estes relógios em feiras de
antiguidades, mas se o que se pretende é um relógio de bolso antigo e
tradicional, há que recorrer aos antigos relojoeiros. Apesar de serem caros, por
se tratarem de peças únicas e exigentes, que requerem alguma manutenção,
estes relógios são autênticas obras de arte.
Podem e devem ser acertados todos os dias, de preferência à mesma
hora e, dependendo da relíquia, há alguns que exigem corda
permanentemente.
Quem considera que aqueles que continuam a usar relógios de bolso o
fazem, exclusivamente, por norma de trato quase austero, aludindo à classe
aristocrata, enganam-se, pois a realidade diz-nos que estes objetos, para além
de magníficos acrescentam ao traje um porte bastante imperial [13].
Ilustração 5 - Relógio de Bolso [14]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
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Os relógios de bolso são constituídos por cinco componentes principais:
a mola mestra (mainspring), um trem de engrenagem (gear train), uma roda de
balanço (balance wheel), um mecanismo de travagem (escapement
mechanism) e um indicador de tempo (clock face) [15][16].
Quando se roda o mecanismo de um relógio de bolso, a mola principal
começa a comprimir, armazenando, assim, a energia necessária ao
funcionamento do relógio. Esta mola encontra-se ligada a um tambor cilíndrico
que possui dentes de engrenagens e que vai transferir a energia às seguintes
rodas de engrenagem [15][16].
As quatro rodas que formam o trem de engrenagem vão
progressivamente transmitir a energia gerada na mola principal até ao
mecanismo de travagem. Este mecanismo é constituído por um pêndulo ligado
a uma roda de balanço por um pin em forma de garfo e é bastante importante
pois impede que a energia se transfira toda de uma só vez [15][16].
O movimento deste mecanismo faz com que a roda de balanço se mova
em intervalos regulares de tempo. Na verdade, é com este movimento da roda
de balanço que se torna possível o
movimento dos ponteiros do relógio,
dado que esta se encontra ligada a um
pino que faz a ligação para a roda dos
minutos, dos segundos e para o
mecanismo de redução ligado à roda
de engrenagem das horas, em que por
cada 12 rotações do ponteiro dos
minutos faz rodar uma vez o ponteiro
das horas [15].
2. Funcionamento
Ilustração 6 - Funcionamento do Relógio
de Bolso [17]
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Os mostradores nos relógios de bolso podem ser de vários tipos e
decorados de formas variadas. Podem variar os algarismos (árabes ou
romanos) e podem ter pinturas alusivas a temas diversificados, mas o que os
distingue maioritariamente dos outros relógios são os acabamentos em prata e
ouro que lhes conferem mais requinte [18].
Os dois tipos de materiais mais usados nos mostradores em relógios de
bolso são metal e esmalte [19].
Metal
Os mostradores de metal são simples placas, finas e lisas, que podem
ser feitas de vários metais, ornamentadas com números, indicadores ou outros
elementos decorativos, recorrendo a pintura ou técnicas de relevo. Neste
sentido, mostradores feitos com este material visam conferir estilo e elegância
aos relógios, tendo tipicamente acabamentos em ouro (folhas de ouro) ou
prata.
O facto de serem obrigatoriamente pintados, confere vantagens a este
tipo de mostradores, nomeadamente a nível estético, com o desenho de
diferentes figuras, aliado à possibilidade de serem redesenhados e
personalizados. Por outro lado, há a desvantagem de o relógio poder,
irremediavelmente, perder a sua identidade original e autenticidade.
Assim, são possíveis diferentes decorações e combinações nos visores
de relógios de bolso, sendo mais frequente encontrarem-se simulações de
3. Componentes e Materiais
3.1. Mostrador
3.1.1. Materiais
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 17
mostradores duplos e simples. Para além da pintura, existem mostradores que
integram o esmalte no desenho dos algarismos e ainda outros que recorrem a
um metal de outra cor soldado para criar um efeito decorativo diferente [19]
[20].
Esmalte
Os mostradores de esmalte são constituídos por uma placa de metal
(geralmente cobre) onde é aplicada uma camada (ou várias) recorrendo à
técnica de esmaltagem, tanto na parte frontal como na posterior. Esta técnica
consiste na fusão de vidro em pó, a temperaturas na ordem dos 800ºC, sobre
uma determinada superfície, neste caso o metal que serve como base,
adquirindo, assim um revestimento vítreo de grande durabilidade e uma rigidez
adicional. Nos mostradores de relógio de bolso, após a esmaltagem inicial, a
face frontal é polida e pintada com os números que indicam as horas e
esmaltada novamente para garantir o resistente e atrativo aspeto final [19] [21].
Com processo de esmaltagem, os visores destes relógios adquirem
resistência e têm a possibilidade de manter a sua cor e beleza original, no
entanto, estes são frágeis e susceptíveis de ficarem com fracturas.
Frequentemente, formam-se fendas nos mostradores devido a uso descuidado,
quedas, excesso de força exercida pelos parafusos e até o uso regular as pode
originar. É possível voltar a colar, remendar e limpar, contudo, à semelhança
das fracturas em vidro, estas são irremediáveis [19].
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 18
Em termos visuais existem três tipos principais de mostradores para
relógios de bolso.
Raso
Um mostrador raso (fig.7) é simplesmente um disco de metal de apenas
uma camada, achatado. Apesar de ser um mostrador mais simples e barato, a
sua utilização varia desde relógios mais pequenos até relógios de maior
diâmetro de gama baixa, tendo a vantagem de ser mais facilmente pintado [20].
Single-sunk
Os mostradores single-sunk (fig.7) têm este nome, porque possuem um
único afundamento no mostrador principal destinado à contagem dos
segundos. Nestes casos, o visor dos segundos (pequeno círculo) é um disco
em esmalte separado do mostrador principal. Estes visores mais pequenos são
soldados, num nível inferior à placa principal, de forma a preencher um espaço
circular, que foi inicialmente cortado num mostrador de esmalte [20].
3.1.2. Tipos de mostradores
Ilustração 7 - Tipos de Mostradores [19]
Esquerda: Double Sunk; Centro: Single Sunk; Direita: Raso
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Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 19
O principal propósito da utilização de mostradores single-sunk é permitir
que os ponteiros do relógio (segundos, minutos e horas) efetuem a sua função
com o mínimo de interferências possível. Também este tipo de mostrador é
utilizado em relógios de menor dimensão e de gama mais baixa. Ainda assim,
estes são muitas vezes preteridos em função de mostradores Double-sunk (de
uma gama superior), por serem mais resistentes a fendas e fraturas [20].
Double-sunk
Os mostradores Double-sunk (fig.7) têm um processo de fabrico
semelhante aos Single-sunk, com a diferença de possuírem duas placas de
esmalte independentes soldadas ao mostrador principal. Em visores deste tipo,
a secção interior (secção que exclui apenas a zona onde se encontram os
algarismos) é totalmente cortada numa fase inicial e posteriormente a ela é
soldada um disco em esmalte que completa esse espaço e se encontra a um
nível inferior. Este disco por sua vez possui uma nova secção não preenchida à
qual vai ser soldada uma nova chapa esmaltada, correspondente aos
segundos, num nível ainda mais inferior. As zonas do relógio onde as camadas
mais pequenas são incorporadas são bem definidas e evidentes, o que
constitui uma característica única deste tipo de mostrador [20].
Estes mostradores, por envolverem um processo de produção mais
elaborado são mais caros e utilizados maioritariamente em relógios de gama
mais alta, sendo ainda considerados os mostradores de maior qualidade [20].
Para além destes tipos de mostradores existem outras variantes que
possuem aspeto visual semelhante, contudo, recorrem a um processo de
prensagem para simular as camadas de um nível inferior. Nestes casos, podem
ser feitas diversas combinações entre a técnica de soldadura com esmalte e
prensagem num mostrador, no entanto, estes têm valor de mercado inferior e
são de menor qualidade [20].
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 20
Os relógios de bolso apresentam duas partes distintas e independentes:
a parte que inclui o mostrador e mecanismo do relógio e a caixa. A caixa
atualmente é composta pela parte exterior rígida que protege o relógio, o anel e
a coroa, recorrendo a um sistema que remonta aos inícios do século XX. Estas
podem ser de tamanho variado e apresentam diferentes metais,
nomeadamente ouro, prata, níquel e latão [22] [23].
Ouro
O ouro que se encontra nos relógios de bolso, tal como o presente em
obras de joalharia, não é o considerado ouro puro (24 quilates), por ser muito
maleável. Em vez desse, são utilizadas amostras entre 14 e 18 quilates. Um
quilate no ouro expressa o seu grau de pureza e é calculado a partir da razão
entre a massa de ouro da peça e a sua massa total, multiplicada por 24. Desta
forma, o ouro puro apresenta 24 quilates (100% de ouro), enquanto que 14 e
18 quilates significam, respetivamente, 58,3% e 75 % de ouro na peça [24] [25].
As mais comuns cápsulas destes relógios (gold filled) são produzidas
pela aplicação de folhas de ouro à estrutura previamente fabricada. Nesta
técnica, as folhas finas de ouro são aplicadas na estrutura de latão por ação de
calor e pressão. Através deste procedimento é possível variar a percentagem
de ouro que se pretende utilizar e também o metal. Por exemplo, com o
objetivo de criar caixas de relógios de bolso mais rígidas e resistentes ao uso
regular, é possível a utilização de metais como o níquel em vez do latão [25].
3.2. Caixa
3.2.1. Cápsula exterior
Materiais:
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 21
Para além das referidas variantes de caixas que contêm ouro em
combinação com outros metais, é ainda possível a existência de exemplares
constituídos exclusivamente por ouro, designados double stock. O seu
processo de produção baseia-se igualmente na aplicação de folhas de ouro
(neste caso em maior número), no entanto, neste caso há diferenciação entre o
tipo de ouro de cama exterior (que apresenta mais quilates) e a camada interior
[25].
Prata
A prata é também uma opção, mais barata que o ouro, frequentemente
utilizada no revestimento de caixas de relógios de bolso. Neste sentido,
existem diferentes formas sobre as quais esta pode ser aplicada,
nomeadamente: podem ser utilizadas ligas contendo prata e um outro metal
que geralmente é cobre em menor percentagem; menos comuns são as caixas
feitas através de moedas fundidas e as caixas silver-filled que, tal como como o
ouro, se produzem através da aplicação de finas camadas de prata a uma
estrutura-base de metal [25] [26] [27].
Níquel
O níquel surge como um metal de caixas de relógios ainda mais barato
que a prata e que pode apresentar várias designações, sendo até, por vezes,
confundido com prata. A utilização do níquel é simples, sendo necessário
apenas que este seja polido até a um ponto ideal, atingindo uma aparência
semelhante à prata [25].
O anel é a parte exterior da caixa e tem a função de segurar o vidro do
relógio de bolso no devido lugar (em cima do mostrador de forma a protegê-lo).
Nestes relógios, os anéis são maioritariamente circulares, coincidindo com a
3.2.2. Anel e Coroa
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
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forma do relógio, ao contrário do que acontece, por exemplo, em relógios de
pulso onde estes podem adquirir várias formas. Existem vários tipos de anéis
que variam consoante o tipo de caixa, contudo os materiais de que são feitos é
o mesmo dos restantes componentes da caixa [28].
A coroa por sua vez tem duas funções principais: dar corda ao relógio e
acertar as horas. A coroa incorpora estes dois sistemas e permite ainda
funcionar como mecanismo de abertura e fecho em certos relógios. Também a
coroa varia consoante o tipo de caixa em questão, tento em termos de posição,
como de feitio e função e tal como o anel, a coroa apresenta materiais iguais
aos da restante caixa [29].
As caixas open face possuem apenas a parte inferior de suporte e o anel
que segura o vidro do relógio, sendo, por isso as mais simples, mas ainda
assim assumem diferentes variantes. Existem as mais simples compostas
apenas pelo anel e pela base, outras diferem na parte superior, onde o anel se
encontra com uma dobradiça e permite que a secção do vidro seja aberta e
fechada. Outras ainda diferenciam-se pela base inferior, onde têm uma secção
diferente designada cuvette. Esta nova secção constitui uma nova abertura na
base, criando uma nova cápsula protetora que visa essencialmente preservar o
mecanismo de funcionamento do relógio que ficaria demasiado exposto no ato
de dar corda.
As diferentes caixas de relógios de bolso são globalmente muito
semelhantes, visto apresentarem o mesmo aspeto exterior e também, porque a
coroa e dobradiças se encontram sempre na mesma posição (posição do
algarismos doze e seis, respetivamente), sendo apenas notadas as diferenças
através da existência de ranhuras nos planos de separação da caixa [30] [31].
3.2.3. Tipos de Caixas
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Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 23
O tipo de caixa com proteção hunting case (fig.8) tem a particularidade
de proteger mias os relógios. Quer isto dizer que estas caixas conciliam os
sistemas de proteção (o plicado na base inferior e o aplicado na base superior)
que podem ser utilizados nas caixas de estilo aberto. São assim vistas caixas
que possuem simultaneamente cuvette e tampa superior, com a particularidade
de este sistema e a coroa se localizarem sempre na posição dos algarismos
nove e três respetivamente [30].
Destas caixas existe apenas uma variante, designada half hunter que é,
no entanto, menos comum. Esta diferencia-se das caixas originais na zona da
tampa, que em vez possuir uma simples chapa de metal, no centro apresenta
um vidro embutido. Na extremidade deste vidro é aplicado um desenho com os
algarismos do relógio, em esmalte, o que permite simultaneamente consultar
as horas sem levantar a tampa e proteger o vidro interior do relógio [30].
Como combinação destes dois tipos principais de caixas de relógios de
bolso existem ainda algumas convertíveis, que tanto podem ser abertas ou
protegidas, retirando ou aplicando as peças inferiores e superiores amovíveis
[30][32].
Ilustração 8 - Exemplo de uma caixa "Hunter Case" [31]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 24
A mais recente definição de vidro, sugerida por Shelby em 1997,
apresenta o vidro como “um sólido amorfo com ausência completa de ordem a
longo alcance e periodicidade, exibindo uma região de transição vítrea.
Qualquer material, inorgânico, orgânico ou metal, formado por qualquer
técnica, que exibe um fenómeno de transição vítrea é um vidro” [33].
Usualmente, o vidro é feito a partir de materiais inorgânicos, ou seja,
materiais de origem não biológica, logo este pode ser considerado um material
cerâmico [34].
Normalmente, o processo de formação do vidro necessita de elevadas
temperaturas. Neste processo, os seus constituintes são aquecidos até ao
ponto de fusão, sendo depois rapidamente arrefecidos até atingirem o estado
sólido, contudo, não se verifica cristalização. A inexistência da cristalização
deve-se ao facto do arrefecimento se dar num intervalo de tempo bastante
reduzido [34].
Uma das características mais importantes do vidro é a sua estrutura
amorfa, ou seja, as suas moléculas não se
organizam de forma regular ao contrário do que
acontece nos sólidos cristalinos. Devido ao rápido
arrefecimento, os átomos não têm tempo para se
reorganizar dentro da molécula, o que explica o
facto de o vidro ter uma estrutura desordenada.
Contudo os átomos possuem uma posição fixa
[33][34].
3.3. Vidro de Proteção do Mostrador
3.3.1. Introdução
Ilustração 9 - Estrutura no
Estado Vítreo [35]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 25
O vidro possui uma resistência relativa e é um material não deformável,
transparente e homogéneo. É também um material bastante versátil, sendo
utilizado nos mais variados produtos [33].
O vidro mineral, que será abordado posteriormente neste trabalho, é um
dos tipos de vidros mais utilizados em relógios. Este é o produto de um
processo de fundição em que são adicionados óxidos ao vidro com a finalidade
de o endurecer. A composição do vidro derretido que vai originar o vidro
mineral é a seguinte [36]:
70% formador de vidro (quartzo)
20% material fundente (potássio e carbonato de sódio)
10% endurecedor de vidro (óxidos)
O vidro é um material conhecido há milhares de anos e não se sabe com
exatidão como é que a sua produção surgiu.
Algumas lendas relatam que, há 5000 anos, o vidro foi descoberto por
mercadores fenícios que desembarcaram nas margens do rio Belo, na Síria.
Segundo a lenda, estes mercadores ao fazerem uma fogueira na areia para
cozerem os seus elementos, terão utilizado as folhas de uma planta cuja cinza
terá fornecido o carbonato de sódio, que em conjunto com as areias, originou
um líquido transparente, que à medida que foi arrefecendo, ganhou um aspecto
duro e liso [37].
Obviamente esta história não passa de uma lenda, dado que são
necessárias temperaturas muito elevadas (da ordem dos milhares) para a
produção do vidro [37].
3.3.2. Breve História
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 26
Na verdade, pensa-se que o fabrico do vidro terá surgido na
Mesopotânia, há quarenta séculos. Também os egípcios já conheciam a
técnica de fabrico do vidro em 1400 a.C.
No século I a.C os Fenícios inventaram a técnica de sopro. Durante este
século, os romanos expandiram geograficamente a sua utilização.
Nos séculos XVII e XVIII deu-se a expansão da industrialização da
produção do vidro, começando-se a produzir vidro plano, o que revolucionou o
sector da construção civil [37][39].
A grande evolução nas técnicas de fabrico de vidro deu-se a partir de
1920, fazendo com que este material começasse a ser utilizado em utensílios
domésticos, materiais laboratoriais, entre outros [37][39].
Embora se reconheça a existência de vidros não-silicatos, a sílica é o
componente mais utilizado na produção do vidro. Esta é proveniente das areias
siliciosas. A grande utilização desta matéria-prima deu origem ao que se
designa de “vidros inorgânicos silicatos”[40].
Ilustração 10 - Técnica de Sopro [38]
3.3.3. Matérias-Primas
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 27
Outros dos componentes principais do vidro são o óxido de sódio, obtido
a partir do carbonato e do sulfato de sódio, o óxido de cálcio, fornecido a partir
do carbonato de cálcio e o óxido de magnésio. Também se podem encontrar
alguns vestígios de potássio e alumínio [39][40].
No gráfico seguinte (tabela 1) são apresentadas as quantidades relativas
de cada um destes componentes no vidro.
Como já foi abordado na introdução no início deste capítulo, o processo
de formação do vidro baseia-se no aquecimento a elevadas temperaturas da
mistura constituída pelas diferentes matérias-primas do vidro e pelo seu
posterior arrefecimento que é efetuado de forma rápida [39].
Numa primeira fase, dá-se a dosagem e a mistura das diferentes
matérias-primas do vidro. Em seguida, esta mistura é homogeneizada e cozida
num forno construído em material refratário. Nesta fase é acrescentada à
mistura uma massa fundente e a temperatura é elevada até aos
1200ºC/1600ºC de acordo com a composição exata da mistura [42][43][44].
3.3.4. Processo de Fabrico
72%
14%
9%
4%
0,7% 0,3%
Componentes do Vidro
Sílica
Carbonato de Sódio
Óxido de Cálcio (CaO)
Óxido de Magnésio (MgO)
Alumina
Óxido de Potássio
Tabela 1- Composição do Vidro [41]
(SiO2)
(Na2CO3)
(Al2O3)
(K2O)
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Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 28
Após a mistura fundir completamente, a temperatura do forno desce até
aos 800ºC. Nesta fase a mistura fica pastosa o que lhe permite ser moldada e
também definir a espessura do vidro [42][43][44].
Posteriormente ocorre o recozimento e o Tratamento das superfícies do
vidro. Nesta fase a temperatura decresce rapidamente e é aplicado um
tratamento térmico ao vidro que tem como objetivo homogeneizar toda a massa
vítrea [42][43][44].
Finalmente, o vidro é inspecionado com a finalidade de se verificar se
existe algum defeito no produto final [42][43][44].
Na figura que se sege é ilustrado o processo de fabrico do vidro plano,
sendo as primeiras cinco fases deste processo bastante semelhantes as fases
do procedimento de fabrico de vidros de relógios.
Ilustração 11 - Processo de Fabrico do Vidro [45]
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 29
A maior parte dos vidros dos relógios são cobertos por um tratamento
antirreflexo duplo (interior e exterior), o que permite uma melhor visibilidade.
Dependendo da qualidade do relógio, o vidro também recebe um
tratamento de endurecimento, de modo a que este se torne mais resistente a
riscos [46].
O termo “vidro de relógio” refere-se essencialmente à proteção
transparente presente na parte superior da caixa do mesmo.
Dos vários tipos de materiais utilizados no fabrico de vidro para relógios,
existem três que se sobressaem devido à sua grande utilização: Acrílico, Vidro
Mineral e Vidro de Safira. A escolha destes materiais prende-se com a
qualidade do relógio [47].
Cada um destes materiais tem as suas vantagens e desvantagens, pelo
qual serão apresentadas a seguir as suas particularidades.
Acrílico “Vidro de Plástico”
Na verdade, o acrílico não é um vidro mas sim um plástico. É o material
mais barato e é bastante resistente, flexível e transparente. Embora o acrílico
não se quebre, devido a ser bastante leve e flexível, este risca-se facilmente.
Este material é bastante utilizado em relógios para crianças [47].
. Vidro Mineral
O vidro mineral é a forma de vidro mais utilizada em relógios. Este tipo
de vidro passa por um processo de tratamento feito através de altas
temperaturas ou produtos químicos, com a finalidade de torná-lo mais
resistente a riscos. Mesmo sendo um vidro bastante resistente, a sua quebra
3.3.5. Vidros de Relógio
Diferentes tipos de “vidros” de relógio:
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 30
pode interferir com a estrutura interna do relógio pois este material parte-se em
pequenas porções de vidro, que se podem alojar entre as engrenagens do
relógio e assim danificar o seu funcionamento [47].
Vidro de Safira
Os vidros de relógios mais resistentes são feitos a partir de uma mistura
de safira sintética ou genuína e vidro, sendo usualmente a safira sintética a
mais utilizada. Este tipo de safira é feito a partir de óxido de alumínio
cristalizado [47].
A Safira tem dureza 9 na escala de Moh, (escala que mede a dureza
relativa de todos os materiais) situando-se apenas atrás de diamantes, cuja
dureza mede 10. Devido a esta característica é o vidro menos provável a
quebrar-se ou a ser riscado [47].
Este material, embora extremamente resistente, tem um custo bastante
elevado sendo por isso utilizado em relógios de luxo. Este custo prende-se com
a elevada resistência do material, dado que é necessário o uso de diamantes
para cortar e modelar a safira [47].
Marcas de renome como Citizen ou Seiko geralmente utilizam vidro de
safira nos seus relógios.
A história das engrenagens remonta aos tempo pré-bíblicos, onde uma
carroça denominada “Carroça chinesa apontando para o Sul”, supostamente
utilizada para atravessar o deserto de Gobi, possuía engrenagens rudimentares
[48].
3.4. Engrenagens do Relógio
3.4.1. Breve História
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 31
É também possível observar em bastantes desenhos de Leonardo da
Vinci arranjos de engrenagens [48].
Após a revolução industrial, as
engrenagens deixaram de ser construídas
por materiais como a madeira (fig.12) e
começaram a ser produzidas por materiais
muito mais resistentes, os materiais
metálicos [48].
As engrenagens são usadas em milhares de dispositivos mecânicos,
sendo que estes elementos rígidos são usados na transmissão de movimentos
rotativos entre eixos. Esta transmissão deve-se ao contacto entre os dentes
que constituem a engrenagem [50][51][52].
O conceito engrenagem é usualmente empregue para designar a
transmissão, sendo que esta é constituída por dois ou mais elementos. No
contacto entre duas engrenagens consegue-se distinguir o pinhão
(engrenagem menor) e a coroa (engrenagem maior). Esta relação tem apenas
a ver com as suas dimensões
[50][51][52].
Para que haja o movimento de
rotação as rodas têm de estar
engrenadas (fig. 13), isto é, os dentes
de uma engrenagem têm que encaixar
nos vãos dos dentes da outra
engrenagem [50][51][52].
3.4.2. Princípios Básicos
Ilustração 12 - Engrenagem de Madeira [49]
Ilustração 13 - Rodas Engrenadas [53]
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Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 32
As engrenagens, apesar de realizarem diversas tarefas importantes, têm
principal importância nos equipamentos motorizados, pois fornecem uma
redução na transmissão. Por exemplo, num pequeno motor girando a grande
velocidade, essa redução é essencial pois embora este consiga proporcionar
energia suficiente ao dispositivo, não é capaz de fornecer a força (torque)
necessária [50][51][52].
Sendo elementos rígidos, a transmissão tem de respeitar certas
características. A fundamental tem a ver com a velocidade entre pontos em
contacto durante a transmissão do movimento. Esta velocidade tem que ser
igual, pois variações na velocidade provocariam perda de contacto ou
travamento [50][51][52].
“Em qualquer engrenagem, a relação é determinada pelas distâncias
que vão do centro das peças até o ponto de contacto. Por exemplo, num
dispositivo com duas engrenagens, se uma delas tiver o dobro do diâmetro da
outra, a relação será de 2:1” [50].
A distância do centro da engrenagem ao ponto de contacto tem de ser
sempre constante, só assim é possível, por exemplo, deslocarmo-nos num
carro a velocidade constante. Se essa distância fosse variável, isso seria
impossível. No entanto, as engrenagens mais modernas possuem um perfil de
dentes denominado de involuta. Este perfil tem uma característica muito
particular pois ele consegue que engrenagens em que a distância do centro até
ao ponto de contacto é diferente, mantenham uma
relação de velocidade estável. Isto deve-se à forma
dos seus dentes [50][51][52].
Ilustração 14 - Conjunto de
Engrenagens [54]
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Engrenagens de dentes retos
As engrenagens de dentes retos (fig.15) são o tipo mais comum de
engrenagens, e são as usadas nos relógios de bolso. Elas possuem dentes
retos, paralelos aos eixos e transmitem potência entre eixos paralelos [55][56].
No entanto, estas engrenagens não são usadas nos automóveis pois
quando os dentes encaixam existe uma colisão e esse impacto provoca muito
ruído. Elas são utilizadas em muitas outras máquinas, como a máquina de
lavar roupa [55][56].
Outro tipo de engrenagens [55]:
Engrenagens helicoidais
Engrenagens parafuso sem-fim
Pinhão e cremalheira
Engrenagens cónicas
Engrenagem planetária
3.4.3. Tipos de Engrenagens
Ilustração 15 - Engrenagens de Dentes Retos [57]
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Equipa 1M4_03 Projeto FEUP 34
O principal processo de fabrico utilizado na produção de engrenagens é
a maquinagem (fig.16), mais concretamente a fresagem.
A maquinagem é um método em que o material ganha forma através de
um processo de remoção de material. Para isso utilizam-se máquinas como o
torno, fresadora… Existem vários tipos de maquinagem: torneamento,
fresagem, furação, entre outros. Este processo é indicado para produzir peças
que não exijam muitos detalhes. No entanto, este processo não é indicado na
produção de grande número de peças [58].
Na produção das engrenagens utilizam-se materiais metálicos com boa
resistência, elevada rigidez, boa resistência ao desgaste, alta resiliência,
resistentes à corrosão, custos razoáveis, entre outras. Sendo que os materiais
normalmente usados são o aço, ferro fundido, ligas não-ferrosas e polímeros
(nylon) [60].
3.4.4. Processos de Fabrico e Materiais
Processo de fabrico:
Materiais:
Ilustração 16 - Processo de Maquinagem [59]
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Ao contrário do que pode aparentar, o uso de pedras preciosas em
relógios de bolso não visa a sua decoração exterior, mas sim otimizar o seu
funcionamento. A utilização de joias é extremamente útil e permite que as
superfícies em determinados pontos sejam mais lisas, duras e resistentes,
reduzindo o atrito no funcionamento do relógio e consequentemente
aumentando a sua eficiência [61] [62].
Contudo, as joias utilizadas não são naturais, mas sim sintetizadas
industrialmente a partir de sulfatos de alumínio e de amoníaco, recorrendo a
tratamentos químicos, mecânicos e térmicos. Após este processo de formação
é necessário aplicar técnicas de polir diferentes, consoante o aspeto final que
se deseja que a joia tenha [62].
A utilização de peças de joalharia nos relógios condiciona diretamente a
sua gama: quanto mais pedras preciosas este apresentar, maior será o seu
preço e a sua qualidade. Os relógios podem ter sete, onze, quinze, dezassete,
dezanove, vinte e uma ou vinte e três joias de tamanho milimétrico, sendo que
cada uma delas é colocada num local específico do mecanismo, consoante a
função que desempenha na otimização do funcionamento do relógio [62].
No funcionamento do relógio é igualmente indispensável a utilização de
lubrificantes que obedecem a critérios específicos. Em relógios de bolso são
aconselhados, de uma forma geral, lubrificantes sintéticos de baixa viscosidade
e resistentes à oxidação e degradação, apesar de existirem diferentes tipos
consoante a parte do relógio onde vão ser introduzidos [63].
A aplicação dos lubrificantes é feita recorrendo a ferramentas
específicas de elevada precisão e é necessário muito rigor nesta fase, visto
que exageros poderão comprometer o funcionamento dos componentes (nos
relógios de bolso, o excesso de lubrificante é mais prejudicial que o défice) [64].
3.5. Pedras preciosas
3.6. Lubrificantes
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Como conseguimos constatar ao longo da realização do trabalho, os
relógios sofreram uma grande evolução ao longo da história da humanidade,
adaptando-se sucessivamente às necessidades das diferentes épocas.
Os materiais e os componentes utilizados na produção dos relógios
foram também evoluindo tendo em vista melhorar não só a resistência deste,
mas também o seu aspecto visual e até mesmo o seu desempenho.
Outra das conclusões a que chegámos através da pesquisa efectuada é
que o funcionamento dos relógios, mais concretamente do relógio de bolso, é
um processo bastante complexo que assenta na utilização de engrenagens.
Este trabalho permitiu-nos também contrariar algumas das ideias pré-
definidas acerca dos relógios de bolso. Embora estes já não sejam usualmente
utilizados como instrumento de medição de tempo, este tipo de relógios é
agora encarado pela sociedade como um objecto de colecção, possuindo
assim um grande valor.
Conclusão
Como se Fabricam Relógios? Relógios de Bolso MIEM
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