Керамические ножи и их заточка

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 13 сен 2023, 11:09 #1

Раньше думал, что циркониевую керамику бессмысленно обрабатывать электрокорундом.
Однако, какое-то время назад прочитал у Тодда Симпсона и посмотрел примеры, где он успешно делает кромку керамического ножа однороднее и тоньше на Шэптон Гласс 16.000 JIS (и далее показывает заточку на Шэптон Гласс 2000) и она делает то, что не в состоянии сделать оказались использовавшиеся им алмазы (гальваника).
При том, как оказалось, керамический мусат наоборот всё портит по понятным причинам, которые озвучивает и сам Тодд:

"керамическим стержнем - это катастрофа, поскольку фактически снижается острота лезвия. .. обработка основана на высоком местном давлении, создаваемом небольшой площадью контакта стержня, приближающегося под углом, превышающим угол скоса. Такое высокое латеральное давление просто отрывает верхушку быстрее, чем образуется микрофаска."

При том, направка на джинсе с пастой на основе оксида алюминия, также показала эффективность обработки кромки циркониевой керамики (!)

Статья по ссылке:
https://scienceofsharp.com/2018/02/24/ceramic-blades/

Да, ещё отмечу замечательный видеоролик уважаемого Kaciba о результате переточки ножниц, имеющих керамическое одно из полотен:
https://www.youtube.com/watch?v=Jl02n7pLrds
В комментариях ему задают вопрос о материалах, он отвечает уклончиво, но сообщает в ракурсе вопроса о заточке керамических ножей машинки для стрижки, что обработка выполняется на чугунном притире.

В общем, интересно, и я даже несмотря на своё отвращение к керамическим ножам, овощечисткам и прочему, решил кое-что опробовать с ними, тем более, что вопросов мне по ним задают немало.
Некоторая практика работы с керамикой у меня есть, но "отрывочная" и без систематизации. Видимо, пора восполнить пробел.
Скоро мне приедет "пациент" на пробы, по мере результатов буду делать обзоры..


Темы по данному вопросу на Ганзе:
https://forum.guns.ru/forummessage/224/512912.html
https://forum.guns.ru/forummessage/224/575095.html
https://forum.guns.ru/forummessage/224/581185.html

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 13 сен 2023, 11:10 #2

Приехал нож - дешёвый китайский керамический за 500 руб. Пока успел только его осмотреть, померять, сделать простейшие тесты на рез и несколько снимков.
Вот так он выглядит:

Изображение

У самого носика с одной стороны на фаске запил - промазали по кругу, видимо:

Изображение

Угол заточки плавает между 38 и 41 градусами полного угла.
Сведение померял, как обычно, "по оттиску" - получилось около 500мкм.:

Изображение

Cпуски вогнутые, фаски с некоторым намёком на вогнутость, что говорит о заточке на круге. Кромка для ножа эконом-класса "из коробки" более-менее приемлемой остроты, обыватели в отзывах пишут что "острая"))

Имеет толщину около 2-х мкм. (поскольку белая циркониевая керамика здорово отражает свет и рассеивает его, снимать контрастно неудобно, пришлось снять толщину кромки под некоторым углом, а не строго "в лоб", что из-за перспективы слегка делает её тоньше, поэтому всё, что после запятой, я округляю в большую сторону):

Изображение

Такой ракурс позволил и оценить край "площадки" кромки.
Для этой оценки я выбрал наиболее однородный участок клинка, что было не так просто - ситуацию с однородностью кромки покажу позднее, уже вечером не успел подготовить снимки к публикации.

Острота "гуляет" - ногтевой тест "по росту ногтевой пластины" показывает достаточно однородную кромку ближе к рукояти, и примерно с середины клинка к носику ситуация с однородностью всё хуже и хуже, на скруглении к носику - совсем скверно. Ногтевой тест "поперёк ногтевой пластины" показывает, что кромка в зоне наилучшей однородности наиболее тупая - еле-еле есть намёк на подтормаживание на некоторых участках. Торможение наблюдается на небольшом участке ближе к носику, где наиболее выражено скалывание кромки с одной из сторон и где и на самой кромке наиболее крупные сколы.

Как результат, бумагу нож режет, но со спотыканиями и запинками, туговато. Предплечье бреет плохо - тянет, тащит и пытается скорее "соскоблить" или "зацепить и оторвать" волос с руки со стороны клинка, где ребро между "площадкой" на кромке и фаской имеет довольно большой и выраженный угол - как на фото выше.

С другой стороны клинка несколько более приличная ситуация, но там этот угол просто сколот. На других снимках позднее покажу. В общем и целом, ситуация довольно типическая и перекликается с тем, что показано у Тодда Симпсона.

Прорезать нормально кожицу помидора, при том не самого спелого и потому довольно плотного, нож не смог. Давил, мял. Что вполне ожидаемо.

Т.е. для рядового обывателя, привыкшего резать ножами, у которых кромка по толщине напоминает линейку - наверное остро. Судя по многочисленным подобным отзывам на "Озоне"))

Для того, кто ножи предпочитает острые и кому не пофигу на качество нарезки продуктов (например, чтобы они не были смяты в хлам, чтобы сок из овощей и фруктов не был бы избыточно выдавлен, а ломтики колбасы, сыра, ветчины - были толщины такой, какой нужно, а не произвольно толстой и пр.) - этот нож тупой. Т.е. примерно на уровне, когда нормальный пользователь принимает решение о том, что пора перетачивать или делать хотя бы "углублённую правку".

Помимо низкой остроты и довольно большого для кухонного клинка угла заточки, ещё и имеем толстенное, совершенно не кухонное сведение.
По крайней мере не при таком угле заточки. Ещё куда ни шло, если такое сведение было бы на ноже, заточенном градусов на 20 полного угла. Но не на 40 же!

Хотя тут понятно, почему так - помимо того, что нож эконом-класса, а значит должен быть очень дуракоустойчивым, присутствует неотъемлемая проблема всех керамических ножей в виде хрупкости материала.
Хотя я бы предпочёл сделать иначе и вместо сведения 0,5мм. и угла 40, сделал бы, скажем, сведение 0,3 и заточку на две фаски - первую, черновой заточки, градусов на 30 и добавил бы микрофаску, настолько узкую, насколько возможно - градусов на 60. Было бы и приемлемо по устойчивости и лучше для реза.

Может потом так и сделаю, чисто попробовать, как что изменится именно на керамике. Но не уверен - у меня нет желания тратить силы на пересведение этого так называемого "ножа". Т.е. слесарить я его не буду полнометражно, разве что слегка "чисто попробовать". А вот что касается микрогеометрии собственно заточки - поэкспериментирую в рамках проб сугубо заточных операций.

Продолжение следует...

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 13 сен 2023, 21:32 #3

Три снимка разных участков режущей кромки этого керамического ножа в заводской заточке. На первом снимке участок с характером и размером сколов, превалирующим по всей длине кромки, на втором - наиболее глубокие сколы: для лучшей визуализации и чёткости, это фото инвертировал. На третьем - в монохроме в более сильном кадрировании участок, сплошняком представляющий собой скол, причём не только собственно кромки, но и ребра между фаской и "площадкой" кромки:

Изображение

Изображение

Изображение

Все фото кликабельны, по клику переход на фотохостинг, где можно открыть фото покрупнее.

По-моему, нагляднее некуда, почему я считаю керамические ножи - дрянью. Лично меня совсем не прельщает перспектива того, что осколки от щербатин подобных размеров могут оказаться в пище.

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 15 сен 2023, 13:49 #4

Немного покопался в литературе по поводу обработки всякой разной керамики шлифованием. В общем и целом, при машинном шлифовании практически везде основными препятствиями для получения качественной обработки называют слишком заметное биение кругов и порядок глубин дефектного слоя.
Конкретные цифры для некоторых видов керамики названы, в частности, здесь (выдержка из книги: Алмазная обработка технической керамики. Д.Б. Ваксер, В.А. Иванов, Н.В. Никитков, В.Б. Рабинович. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976. – с.154–156):
https://masters.donntu.ru/2009/mech/ser ... /index.htm

К сожалению, что-то не нашёл текста книги целиком, вот так сходу.

Ещё немного информации в т.ч. по процессу шлифования алмазными кругами есть тут:
https://cyberleninka.ru/article/n/sravn ... lov/viewer

и тут:
https://cyberleninka.ru/article/n/osobe ... lov/viewer

А здесь - про влияние и порядок температур, образование дефектного слоя:
https://cyberleninka.ru/article/n/termo ... lov/viewer

Ну и ещё статьи по теме:
https://cyberleninka.ru/article/n/formi ... dki/viewer

https://cyberleninka.ru/article/n/vliya ... iki/viewer

Что полезно, в статьях приведена и библиография - это полезное направление поиска! Хотя не всё далеко удаётся найти бесплатно на почитать.
В общем, надо будет "покурить" тему поподробнее..

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 17 сен 2023, 00:47 #5

Провозился кучу времени с этим керамическим ножом.

Для начала, решил опробовать алмазный круг (китайский) на органической связке.
Про круг подробно писал вот здесь - пост 3 по ссылке: https://www.myabrasive.ru/forum/viewtop ... f=20&t=259

Круг применил на низкооборотистом станке, смазывал уайт-спиритом без запаха. В принципе, одного смазывания круга хватало минуты на 3 работы.
И как раз первые три минуты вселили в меня дурацкий оптимизм: круг снимал весело и задорно. Однако, затем производительность стала заметно падать. Очистка разными средствами круга уже не дала практически никакого эффекта и пришлось признать, что алмазы в рабочем слое банально затупились так, что без серьёзного взбадривания круга он больше по керамике работать не станет. За это время оставляемая им шероховатость обработки стала тоньше капитально, а съём практически исчез. И это при том, что круг пытался обновляться - вот например сгон кромкой уайт-спирита с круга - в нём плавает материал связки круга:
Изображение

Но такой обновляемости связки недостаточно при таком размере зерна (примерно соответствует нашим 100/80мкм.) и твёрдости/плотности связки.
Подсыхающий круг густо покрывается снятой керамикой:

Изображение


Чистящим брусочком Haco-Flex отчищается, но плоховато. Отмывается с щёткой с мылом в тёплой воде прекрасно. Но так не набегаешься отмывать, да и не станешь же снимать круг для этого каждые 3-5 минут. Уайт-спиритом чистится тоже хорошо и "не отходя от кассы", знай протирай да стирай "поднятое" из рельефа круга. Но... многовато надо уайт-спирита - легко надышаться. В общем, по результату этих проб и информации в сети и литературе, мне всё больше кажется, что нормальная производительность и при том минимально возможные сколы будут, если обратиться к опыту спецов, занимающихся огранкой камней. У них горизонтальные алмазные планшайбы с подходящими связками и концентрацией, с минимумом биений, с адекватными скоростями и постоянной подачей СОЖ.
Отзывы по обычным всяким вариантам с обычными же кругами и чашками - слишком разнородны и противоположны, чтобы точно понять, что когда у кого почему пошло не так, или наоборот - получилось.
Я видел результаты финиша керамики на вулканитовом круге и мне показалось неплохо, но где их найдёшь, да и потом дело уже давно было, сейчас не могу даже спросить маркировку.

Да, ещё важный момент: пока круг резал, на кромке была грубая, но очень равномерная "пилка". Почти без сколов. Сколы пошли и обвально, когда круг реально затупился. И это при том, что я попытался наоборот снизить давление, а пятно контакта уже увеличилось. Но это в принципе не удивительно - подсевший, затупившийся и выгладившийся чрезмерно абразив всегда работает плоховато, по крайней мере на самой кромке. Хотя бОльший глянец фасок может обманывать, из разряда типа: "вон как гладко пошло". Но кромке хана.

Пробы круга на основе карбида кремния отложил на потом. Пока что решил перейти к брускам.
Да, попробовав алмазный круг с выходом на кромку при 40 градусах полного угла и насажав сколов, я спилил с кромки сколы подсевшей гальваникой (потому как снимать надо было много), а после неё ещё зачищал шкуркой ОА P320, чтобы царапины от гальваники убрать и с запасцем. Затем "на излёте" хоть какой-то работы круга, немного уменьшил сведение клинка, ободрав на нём края вогнутых спусков под 20 градусов полного угла и оставив здоровенный припуск на ручную заточку. Микрон в 200 не меньше.

Далее попробовал ппоработать на старом рубанковском (ИНФ-Абразив) бруске 150 на основе КЗ. Надо сказать, работает достаточно резво, по крайней мере пока фасочка узкая. Результат на кромке чутка грубее чем от алмазного круга 100/80мкм. пока он резал. Но когда фаска (попробовал сделать на 13 градусов на сторону) стала более-менее широкой, скорость упала довольно сильно. Хотя брусок обновлялся и я регулярно смывал суспензию, чтобы поддерживать её количество в рамках. Надо сказать, что она образовывалась в разумном количестве и не обвально, т.е. в принципе можно без ущерба для ресурса бруска затачивать керамику вполне, как собственно уже другие говорили про этот же брусок.

Но мне уже стало скучно и я решил дальнейшие пробы карбида кремния зелёного отложить на потом. Сделал техбарьер уже только шкуркой P320 и стал думать, что бы попробовать. У меня немалый опыт обработки стекла на брусках алмазных на медно-оловянной связке, но там не шла речь о тонких кромках. К тому же меня останавливало то, как быстро у меня затупился и стал требовать взбадривания алмазный круг. Мне совершенно не хотелось привести свои полтавские алмазы на МО связке в нерабочее состояние - мне банально лень их потом взбадривать, тем паче что они у меня уже год без взбадривания пашут по некоторым сталям и пока ничего освежать не нужно.

В общем, исходя к тому же из тезиса "мягкое затачивать на твёрдом, а твёрдое на мягком", взял алмазные бруски на полимерной связке Columbia Gorge Stoneworks Resin Bond Diamond Stones.
На полный угол 26 градусов заточил бруском 80мкм. (с водой - это рекомендованная для них СОЖ и они прекрасно смачиваются, а концентрация алмазов высокая). На остроту старался не выйти, оставить припуск.
Работа мне понравилась - ход достаточно мягкий, не слышу скалывания, алмазы не вырываются, не заметил их затупления: нормально проточил, хотя и не стал выходить на остроту, чтобы не спровоцировать сколы. Собственно поэтому и не стал фотографировать отдельно этот результат, так как кромка не проточена.

Далее, следуя своему первоначальному плану (сделать нож достаточно "дуракоустойчивым", но с резом лучше фабричного и кромкой гладкой, но при том получить необходимую агрессию реза за счёт шероховатости фасок если не финишных, то предыдущих, что возможно при малой ширине финишных), сделал микрофаски на полный угол 60 градусов алмазным бруском Columbia 5мкм. Очень боялся сколоть кромку при столь ничтожном пятне контакта, но обошлось. Да, работал с "костыльком" на стационарных брусках.
Опять-таки, боясь посадить таки сколы и из-за хрупкости клинка опасаясь протачивать до максимальной остроты, какая получится, остановился, когда клинок стал легко и чисто брить предплечье. При том, что кромка практически "гладкая", шероховатость даже микрофасок вышла заметной достаточно, чтобы кожа травмировалась - через пару минут она стала краснеть и появилось неприятное ощущение. Кожицу помидора кромка нормально преодолевает, хотя мне, как человеку привыкшему к другим совсем вариантам на кухне по углам и остроте, этого кажется мало. Но это в любом случае качественно иной результат по однородности, шероховатости и тонкости РК, по сравнению с фабричным))

Вот так выглядит результат заточки при съёмке с объективом Mitutoyo M Plan Apo 5х0.14 - видна (на таком уровне разрешения и масштаба - гладкая) финишная фаска и край заточной фаски в резкости и далее в зоне нерезкости заметна граница проточки части спуска:

Изображение

Ну и, конечно же, сделал микрофото уже в информативном для этой микрофаски масштабе и разрешении - с объективом Mitutoyo M Plan Apo 20х0.42.
Тут можно увидеть, что ширина микрофаски довольно небольшая - чутка меньше 70мкм., кромка весьма гладенькая, рельеф рисок при том достаточно выраженный:

Изображение

Вообще, такой вариант заточки как раз часто делают и на стальных ножах, когда впервые затачивают клиенту, не привыкшему работать ножами острыми. Т.е. делают дуракоустойчивый угол микрофаски с довольно гладкой РК, при значении которого, даже при её хорошей остроте, порезаться ещё надо постараться. При том угол заточной фаски вполне разумный и шероховатость фасок такова, чтобы нож всё-таки был способен нормально резать с разумной агрессивностью.

В общем, поставленной цели "программы минимум" я достиг в этой пробе.

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1771
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

Керамические ножи и их заточка

Сообщение oldTor » 05 окт 2023, 16:24 #6

Попробовал сравнить остроту (не режущую способность, а именно остроту), полученную на этом ноже, с чем-нибудь широко распространённым, чтобы дать читателям некоторое представление о том, что получилось - т.е. чтобы заинтересованные могли сравнить с чем-то, при желании, хотя бы в общих чертах то, что у них получается при заточке керамических ножей.

Попался под руку строительный сегментный нож и пара кассет сменных лезвий к нему, разных производителей. Начал сравнивать и понял, что из этой идеи мало что получится. Так как они отличаются между собой, хотя и не кардинально. Но именно остроту сравнить как раз можно.

Имея одинаковую толщину, ширину и угол первой фаски, лезвия от разных производителей имеют некоторое различие в углах и геометрии вторых, финишных фасок. Острота при том практически одинаковая.

По ногтевому тесту (т.н. "второй" его части - т.е. лёгкое касание РК поперёк влажной ногтевой пластины на предмет гладкости скольжения или подтормаживания РК, либо полного торможения - последнее демонстрирует наибОльшую остроту из вышеуказанного) картина мало отличается - оба лезвия достаточно легко скользят по ногтю, еле-еле имея намёк на подтормаживание.
При таком раскладе, ясно, что нож не особо острый, максимум будет брить предплечье и резать газету. Что и подтвердилось. Попытка строгания волоса не увенчалась успехом - против "чешуек" на тонком крашеном женском волосе еле-еле пытается кромка зацепиться, но ей это так и не удалось ни на одном, ни на втором.

Предплечье при том бреет в принципе нормально.
Что же там с остротой? Но начнём с других параметров, так как они меня немного удивили.

В интернете нередко встречалась ситуация, когда люди для тестирования использовали такие сегментные лезвия в качестве отправной точки для сравнений. И часто указывали полный угол заточки 20 градусов. Что выглядит как минимум сомнительно.
Во-первых, не новость, что такие лезвия обычно имеют ступенчатую заточку "на две фаски".
Во-вторых, замеры углов заточных фасок на обоих лезвиях оказались идентичны: 15 градусов полного угла. А вот вторые фаски отличались.

На лезвии одного производителя, полный угол вторых фасок составил 43 градуса, причём они не идентичны по ширине: одна шириной около 60мкм., а вторая - около 20мкм. Но это не выглядит специальной задумкой, так как сняв профиль лезвия путём вдавливания его в пластилин и наблюдая под микроскопом, я обнаружил, что кромка имеет отклонение от центральной плоскости лезвия. Что скорее говорит о том, что при заточке этой партии лезвий, имела место какая-то технологическая погрешность.

Углы заточки второго лезвия я даже не поленился зафиксировать и опубликовать. Кстати, для лучшей наглядности я использовал уже не пластилин, а олово - практика показала, что для оценки углов фасок шириной порядка 50мкм. и менее, и/или когда фаски не совсем плоские (а при промышленной заточке они нередко слегка вогнуты) олово подходит лучше пластилина. В качестве донора олова был взят припой в виде проволоки с сечением около 3-4мм. Фрагмент проволоки я с помощью наковаленки и молоточка превратил в пластиночку, толщиной около 1,5мм. и зачистил её на шкурке P2500. Но, поскольку, зачищенное олово очень блестящее, для лучшего контраста интересующей меня области, после съёмки я сделал инверсию кадра (т.е. превратил его "в негатив"). Потом загнал в онлайн-транспортир и сделал замеры первых и вторых фасок - вот они:

Изображение

Изображение

Угол заточки, т.е. непосредственно угол вторых фасок, сформировавших РК - 49 градусов. Это, конечно, очень много и больше, чем у предыдущего лезвия, которое, впрочем, вероятно просто косячно заточено и потому ориентиром служить не может.
Но вообще, конечно, при резе таким лезвием так сразу и не подумаешь, что у него такой конский угол на кромке. Потому как несмотря на остроту в принципе удовлетворительную, порезаться им не так уж легко, и первая мысль при использовании всё-таки возникает о том, что лезвие не очень острое, а не о том, что угол финишной фаски великоват.

Ну а теперь, собственно об остроте - я замерил толщину режущей кромки под микроскопом У обоих клинков она получилась практически одинаковой, в рамках "погрешности измерения", я бы сказал.
Фото я привёл в порядок для публикации второго лезвия, так как оно заточено геометрически корректно:

Изображение

Тут снимок, конечно, кадрирован, но измерив ещё до кадрирования, я не нашёл отклонений от среднего значения толщины РК, попавшего в результате на конечную картинку - толщина РК, в силу довольно грубой шероховатости вторых фасок, колеблется между примерно 0,8 и 1,3мкм.

В принципе, неплохо. И хотя керамический нож у меня бреет предплечье лучше и чище этого лезвия, и лезет в помидор лучше, но это уже аспекты режущей способности. При том, что угол у него больше. А что касается именно остроты, т.е. тонкости РК - то в принципе получилось примерно одинаково и по числовому значению (на керам. ноже я намерял в среднем 0,9-1 мкм. - его шероховатость заточки тоньше и толщина РК равномернее) и по "второй части" ногтевого теста очень близко.

В целом, я считаю, что первоначально желание сделать привязку к какому-то легкодоступному режущему инструменту - не оправдалось. В силу заметного разброса его заточки, я не могу быть уверен, что в других случаях острота не будет отличаться. А если сравнивать не остроту, а режущую способность в целом - то она уже будет сильно зависеть от углов последней фаски.

Ради интереса, покопался, есть ли какие данные об остроте (т.е. толщине РК) других сегментных ножей подобного плана. Вспомнил, что такая информация попадалась у Тодда Симпсона - про лезвие Olfа - он пишет, что:
"..40 градусов у лезвия Olfa. Лезвие Olfa также имеет небольшой заусенец на кромке, который снижает эффективную остроту". У него, как всегда, шикарные иллюстрации - источник: https://scienceofsharp.com/201...actured-blades/
Толщину собственно кромки там оценить трудновато, так как микрозаусенка весьма выраженная. Но, похоже, не зря лезвия этого производителя считаются одними из самых острых среди подобного инструмента, если не самыми острыми.

В общем, было интересно, но говорить о лёгком и доступном типе лезвия с достаточно повторяющимися характеристиками - особо не приходится. Разницы достаточно большие. Для меня это повод к ещё более критическому восприятию информации, при чтении сравнительных тестов клинков, когда в качестве "точки отсчёта" используются какие-либо подобные инструменты, без детальных их замеров.


Вернуться в «Ножи»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 4 гостя