关于磨刀的问题,网上流传的方法和经验很多,但大多都是描述如何把刀磨得尽可能锋利、美观,对更重要的保持性却鲜有涉及、或语焉不详。 在上一篇中,较为详细地介绍了如何将刀具磨锋利的相关理论和技术。本文拟采取理论和实践相结合的方法,从分析影响保持性的因素入手,在保证锋利性的基础上,寻找提高刀具保持性的方法和技巧,希望能对您有所裨益。
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一、为何普遍不重视保持性
锋利的刀具令人赏心悦目,并可带来极大的震撼、满足和成就感,以至唯锋利主义者甚众,各种研讨文章犹如汗牛充栋,然而由于种种原因,关注刀具保持性的却寥寥无几,应者近无。对保持性的认知和研究严重滞后于刀具的发展,愚以为主要有以下三个方面原因。
1.行业短视
对大多数用户而言,确定刀具的用途后,通常根据品牌、外观和锋利性选购相应的刀具。为顺应这种需要,多数刀厂也把锋利性作为第一追求,至于保持性,其定义就很含糊,又没有统一的行业标准,大多敷衍。这一点上,进口刀具的表现要好得多,其严谨务实,在材料和热处理方面也相当到位,比国刀耐用也就不奇怪了。
2.技术障碍
提高保持性,需要照顾到多种因素,是一件非常细致,特别费时费力的工作,这是流水线生产所不能容忍的,因此,刀厂只能选择性处理。
3.手工刃磨技术严重滞后
近百年以来,刀具获得了飞跃式发展,而手工刃磨技术却没有多少进步,不能反向促进刀厂改进刃磨技术。
二、影响保持性的因素
刀具的保持性不佳,大多被归咎于材质和刃角这两个因素。经过大量研究和对比测试,发现刃形、刃纹和瑕疵等因素对保持性的影响也不容小觑。
1.材质
“好钢要用到刃上”,材质的档次直接决定了刀具的品位,适当的硬度、良好的韧性和优异的耐磨性是保持性的重要保障。
2.刃角
不同材质、用途的刀具,刃角也不相同,合适的刃角是高效工作和保持性良好的重要条件。刃角过小,易卷刃、崩刃,刃角过大,则锋利性不足,降低工作效率。
3.刃形
刀刃形状对保持性的影响主要表现在如下三个方面。
⑴ 实际刃形与理想不符——虚刃
平整的油石紧贴刃面以恒定角度摩擦时,由于刃部的弹性变形,越靠近劈尖的部位向另一侧偏移量也越大,对应的磨削力越小,磨削率就更小,因此可将刃口磨到极薄的程度,但另一
方面,会使劈尖附近的刃面失真,甚至变成明显的凹面,实际刃角大幅减小。如下图所示
在上图中,刀刃的理想轮廓线由两条直线(图中虚线)相交而成,理论刃角30。,实际的轮廓线则是两条内凹的曲线组成,实际刃角只有15.7。,显然无法满足保持性的要求。为描述方便,将超过理想轮廓线的那一部分劈尖称为虚刃,取“虚弱的刃”之意。实际上,早在锋锐区形成以前,虚刃就已经形成并开始发展,而随着刃口半径持续减小,不均匀磨削越发严重,虚刃得以更快扩展,此过程中操作力度通常较大,所以虚刃的瑕疵通常很严重。
虚刃是由于磨削率不均匀造成的,不易完全避免,但可以在后期处理,以尽量减轻其危害。降低局部切削力、防止过度磨削是减弱虚刃的重要途径,其严重程度与以下因素密切相关。 ① 刃角
刃角越小,刃部越有弹性,越容易产生严重的虚刃。 ② 力度
力度越大,刃部各处磨削率的差异更大,虚刃越严重。 ③ 角度
手法不稳定,或者油石凹陷,则刃磨角度变动较大,不易产生虚刃,但是会将刀刃磨圆、磨钝。 ④ 磨料
油石不够锋利时,刃口的磨削率很低,而刃面其他部位磨削力和磨削率都较大,所以会产生很严重的虚刃。当刀具比较坚硬时,建议使用柔软而锋利的油石(比如绿碳油石、浆石、水砂纸),以增大刃部与油石的实际贴合面积,减小磨削力,提高磨削率。
红宝石油石是一种很好的精磨材料,锋利而且平整、磨削力小,磨削率高,可以产生很高的锋利度。 ⑤ 刃体材质
黏度高、塑性强的刀具,比较容易产生虚刃。黏度高,则摩擦力大,磨削力和磨削率都大;塑性强,则刃口极易发生塑性变形偏向一侧,造成被磨削的全是刃口以外的部位,从而产生严重的虚刃。 ⑥ 过度磨削
刃口越薄,磨削率差异也越大,持续磨削时间越长,虚刃也越严重,当磨削率趋于一致时,虚刃不再扩展,代之以持续出现毛边。
虚刃从本质上讲,是一种被磨平而导致刃角变小的刃口,如果和理论刃角接近,而且瑕疵较小,对保持性影响不大,但是如果差距过大,就会十分虚弱,极不耐用。 “微锋”的实质就是虚刃,可以产生极高锋利度,可以刻意制造。 产生虚刃的部位,一般在刃口至附近几十至几百微米的范围内,特别严重时可以达到几毫米,只有当刃磨角度较小时,虚刃较严重时才能用肉眼观察到,这是虚刃被忽略的主要原因。
⑵ 偏锋
两侧刃面不对称,形成偏锋,受力不对称,容易向一侧偏斜,刃口承受的侧向力较大,对保持性不利。
⑶ 刃面对称性不一致
刀刃相邻部位的对称性不一致,为蛇形受力,各处剪切力较大,不仅增大切割阻力,刀刃容易变形或缺口,对保持性影响也不利。 4.刃纹
刃纹通常是指利用热处理或化学方法在刀刃上形成的花纹,但在本文中,刃纹特指由磨痕形成的纹路,磨痕中凹陷的部分为刃纹的槽,而相邻两个槽之间的部分为刃纹的棱。刃纹的强度具有明显的方向性,它为刀刃的损坏提供了裂口和裂纹,并且伴随着刃面划伤、刃缘缺口等缺陷,所以对保持性的提升是不利因素。刃纹的槽和棱的尺寸通常与刃口半径同处一个数量级,相差在几倍以内,刃纹越粗,对刃口的保持性影响也越大。
⑴ 刃纹对劈尖不同部位的影响
由于刃部的弹性缓冲作用,越靠近劈尖的部位,刀身越薄,磨削力越小,刃纹对强度的影响也越大。假定刃纹尺寸与刃口半径相当,按影响程度不同,拟将劈尖粗略划分为五个区域,如下图所示
区域I为影响最大的区域,大致0≤L≤2r。本区域包含了刃缘,刃体极薄,刃纹的槽和棱对刃口强度的影响极大,如果处理不当,刃口保持性特别差,即使推纸或刮毛,也会使卷刃或缺口。但是由于该区域过窄,肉眼不可见,操作难度最大。
区域II为影响很大的区域,大致2r﹤L≤6r,刃体仍然很薄,刃纹对该区域强度影响很大,如果处理不当,该区域将不能有效支撑区域I,即使正常使用刀具,也容易造成卷刃或缺口。该区域仍然很窄,肉眼不能或只能看到部分区域,操作难度较大。
区域III为影响较大的区域,大致6r﹤L≤18r,刃体逐渐变厚,刃纹对该区域强度的影响逐渐减弱,但如果处理不当,局部受力较大时,容易从刃纹处撕裂,造成严重的卷刃和缺口现象。 区域IV为影响一般的区域,大致18r﹤L≤54r,刃体已经较厚,但如果处理不当,当受力很大时,容易从刃纹处撕裂,造成严重的卷刃和缺口现象。 区域V为影响很弱的区域,大致L﹥54r,刃体已经很厚,刃纹应符合美观和操作省力的要求。
⑵ 刃纹的基本类型及其影响
刃纹按其形态,可分为单纯刃纹和复合刃纹,单纯刃纹有纵刃纹、横刃纹和斜刃纹,复合刃纹也称X刃纹,由单纯刃纹复合而成。纵刃纹是最合理的,斜刃纹次之,而横刃纹和X刃纹则是有害的。
① 纵刃纹
相互平行,并且与刃口垂直的为纵刃纹,以下为纵刃纹显微 图像。
由于纹路与刃口受到的切割阻力同向,所以纵刃纹具有很强的支撑能力,有利于提高保持性。上图为某驰名刀具的刃纹显微图像,其他品牌也广泛采用。
② 横刃纹
相互平行,并且与刃口平行的为横刃纹,以下为横刃纹的显微图像。