в чем измеряется острота лезвия
Способы определения остроты лезвия
Для определения остроты лезвия можно использовать следующие способы: по теневой полосе (рис. 9); с помощью слепков (оттисков), полученных с режущей кромки (рис. 10); подбором переносного типа (рис. 11).
Сущность первого способа достаточно понятна из рис 9. Внешней подсветкой режущих элементов добиваются наиболее четкого перехода от тени к свету при переходе от передней и задней граней к режущей кромке (лезвию). В этом случае при рассмотрении в микроскоп режущая кромка будет наблюдаться в виде темной полоски. Ширина полоски измеряется по шкале окулярного микрометра.
Рис. 9. Схема определения величины затупления лезвия по ширине теневой полосы: 1 — объектив микроскопа; 2 — осветитель; 3 — направление световых лучей; 4 — режущий инструмент; 5 — лезвие
Способ слепков заключается в том, что режущую кромку инструмента вдавливают в свинцовую или алюминиевую пластинку (рис. 10, а). Полученный отпечаток рассматривают в микроскоп, зарисовывают или фотографируют при увеличении в 100—200 раз. На рисунке или фотоснимке увеличенного отпечатка измеряют радиус окружности, которая будет касаться обеих сторон угла и вершины его дуги. Радиус этой окружности будет радиусом закругления лезвия, но увеличенным в принятое число раз (рис. 10, в).
Рис. 10. Схема получения свинцового слепка для определения радиуса закругления режущей кромки: а — положение пластинки на инструменте; б — пластинка после вдавливания в резец; в — оттиск профиля в увеличенном виде
Точность определения во многом зависит от правильности снятия отпечатков. Очень важно, чтобы свинцовая или алюминиевая пластинка в момент внедрения в лезвие была строго перпендикулярна к нему (рис. 10, а). Для обеспечения этого условия используют какое-либо простое приспособление. Оба способа определения затупления находят применение, но они трудоемки и выполняются обычно в лабораторных условиях.
Для определения остроты режущей кромки непосредственно в заточных участках был предложен (К. И. Демьяновским) простейший переносный прибор (рис. 11).
Рис. 11. Схема прибора для контроля остроты режущей кромки
Принцип работы прибора основан на том, что проводник в полиэтиленовой изоляции помещают между кромками эталонного (заточенного до требуемой остроты) и испытываемого резцов, один из которых прорезает изоляцию до металлического стержня, замыкая при этом электрическую цепь. Первым изоляцию прорезает резец, заточенный более остро. Если первым прорежет изоляцию эталонный резец, острота лезвия проверяемого инструмента меньше требуемой.
Прибор состоит из корпуса 1, двух направляющих 2, соединенных заклепками или винтами 3 с корпусом, пластинчатой пружины 4, прикрепленной к направляющей 2 винтами 5 через планку 6. Между направляющими фигурными планками помещается резец-эталон 7, который удерживается пластинчатой пружиной 4. Резец-эталон перемещается навстречу проверяемому ножу 13 при вращении винта 8. Сигнал о касании лезвия к проводнику 14 после прорезания изоляции дают лампочки 10 и 9 в зависимости от того, какой резец первым коснется металла. Лампочки питаются от батареи 11. Детали 1 и 2 изготовляют из эбонита или другого изоляционного материала. Для удержания прибора на инструменте служит ручка 12. Необходимо, чтобы у проверяемого и эталонного ножей были одинаковые углы заточки и шероховатость поверхностей, образующих режущую кромку. При контроле следует производить два-три измерения в одном измеряемом участке лезвия.
Таким образом, существует несколько способов контроля остроты подготовленного лезвия инструментов. Некоторые из них сложны для практического использования, поэтому необходимы такие рекомендации по режимам и технологии заточки, которые гарантировали бы получение необходимой остроты резцов при выполнении всех других требований качественной заточки.
Кто такой Уилбур Сковилл и как устроена его шкала жгучести
Сегодня 155 лет со дня рождения Уилбура Сковилла, придумавшего шкалу жгучести. Острые соусы становятся все популярнее, превращаясь в элемент поп-культуры, а значит, и о шкале Сковилла говорят все чаще. Впрочем, многие не вникают в ее суть и используют для элементарного сравнения — соус на 5000 сковиллей слабее соуса на 100 000. Что еще нужно? Но мы, интеллектуалы, разберемся, что стоит за этими цифрами, как их получают и кем вообще был Сковилл.
Уилбур Сковилл был выдающимся химиком и фармацевтом
Родился Сковилл в Коннектикуте. В науке он за свою жизнь добился достаточно. Был профессором в Массачусетском колледже и всяких научных наград собрал немало. Сковилл также работал на компанию Parke-Davis в Детройте. Это одна из старейших фармацевтических компаний в мире, одно время — крупнейшая. Parke-Davis построили первую в истории фармацевтическую лабораторию для проверки и испытания новых лекарств. В общем, площадка для исследований у Сковилла была хорошая.
Еще Уилбур Сковилл известен как минимум двумя научными трудами. Он написал книгу «Искусство смешения, учебник для студентов и настольная книга для фармацевтов, в рецептурном отделе» — в обучении фармацевтов она использовалась аж до 1960-х годов. Также его руке принадлежит труд «Экстракты и парфюмы». Так что после себя он оставил не только шкалу жгучести.
Уилбур Сковилл
Сковилл первым замерил жгучесть перцев
Созданием шкалы жгучести он занялся как раз во время работы в компании Parke-Davis. Результат под названием «Органолептический тест Сковилла» он представил в 1912 году. Важно отметить, что исследования Сковилла основывались на замере содержания капсаицина — вещества, отвечающего за жгучесть капсикумов, стручковых перцев. В черном перце, к примеру, за жгучесть отвечает пиперин, а в хрене — синигрин. Так что оригинальная шкала Сковилла — это не универсальная мера определения жгучести.
Метод, которым Сковилл определял жгучесть сто лет назад, сегодня кажется довольно архаичным. Точность у него тоже не самая высокая. Сковилл брал образцы разных перцев и растворял их в спирте. Далее пятеро помощников пробовали получившиеся растворы. После каждой пробы в растворы добавлялась подслащенная вода, после чего дегустаторы их снова пробовали. Так продолжалось до тех пор, пока три из пяти помощников не подтверждали, что больше не чувствуют остроту. Если в изначальный раствор нужно добавить тысячу частей воды, то острота перца в растворе — 1000 единиц по шкале Сковилла.
Сегодня методика куда более точная. Для определения содержания капсаицина в перце используется хроматография — этот метод, кстати, был придуман русским ученым Михаилом Цветом. Однако и современную таблицу жгучести было решено назвать в честь Сковилла — все же он был первым, кто взялся что-то подобное подсчитать.
Оригинальная таблица Сковилла. Обозначается острота как SHU или ЕШС — единицы шкалы Сковилла. 577.000 SHU — самая высокая жгучесть, которую ученый зафиксировал. На сегодня самый острый перец называется Pepper X и его жгучесть составляет 3,18 миллиона SHU.
Что такое капсаицин
С тем, что он отвечает за жгучесть стручковых перцев мы уже разобрались, но какие еще у капсаицина свойства? В чистом виде это кристаллический порошок, крайне опасный для человека. Попадание капсаицина на кожу вызывает химический ожог. Ощущения при этом такие, будто кожу прижгли раскаленным металлом. Внутрь его в чистом виде употреблять, само собой, нельзя. В перцах же он не так страшен. Взрослому человеку нужно съесть за один присест более двух килограмм перцев средней жгучести, чтобы отхватить смертельную дозу.
Капсаицин полностью растворяется в спирте и совсем не растворяется в воде. Именно поэтому заливать холодной водой пылающий от «Каролины Рипер» рот — занятие бесполезное. Скорее, даже вредное, ведь вода может занести небольшие дозы капсаицина в дыхательные пути и уж тогда станет совсем худо. Расщеплению вещества способствует жир (в нем оно даже может растворяться), молоко (за счет содержания в нем белка казеина) и сладкие растворы. Поэтому Сковилл в ходе своего эксперимента сбивал остроту именно подслащенной водой. Хорошее мороженое — ультимативное средство для снятия остроты.
На свой 151-й день рождения Уилбур Сковилл даже удостоился собственного дудла от Google.
Разумеется, капсаицин используется не только для пищевого мазохизма. Его активно применяют в медицине — в согревающих настойках и обезболивающих пластырях. На его же основе делают перцовые баллончики и газовые пистолеты. Капсаицин в малых дозах также входит в состав отпугивающих средств для животных, а еще его используют в окраске кораблей. Вещество добавляется в краску, которую наносят на днища судов — это средство борьбы с моллюсками. Чистый капсаицин по шкале Сковилла, кстати, тоже можно оценить — его острота соответствует 15-16 миллионам SHU.
Как измеряют остроту лезвий?
Существует различное множество производителей лезвий для бритв, вариаций, типов и спецификаций самих лезвий. Самым первым и основным показателем лезвий является острота. Производители заявляют что те или иные лезвия обладают малой, средней или высокой остротой.
Обычный человек проверить остроту лезвий может лишь приобретя эти продукты и испытав их на себе, так как процесс бритья для каждого вещь ну уж очень субъективная.
На что опираются производители говоря об остроте лезвий?
Мне захотелось разобраться в этом вопросе и бороздя просторы интернета я наткнулся на сравнительную таблицу ресурса о бритье www.refinedshave.com/razor-blade-sharpness-summary/, в которой сопоставляются показатели остроты около 50-ти различных лезвий. Вот что забавно, в данной таблице чем выше значение тем меньшей считается острота лезвия.
Например, лезвия бренда Feather, которые признаются одними из самых острых, имеют значение остроты 32, а вот у достаточно мягких лезвий Derby Extra (Green) этот показатель составляет 53.
Мы со школы привыкли, что, чем выше выше цифра тем, выше тот или иной показатель. Но здесь ситуация особенная. так как измерить остроту лезвия самого по себе невозможно.
Мы не можем взять линейку или же супер точным оборудованием измерить ширину и угол режущей кромки чтобы объективно оценить остроту. Результат будет колебаться из за материала из которого изготавливаются лезвия и дополнительных покрытий, напылений и прочих модификаций.
Как придумали измерять остроту лезвий?
Решение оказалось достаточно оригинальным:
Измеряется не острота лезвия самого по себе, а количество усилий необходимых для перерезания конкретного объекта (самое главное чтобы во всех тестах этот объект был идентичен).
Как это работает:
Приборы, которые измеряет остроту лезвий, это, по сути, электронные весы, на которых закреплен объект. Сверху установлен механизм который надавливает лезвие, постепенно увеличивает силу давления на этот объект, тем самым перерезая его. В момент, когда объект разрезан, в граммах фиксируется приложенное на это количество усилий.
Теория заточки ножей. 1. Угол заточки
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.
Пример снимка с микроскопа с увеличением 10 000 крат режущей кромки после заточки камнем с зернистостью 20 000 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.
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.
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
При увеличении в 3000 крат можно увидеть, что твёрдый чешуйчатый слой состоит из нескольких слоёв. Его толщина порядка 5 микрон.
Каждый индивидуальный слой с толщиной меньше 1 микрона
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).
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.
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.
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.
Обратите внимание на свес заусенца кромки. Конечно, из-за наличия этого заусенца острота лезвия будет существенно ниже, чем без него. Увеличение на 30 000х.
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
Особенности заточки ножа
От чего зависит острота ножа?
Мы видим, что результативное качество ножа зависит от слаженной работы нескольких специалистов. К счастью, современная промышленность выполняет всю эту работу за нас, нам же остается только поддерживать инструмент в рабочем состоянии, что предполагает его своевременную и правильную заточку.
Заточка ножа
Заточкой ножа называют процесс формирования угла между режущими гранями лезвия. С помощью абразивного камня или иных приспособлений мастер формирует режущую кромку, которая представляет собой остриё угла между сходящимися плоскостями клинка.
То, под каким углом сходятся грани, определяет остроту лезвия. Однако не все так просто. В зависимости от назначения инструмента могут понадобиться различные углы заточки, и о них мы хотим рассказать в следующей главе.
Особенности заточки ножа. Углы
Ножи бывают разные. Одни предназначены для разделки туш, другие для охоты или войны, третьи для резки древесины и так далее. Встречаются многофункциональные или универсальные образцы, которые могут выполнять две или несколько задач.
То, какими именно качествами будет отличаться режущая способность кромки, зависит от угла её заточки. Чем меньше угол, тем острее клинок. При этом режущая кромка будет тоньше, а значит, её прочность снизиться.
Найти правильное соотношение величины угла между режущими гранями кромки и его толщиной, формой и прочностью – сложная задача. Каждый мастер-оружейник решает её по-своему. За многотысячную историю развития клинков были выработаны стандарты углов заточки ножей в зависимости от их предназначения:
Основные элементы и параметры сечения клинка (рис. 1)
Рисунок 1 (комментарии)
Так или иначе, угол заточки режущих граней лезвия является самой главной характеристикой его остроты, прочности и, как следствие, назначения. Если говорить просто, то меньшие углы требуются для работы с мягкими субстанциями, а большие – для работы с твердыми (колка дров, отрубание веток). Кроме того, острота и другие свойства ножей зависят от параметров сечения их лезвий.
Особенности заточки ножа. Форма сечения лезвия
Существует три основных формы сечений клинков:
Остальные виды вторичны и являются производными от трех перечисленных типов сечения.
Клиновидное сечение
Классической формой считают простой клин. Его особенностью является тот факт, что плоскости лезвия сходятся и формируют заостренную кромку. При малых углах заточки можно добиться невероятной остроты лезвия, однако, если качество стали будет недостаточным, такое лезвие будет легко сминаться или крошится при соприкосновении с более-менее твердым материалом.
Варианты клиновидных сечений клинка (рис. 2)
Рисунок 2 (комментарии)
Распространённая разновидность клиновидных лезвий сочетает в себе прямоугольный подвод и клиновидную кромку, то есть их сечение является плоскоконическим. Такие ножи можно встретить повсеместно.
Вогнутое сечение
Вогнутое сечение позволяет добиваться наиболее тонкой заточки. Значение угла кромки уменьшается с приближением к её острию, толщина лезвия в этой части также стремиться к нулю. Это и является главным ограничением в использовании классического вогнутого клина, ведь такой клинок крошится даже при разрезании мягкой древесины.
Варианты вогнутых сечений клинка (рис. 3)
Рисунок 3 (комментарии)
Другой недостаток вогнутой формы – это неглубокое проникновение в материал, так как лезвие резко расширяется по направлению к обуху. По этой причине вогнутый клин используется исключительно при изготовлении опасных бритв и считается «бритвенной» формой клинка.
Если мы сочетаем вогнутый клин у кромки с плоским прямоугольным сечением верхней части лезвия, то мы получаем, пожалуй, самую распространенную и удачную форму ножа. Такие модели производит подавляющее большинство современных компаний.
Выпуклое сечение
Варианты выпуклых сечений клинка (рис. 4)
Рисунок 4 (комментарии)
Мы разобрали главные особенности заточки ножа и некоторые нюансы правильной заточки клинков, и с этими знаниями можно качественно ухаживать за любимыми экземплярами!
В ближайшее время мы планируем выпуск серии материалов про заточку ножей, виды камней, рассмотрим различные заточные приспособления, устройства, а также подробнее расскажем о правке ножа в походных условиях. Следите за нашими публикациями. Удачи!