AppleWatch的三种材质与打造技术剖析解析.docx

Apple Watch 的三种材质与打造技术剖析作者 爱范儿 | 发布日期 2015 年 03 月 19 日 | 关于 Apple Watch 黄金版的材质之前就已经有不少传言，它所使用的并不是普通的 18K 黄金，而是经过特殊加工工艺的处理。JonyIve在后续接受外媒采访时也印证了这一消息，表示特殊的加工技术使得金原子的聚合更加紧密，从而使 Apple Watch Edition 版的金质外壳更加坚硬耐磨。而这仅仅是 Apple Watch 的材质和生产加工技术的一个缩影。一如既往，Apple Watch 的官方宣传影片更是着重强调了产品生产加工的细节，Atomic Delights?对影片中所展示的内容进行分析，为我们带来了更多信息。黄金Apple Watch Edition 上所使用的黄金有两种颜色，一个是接近金原色的黄，另外一种是玫瑰金色。两种款式的材质均为合金，在 18K 金中按照一定的比例混合了银、铜、钯，并调整出相应的颜色。影片中，JonyIve用他那中年人富有磁性的嗓音，动情地讲述了 Apple Watch Edition 所采用的 18K 黄金的与众不同之处：两倍于普通黄金的硬度，打消了人们对于 18K 金硬度和耐磨性上的疑虑。而古往今来，无数的炼金术师和冶金学家为了克服和弥补黄金固有的缺陷，几乎将它和元素周期表上的所有金属元素进行了一轮排列组合，以获得具有某种特性的合金。劳力士在日内瓦普朗莱乌特（Plan-les-Ouates）设立了一座室内铸造厂生产此类贵金属；御博（Hublot）则在 2011 年研制出防刮耐磨的「魔力金」。苹果的专利则显示它已经找到一种能够同时降低黄金的重量又能增加其耐用性的技术。影片显示，苹果似乎并没有使用什么独特的冶金技术，而是多了一道「加工硬化」程序，也就是增加 18K 金的硬度。加工硬化（Work Hardening）是金属加工的专业术语：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，会发生强度和硬度升高、而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬化。产生的原因是金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现错位的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面显微硬度的比值和硬化深度来表示。加工硬化最突出的一个结果就是金属的强度、硬度和耐磨性都会有大幅度的提高。坦克、牵引机的履带经常会用到加工硬化技术。影片中，黄金首先被加工成实心的金块，而不是手表的大致轮廓。然后透过专业的工具进行精细打磨，剔除瑕疵，用更专业一点的术语来说是差排（dislocations）。剔除瑕疵是另外一项非常精细的工作，如果你还是感觉冷却加工过于抽象的话，可以找一个长条状的金属片或是回形针，抓住两端来回掰，你会发现在来回掰动的过程中，要花费的力气会稍微有些增大，直到金属片最后断为两段。但在这其中一段时间里，你所作的工作可以称之为加工硬化，金属的某些特性在这一过程中发生了变化。把所花费的力气再增大数千倍，把金属片换成价值 5 万美元的金块，这就是苹果在加工硬化过程中所做的工作了。接下来，苹果用平面铣刀对黄金铸锭进行切削，将铸锭控制在一个特定的厚度，精确度可以达到 0.01mm。之所以要保证如此的精确度，是因为铸锭表面的不平整会直接影响到所加工部件的最终硬度。接下来是真正的压缩加工硬化流程，金属铸锭在滚压机下方经过数个来回，每次整体的厚度被压缩几微米。整个流程结束后，剩下的就是一块平整的高密度合金铸坯，硬度和厚度也都控制在了目标水平上。之后，苹果在影片中省略了不少流程，直接展示一个接近于 Apple Watch 轮廓的铸坯。上图中，铸坯还有加工过的痕迹，边角也更加强硬。在下面一张用超声波密度检测仪侦测瑕疵时，铸坯的内侧边角上已经被打磨出了斜面导角。也就是说苹果将铸坯从一台数控铣床（CNC）上挪到另外一台上，仅仅是为了给铸坯切割出导角？这是在影片中所发现的疑问，也不排除仅仅是为了影片拍摄的需要，苹果把流程做了一些调整。接下来的部分就是用超声波探测仪检测铸坯的密度，从而将不合格的产品剔除出去，严格来讲这应该叫做超声浸没探伤技术，对于一款消费级的产品来说，这一步骤常常会被省略掉，很多高级腕表也不例外。因为消费级的产品往往不需要如此高的精度，只有高强度持续工作的医疗植入式器械，以及飞机发动机中的旋转部件才会需要严格的探伤检测。这一过程不仅费时，需要有专门定制的设备，并且花费巨资。苹果对细节的苛求在这里可见一斑。上面的截图展示的是铸件通过中间的小孔被固定住，然后用专门定制的数控铣床将铸坯切削出全半径的边缘。另外，从图中可以清晰地看出苹果采用的是一个比较高的圆柱形工件夹具，所以极有可能使用的是五轴铣刀，右侧按键、Digital Crown（数字表冠）、麦克风孔也会在这一过程中切割成形。随后的影片中，