Теория заточки ножей. 1. Угол заточки

Опубликовано Дмитрий Ледовской 06.06.2019 0 Комментариев

Качество заточки режущей кромки определяется:

1. Толщиной режущей кромки и углом заточки ножа (физический предел для сталей порядка 50 нм или 0.00005 мм или 0,05 микрон). При этом необходимо соблюдать баланс между возможностями конкретной стали ножа и целями использования ножа.

2. Качеством полировки кромки. Рваная кромка тоже может быть тонкой и острой, но она будет гораздо быстрее тупиться.

3. Типом используемой стали. Не все стали позволяют сделать однородную по высоте и достаточно тонкую режущую кромки. 

В данной статье разберем и визуализируем представление о толщине режущей кромки ножей и угле заточки. Во второй статье перейдём к качеству кромки и ее шероховатости. И далее уже в третьем разделе разберем режущие свойства стали и её возможность создать и удерживать необходимую нам режущую кромку. 

Рекомендуем также к ознакомлению статьи:

 

 

Острота режущей кромки ножа

Посмотрите на 2 фотографии с микроскопа ниже. Оба ножа являются острыми. Однако, были заточены на камнях разной зернистости. 

Заточка ножа. Пример заточки на камне 20 000 единиц

Пример снимка с микроскопа с увеличением 10 000 крат режущей кромки после заточки камнем с зернистостью 20 000 единиц

Заточка ножа. Пример после заточки камнем зернистостью 1000 единиц

Пример снимка с микроскопа с увеличением 10 000 крат режущей кромки после заточки камнем с зернистостью 1 000 единиц

 

Толщину режущей кромки ножа удобнее оценивать при поперечном разрезе лезвия. 

Ниже на фото пример разреза лезвия, где угол заточки равен 19 градусов и толщина кромки на расстоянии 3 микрона от вершины составляет 1,65 микрона. Конечно, угол заточки напрямую связан с шириной режущей кромки на высоте 3 микрона. В некоторых случаях удобнее оперировать углом, в некоторых шириной кромки, поэтому далее будем стараться указывать два эти значения. 

Используя этот способ визуальной объективной заточки можно достаточно точно сравнивать результаты работы по заточке. 

Поперечный разрез лезвия для оценки качества заточки

Логичный вопрос почему была выбрана высота для измерения именно 3 микрона? Это минимальное значение, удобное в измерениях имеющимся прибором для контроля качества заточки. Конечно, можно выбирать любое другое значение высоты. Для бритвенной остроты ножа 3 микрона показалось оптимальным. Для ножей с целью нарезки продуктов, возможно, имело бы смысл использовать большее значение высоты. По сути ширина кромки на высоте 3 микрона показывает нам объем материала, который необходимо вдавить в продукт для начала его реза. 

Замер ширины режущей кромки 3мкм

 

Тест Падающего Волоса (Hanging Hair Test или HHT)

Существует множество тестов на остроту ножа. Один из них это тест падающего волоса. Есть несколько ньюансов его выполнения. Для начала заготовьте пучок волос длиной 40-60 мм и скрепите его со стороны корней. Помните, что волос не одинаковый по толщине от корней до кончиков. 

Тёмные волосы могут быть более твердые, чем светлые. Желательно тесты проводить на одних и тех же волосах. Для одного теста понадобится соответственно всего одна волосинка. 

Чтобы еще больше увеличить точность оценки результатов используйте увлажнённые волосы. Можно намочить пальцы и провести волос между ними и дать небольшое время влаге впитаться. Пересушенные волосы будут более ломкими. 

 

Уровень заточки HHT-0

Держите нож/бритву режущей кромкой вверх. Возьмите волосинку и плавно проведите ей перпендикулярно лезвия, держа волос достаточно близко к режущей кромке. 

Нож соответствующий уровню HHT-0 будет разрезать волос только при удержании рядом с режущей кромкой. Если взять волос на расстоянии 1-2 см, то реза не будет.  

 

Уровень заточки HHT-1

Отличие от HHT-0 в том, что держа волос на расстоянии 1-2 см от режущей кромки и проводя его перпендикулярно кромки вниз чувствуется, что волос зацепляется чешуйками за кромку, но остроты недостаточно для разрезания. 

 

Уровень заточки HHT-2

В отличие от HHT-1 рез волоса происходит глубже, но не до конца. Режущая кромка достаточно остра, чтобы строгать волос вдоль. 

 

Уровень заточки HHT-3

В отличие от HHT-2 остроты ножа хватает, чтобы произвести рез волоса, но факт реза происходит при достаточном давлении волоса на лезвие. Практически в конце момента опускания волоса вниз. 

 

Уровень заточки HHT-4

В отличие от HHT-3 момент реза происходит раньше, но все же требуется небольшое давление волоса на режущую кромку ножа. Часть волоса, которая будет отрезана сначала приподнимается, потом опадает.

 

Уровень заточки HHT-5

В отличие от HHT-4 острота ножа достаточная, чтобы разрезать волос сразу при касании. Отрезанный волос не приподнимается, а сразу опадает вниз. 

 

Структура волоса человека

При увеличении 500 крат уже можно увидеть твердый слой с чешуйками в поперечном разрезе волоса. Толщина человеческого волоса от 40 до 100 микрон

HHT test структура волоса

При увеличении в 3000 крат можно увидеть, что твёрдый чешуйчатый слой состоит из нескольких слоёв. Его толщина порядка 5 микрон.

HHT test чешуйки волоса для реза ножом

Каждый индивидуальный слой с толщиной меньше 1 микрона

HHT test увеличение чешуек волоса

 

Заводская заточка острых лезвий

Заточка лезвий одноразовых бритв.

Ниже пример съемки под микроскопом заводской заточки лезвия Feather Super Pro. Это профессиональное лезвие, является одним из самых острых.

Увеличение 400х Видим, что угол скоса режущей кромки 10 градусов, но у самого острия есть микроподвод на другой угол (см. ниже).

Заводская заточка лезвия бритвы

Приблизив саму кромку до увеличения 4000х видим, что угол микроподвода порядка 19 градусов. Также можно видеть, что лезвие идёт с защитным покрытием, которое стирается при первом использовании. 

Режущая кромка острого лезвия бритвы

Давайте посмотрим на это же лезвие под увеличением уже 10 000х. На расстоянии от вершины кромки в 3 микрона ширина режущей кромки составляет 1,4 микрона. 

Увеличение режущей кромки бритвы до 10 000 крат

 

Заточка лезвий одноразовых ножей.

Посмотрите на увеличение 10 000 крат разреза лезвия одноразового лезвия ножа Olfa. Лезвия Olfa достаточно острые для большинства строительных работ. 

Угол заточки составляет 41,5 градуса и ширина кромки на высоте 3 микрона составляет 2,3 микрона.

Заточка лезвий одноразового ножа Olfa

Обратите внимание на свес заусенца кромки. Конечно, из-за наличия этого заусенца острота лезвия будет существенно ниже, чем без него. Увеличение на 30 000х.

Заусенец при заточки лезвия Olfa

 

 

Агрессивность реза

 

Один из воспринимаемых пользователями ножей параметров заточки это агрессивность реза. Это не тоже самое, что и острота. Скорее это ближе к способности режущей кромки вцепляться в материал, который мы пытаемся разрезать. 

Физическое объяснение отличия агрессивной кромки и не агрессивной кроется в геометрии кромки. Агрессивная больше похожа на синусоиду, не агрессивная на прямую ровную линию. Соответственно можем сделать выводы, что площадь контакта агрессивной кромки с разрезаемым материалом выше. Однако, такая кромка является более хрупкой и быстрее становится тупой в результате отламывания выпирающих частей. 

Чтобы получить агрессивную кромку можно использовать движения абразива на кромку, при этом не будет формироваться заусенец и будет образовываться рваный режущий край. Во многом способность формировать агрессивную кромку и её удерживать зависит от качества стали. 

Метод заточки от Тодда предназначен для формирования не агрессивных, но супер острых кромок, способных проходить тест вплоть до HHT-5

 

 

 

Благодарим блог Todd Science of Sharp за предоставленные материалы для статьи

Комментарий