花田洋Rockstead及相关钢材和工艺简介

2018年9月14日22:21:19 评论 4,145
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花田洋Rockstead及相关钢材和工艺简介

1. 公司地理历史

Rockstead Corporation其实是石田工业株式会社的刀具制造部门,Rockstead这一商标名源自石田工业的创始人名字的英译。石田工业株式会社位于大阪府的传统制刀重镇歧阜市,创立于1931年,迄今已有八十年的农具、林园工具、加工机械等的设计和制造经验。Rockstead的现任总工程师是花田洋(Hiroshi Hanada)先生。

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2. 制刀流程

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過程几乎需时一个月!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。

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3. 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。

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4. 镜面处理

Rockstead使用得最多的两种钢材是YXR7和ZDP189,这两种非常适于製做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强度。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则属于刀具专用高级粉末不锈钢,这是一种高科技含量的钢材。由于其中碳元素含量相当高,因而能够实现极高的硬度,比如HRc67,所以,用ZDP189可以制成拥有惊人锋利度的刀锋。但ZDP189的强度一般,远低于YXR7,故ZDP189的刃不太适合粗用。为提高ZDP189刃的强度,Rockstead的某些刀使用了夹钢,具体方法是用相对较软但也较有韧性的ATS34夹ZDP189,ZDP189被夹在ATS34中间类似三明治。

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。

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6. 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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总的来说,Rockstead的刀子的性能和价格都相当惊人。至于性价比如何,仁者见仁智者见智。我个人很喜欢这个品牌。因为在我看来,它很好地融合(或者说结合)了传统与现代。Rockstead的工程师们将最新的科技用在了最经典的刃型上,目的是要达到锋利和强壮的完美统一。为此,他们不断创新,不断改进,追求卓越,追求变态。而这,也许对整个制刀行业都会有所启发吧。

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