花田洋刀具制造工艺和细节分析
1. 刀具制造过程
我解释一下刀片主要部分的成型过程。Rockstead的所有用来生产加工刀具的工具和器械都在同一个厂房里。技术人员首先做一个刀模,再用专用测量工具量得该刀模所有的三维参数。根据这些参数,CAD软件生成三维CAD制图,然后CAM软件再将生成图转成车床可读取的数据。数据输入车床后,车床对相关刃材进行高精度三维加工成型,包括生成刃型。然后是热处理,这一步经过特殊设计,以保证热处理后刀子不会出现扭曲变形。热处理完成之后,下一步就是关键而耗时的人工研磨了。初级研磨采用砂纸水磨。砂纸的目数渐次增加,比如400,600,800,1200,2000。研磨過程中必须避免在刃面引入任何划痕,否则将导致返工重磨。砂纸水磨完成后,再对刃面进行精细抛光。最后用软皮革进行超精细研磨,以产生完美镜面,而刀尖的超级完工度则由Rockstead发明的某种特殊工具实现。整个研磨及镜面处理过程几乎需时一个月!这时,根据刀刃所用的钢材,有选择的进行表面处理,比如在非不锈钢的刀刃上淀积3微米的类钻碳(DLC)、或钛铝(TiAln)或钛铬(TiCr),以提高刀锋强度并保护镜面抗锈蚀。
2. 刃型
Rockstead对刃型的选择基于这样一个原则:刀刃必须既锋利又强壮。于是他们采用了传统日本刀上使用的HONZUKURI(蛤刃)和KATAKIRIBA(一面凸磨一面平磨)刃型。实践证明,这样的刃型性能卓越,但加工過程费时而昂贵。通过对刃角与锋利度及保持性之间关系的精心研究,Rockstead又开发出了具有自己特色的SHINOGIZUKURI(类似平磨)刃型。采用SHINOGIZUKURI刃型的刀,刃根处的开刃角度为30度,然后连续渐变到刀尖处的24度,这样受力比较大的部位刃角也比较大,而受力相对较小的部位刃角相应较小,于是刀刃的锋利度和强壮度得到了很好的兼顾。这种刀身角度技术符合人体工程学设计,并且刀具的锋利度也是极受用户欢迎的。
3. 镜面处理
我们通过显微镜来观察普通刀具,在镜头下这些刀具的刃部看起来就像是带齿刀的锯齿。在长期的研究下,我们确定一把刀具会出现缺口的主要原因就是在于这些容易被人疏忽的突起,所以我们明白一把好的刀具边缘必须像一个完美的镜面。在平常你抚摸Rockstead刀具的时候,你就会有一种不同的感受,并且你可是尝试用其切分纸张,来确认其无与伦比的锋利度。
4.钢材
Rockstead使用得最多的两种钢材是YXR7和ZDP189,这两种非常适于制作高级刀具的钢材都由日立金属有限公司生产。
YXR7属基体高速工具钢(matrix type high speed tool steel,具体碳元素含量不详),经恰当热处理之后,可以达到高至HRc65的硬度及同时极高的韧性。YXR7的此等优良属性,保证了前面所述“竹与纸”这样的“神话”能被Rockstead的刀子实现。不过YXR7相当不易加工,并有易锈的缺点。为了克服YXR7易被锈蚀的问题,Rockstead采取了两个措施:一是对刃面进行镜面处理,二是在YXR7表面淀积高硬薄膜,比如类钻材料、钛铝膜或者钛铬膜。即便如此,使用完YXR7制成的刀,最好还是及时用布将刀擦净,以多一道防锈保险(记住,使用和磨刀都会造成刀锋附近涂层的磨损!)。
ZDP189(粉末不锈钢)是一种专门用作刀具生产的高碳不锈钢。由于其中碳元素含量相当高,因而能够实现极高的硬度,甚至能达到HRc67,这种钢材汇集了先进的纳米技术。我们使用ATS34夹ZDP189的包钢或是单纯的ZDP189钢。请不要用这把刀处理放在盘中的食物,因为两者的高硬度会造成刃口损伤。
Rockstead似乎并不满足于YXR7和ZDP189的优良性能,他们想要找到一种硬度和耐磨性都要高于YXR7的超级钢,于是粉末高速工具钢HAP72吸引了他们的目光。HAP72中碳元素含量高达2.1%,钨、钼、钴的含量都在8%以上,耐磨性惊人,硬度更是达到了惊世骇俗的HRc70!基于HAP72的原型刀已经完成,但由于造价过于高昂,量产及销售被延后。
5.功能
我们正在世界各地展示Rockstead的刀具。使用ZDP189刀不断切削φ25毫米粗的马尼拉1000以后,仍然能轻松的切开纸本,由于这把刀的硬度达到了HRC67,所以其能展示出的保持性是非常棒的。而使用YXR7钢材的刀具,你可以在切削干竹后轻松切开纸张,而马尼拉绳子切割次数降低到500次。美国《战术刀》连续3个月使用我们的刀(甲虫beetle DLC)切割纸板进行实验,实验结束后他们在文章中说,刀具的锋利度保持没变。
6.刀身划痕处理
如果Rockstead刀具出现缺口的话,您个人是难以修复的。这是需要费用的,当我们收到刀具和运输费用后我们会对此进行估测。如果你决定不接受缺口处的修复,我们将重新将刀片进行研磨并寄回。当然,这样的研磨维修是免费的。
7.涂层
Rockstead的涂层总的来说分两大类,一类是类钻涂层,另一类是含钛薄膜。
类钻涂层(DLC coating, Diamond-like carbon coating)厚3微米,呈偏黑色,碳涂层的淀积在500摄氏度的真空蒸发腔中完成,涂层硬度可以达到维氏Hv1800。实践证明,表面的DLC涂层可以有效保护YXR7刃,使其不易锈蚀并令刀锋更加强壮,同时,增添刀子的冷峻之美。由于YXR7钢材的硬度很高,即便YXR7刃受到外力冲击,其表面的DLC涂层也不致龟裂或脱落。
含钛薄膜(HPC,hyper coating)也厚3微米,分两种,一是钛铝(TiAln),另一是钛铬(TiCr),其中钛铝薄膜大致呈现淡紫色,而钛铬是无色至淡蓝(由于资料有限,这点不是十分确定!)。含钛薄膜的硬度要高于类钻涂层,可以达到Hv3000,这个硬度值甚至大于玻璃台板!由于YXR7的回火温度是580摄氏度,所以不必担心500摄氏度下的膜淀积会对刀刃产生任何不良影响。
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