CN114987003B - 刀具的制造方法和刀具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种刀具的制造方法和刀具。刀具的制造方法包括提供至少一种金属材料并将所述至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带；提供至少一片玻璃纤维布，将每片玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间而形成初始坯体；对初始坯体进行压合，从而得到具有复合结构的刀具坯体。根据本申请制得的刀具，能够持久锋利，并且不易发生卷刃现象。

Description

刀具的制造方法和刀具

技术领域

本申请涉及刀具技术领域，具体涉及一种刀具的制造方法和刀具。

背景技术

刀具是人们日常生活中经常需要使用的器械之一。刀具的锋利度则是考量刀具性能的主要因素。目前市面上常见刀具为马氏体不锈钢刀具，其属于性能较好的刀具之一。但该类刀具还是存在如下缺点：刀具的刃口通常为较薄的锥形结构，在日常使用过程中，刃口会不可避免地撞击在硬质材料(例如，菜板、骨头)上，当使用一段时间后会在刃口处出现明显的弯折(即卷刃)现象。另外，马氏体不锈钢刀具的刃口处的锋利度也会在使用较短的时间后明显下降。

发明内容

因此，本申请的目的在于提供一种刀具的制造方法和刀具，以解决现有技术中的刀具持久锋利度不够、易出现卷刃的问题，实现了刀具能够持久锋利且不易发生卷刃的技术效果。

根据本申请的第一方面，提供一种刀具的制造方法，刀具的制造方法包括提供至少一种金属材料并将所述至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带；提供至少一片玻璃纤维布，将每片玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间而形成初始坯体；对初始坯体进行至少一次压合，从而得到具有复合结构的刀具坯体。

在实施例中，所述金属带为两条，所述将每片玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间的步骤包括：将所述玻璃纤维布放置于两条金属带之间，以使两条金属带分别贴合在所述玻璃纤维布的相背对的两个表面上。

在实施例中，所述提供至少一种金属材料并将所述至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带的步骤包括：提供第一金属材料，并且将所述第一金属材料加工成玻璃态的第一金属带，提供第二金属材料，并且将所述第二金属材料加工成玻璃态的第二金属带，其中，所述第一金属材料和所述第二金属材料不同。

在实施例中，玻璃纤维布具有预设克重，预设克重为210g/m²-480g/m²；每条金属带与玻璃纤维布的厚度比为(1-2)：(0.2-0.5)。

在实施例中，所述金属材料为马氏体不锈钢，所述玻璃纤维布中的纤维丝的直径为5μm-20μm，长度不大于6mm。

在实施例中，所述压合在一定的预设压力下进行，所述预设压力为20000N-40000N。

根据本申请的第二方面，提供一种刀具，所述刀具由至少一片玻璃纤维布和至少两条金属带制成，其中，所述玻璃纤维布处于相邻的金属带之间并且所述金属带的一部分填充所述玻璃纤维布的网格状结构的空位。

在实施例中，所述玻璃纤维布与所述至少两条金属带均沿所述刀具的长度方向延伸并且沿所述刀具的厚度方向布置。

在实施例中，玻璃纤维布具有预设克重，预设克重为210g/m²-480g/m²，每个金属带与玻璃纤维布的厚度比为(1-2)：(0.2-0.5)。

在实施例中，在所述刀具中，以重量百分比为100％计，玻璃纤维的含量不大于8％，余量为金属带。

在实施例中，所述金属带的材料为马氏体不锈钢；所述玻璃纤维中的纤维丝的直径为5μm-20μm，长度不大于6mm。

根据本申请，通过将玻璃纤维布贴合在两个玻璃态的金属带之间，通过预设压力将三者复合在一起，如此使得刀具坯体中可以保留更多的玻璃纤维来发挥加强金属材料的作用，处于刀具刃口处的玻璃纤维可以加强刀具刃口，从而使得刀具刃口不易发生卷刃，并且能够持久锋利。另外，由于玻璃纤维的硬度高于金属材料，通过玻璃纤维和金属材料复合形成的刀具刃口可以具有合适的硬度，因此不易出现卷刃或者崩刀，并且具有较好的持久锋利度。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本申请的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1中示出了根据本申请的刀具的制造方法的部分流程示意图；

图2中示出了根据本申请的初始坯体的结构示意图；

图3中示出了根据本申请的刀具坯体的结构示意图。

具体实施方式

将在下文中结合示例性实施例更充分地描述本发明构思，然而，本发明构思可以以许多不同的形式来实施且不应被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本发明构思的范围充分地传递给本领域技术人员。

现有的马氏体不锈钢刀具在使用一段时间后，由于与诸如菜板、骨头等硬质材料的撞击，而会在刃口处出现明显的弯折(即卷刃)现象。另外，马氏体不锈钢刀具的锋利度也会在使用较短的时间后明显下降。此外，当刀具撞击在菜板上时，刀具的材质越硬，越不容易出现卷刃，但是材质过硬则会导致刀具的刃口出现崩刃的问题。

为了解决上述现有技术中的至少一个问题，本申请致力于提供一种持久锋利并且耐砍(即，不易卷刃)的刀具。为此，申请人对玻璃纤维应用于刀具进行了研究，以提供一种新的持久锋利的刀具。

玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等优点，因此可以通过选择合适的玻璃纤维来增强制造刀具的金属材料，从而制得具有一定强度的刀具。

然而，在实际生产制造过程中，玻璃纤维在金属冶炼的高温环境下会因高温发生变质，从而使得加强的作用失效。因此，在通过玻璃纤维来增强金属材料时，需要克服将其如何设置在金属材料中的技术难点。

发明人经研究发现，可以将制造刀具的金属材料熔炼后制成玻璃态的金属带，将玻璃纤维布贴合在两个玻璃态的金属带之间，通过预设压力将三者复合在一起，从而制得刀具坯体，由此制得的刀具坯体中便可以保留更多的玻璃纤维来发挥加强金属材料的作用；处于刀具刃口处的玻璃纤维布可以加强刀具刃口，从而使得刀具刃口不易发生卷刃，并且能够持久锋利。

下面将结合示例性实施例，对本申请的发明构思进行详细的描述。

根据本申请的第一方面提供了一种刀具的制造方法，所述刀具的制造方法包括：提供至少一种金属材料，将至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带；提供至少一片(卷)玻璃纤维布，将每片(个)玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间而形成初始坯体；对初始坯体进行至少一次压合，从而得到复合结构的刀具坯体；然后，通过对刀具坯体处理使得至少一部分的玻璃纤维布被暴露在刀具刃口的区域，从而完成刀具的制造。

根据本申请，通过采用玻璃纤维布与玻璃态的金属复合来制成具有复合结构的刀具坯体，与纤维增强塑料的方式相比，根据本申请的方式，一方面可以尽量保留较多的纤维材料，另一方面不会降低刀具的整体强度降低。这是因为本申请是将玻璃纤维布夹在至少两层金属材料中间，而塑料增强的方式，则是将硬质相均匀分布在塑料中，硬质相增多会使材料冲击韧性下降，从而会降低材料的强度。

在本申请实施例中，玻璃纤维布具有网格状结构，在压合之后金属材料会填充在网格状结构的孔洞中，使得玻璃纤维布可以稳定并牢固地结合在刀具坯体中。

根据本申请，刀具坯体至少采用N层复合形成，这里的N为大于1的奇数。以下，将以三层复合的刀具坯体为例，详细地描述根据本申请的刀具的制造方法。

提供金属材料

刀具的制造方法还包括准备金属材料的步骤。需要说明的是，本申请并不限制金属材料的准备时机和存在形态。在示例性实施例中，金属材料可以以片体、颗粒状或者条状等形态存在。

根据本申请，金属材料可以包括现有技术中形成刀具所选择的材料，例如但不限于不锈钢。具体地，不锈钢可以包括3Cr13不锈钢、4Cr13不锈钢、5Cr15MoV不锈钢、7Cr17不锈钢、8Cr17不锈钢、9Cr18不锈钢和9Cr18MoV不锈钢中的至少一种。

制备金属带

在准备好金属材料之后，将金属材料置于熔炼炉中进行熔炼以形成金属液，将金属液置于模具中制成玻璃态的金属带。具体地，在示例性实施例中，当采用不锈钢作为金属材料时，通常将不锈钢置于1400℃-1450℃的熔炼炉中以使其熔融为不锈钢液，然后将不锈钢液送入精炼炉中以去除其中的杂质，然后倒入到模具中以制备成长条钢，将长条钢转移至加热平台上使之软化，通过轧制工艺使之变长变薄，最终得到具有期望的厚度和宽度的不锈钢带。

根据本申请，可以采用一种金属材料熔炼并形成两条独立的金属带，通过同一金属材料制成的两条金属带与玻璃纤维布一起制成刀具坯体，使得位于刀具坯体外表面上的金属材料相同；也可以采用不同的金属材料形成不同的金属带，通过不同金属材料制成的两条金属带与玻璃纤维布一起制成刀具坯体，使得位于刀具坯体外表面上的金属材料不同，因此可以获得兼具这两种金属材料的不同性质的刀具坯体。

在一些实施例中，提供至少一种金属材料并将至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带的步骤包括：提供第一金属材料，并且将第一金属材料加工成玻璃态的第一金属带；提供第二金属材料，并且将第二金属材料加工成玻璃态的第二金属带，其中，第一金属材料和第二金属材料不同。

提供玻璃纤维布

根据本申请，玻璃纤维布是由玻璃纤维制得的片状材料，此种片状材料具有网格状结构。相较于颗粒状的玻璃纤维，本申请选择玻璃纤维布，不仅可以使制得的刀具坯体中保留更多的玻璃纤维，尽可能地降低其发生高温变质的比例，还可以利用玻璃纤维布的结构使得复合形式的刀具坯体的各层之间通过网格状结构紧密结合。根据本申请，玻璃纤维具有预设克重，在示例性实施例中，预设克重为210g/m²-480g/m²。如果预设克重低于210g/m²，则单位面积上的玻璃纤维含量较少，通过刀具坯体打磨形成的刀具的持久锋利度不佳；如果预设克重高于480g/m²，则单位面积上的玻璃纤维含量较多，由此形成的刀具坯体的脆性提升。在本申请实施例中，预设克重可以根据实际需要具体设定，例如但不限于预设克重可以根据期望获得刀具的强度进行设定。

此外，玻璃纤维布和金属带具有合适的厚度比，能够保证与金属带的结合稳定性。根据本申请，每条金属带与玻璃纤维布的厚度比为(1-2)：(0.2-0.5)。在示例性实施例中，金属带的厚度为1mm-2mm，玻璃纤维布的厚度为0.2mm-0.5mm。示例性的，玻璃纤维为无碱玻璃纤维，具体地，可以为铝硼硅酸盐玻璃纤维，此种玻璃纤维在受高温后更加稳定。玻璃纤维布中的纤维丝的直径为5μm-20μm，长度不大于6mm。

制备刀具坯体

在准备好玻璃纤维布和金属带之后，可以制备根据本申请的刀具坯体。根据本申请，将玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间而形成初始坯体，对初始坯体进行压合，从而得到具有复合结构的刀具坯体。

为了便于实现流水作业化，提升生产效率，在一些实施例中，金属带的数量为两条，将玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间包括将玻璃纤维布放置于两条金属带之间，以使两条金属带分别贴合在玻璃纤维布的相背对的两个表面上。

图1中示出了根据本申请的刀具的制造方法的部分流程示意图。图2中示出了根据本申请的初始坯体的结构示意图。如图1和图2所示，第一熔炼炉11中的第一金属液12输出第一金属带10，第二熔炼炉21中的第二金属液22输出第二金属带20，经放卷设备输出玻璃纤维布30，再经过相应的牵引机构40，在高度方向上按照第一金属带10、玻璃纤维布30和第二金属带20的顺序将三者相互贴合叠置，如此，本申请可以借助熔炼炉、放卷机、牵引辊和压力成型机等设备形成流水线，从而提升生产效率。

图3中示出了根据本申请的刀具坯体的结构示意图。如图2和图3所示，玻璃纤维布30具有网格状结构，在压合之后，第一金属带10和第二金属带20便会填充在玻璃纤维布30的网格状结构的空位中。

根据本申请，压合在一定的预设压力下进行，预设压力可以根据实际需要具体设定，例如但不限于可以根据金属带的厚度进行设定。示例性的，预设压力为20000N-40000N。压合的次数也可以根据实际需要进行设定，例如定不限于可以根据预期获得刀具坯体中各层的结合牢度。示例性的，压合的次数可以为2-4次。

制备刀具

通过刀具坯体打磨以使玻璃纤维被暴露在刀具的刃口区域处，从而完成刀具的制造。

根据本申请的第二方面提供了一种刀具。其中，刀具采用上述各个实施例中提到的刀具的制造方法制造得到，因此具有上述各个实施例中所有的有益效果，在此不做赘述。

在实施例中，所述刀具由至少一片玻璃纤维布和至少两条金属带制成，其中，所述玻璃纤维布处于相邻的金属带之间并且所述金属带的一部分填充所述玻璃纤维布的网格状结构的空位。其中，刀具由刀具坯体形成，刀具的刃口处包括金属材料以及复合在金属材料中的玻璃纤维，刀具坯体由玻璃纤维布复合在相邻的两个玻璃态的金属带之间形成的，玻璃态的金属带由金属材料经熔炼后制成。

根据本申请的刀具，由于刀具刃口区域处夹杂有玻璃纤维，玻璃纤维的形变小，金属材料的形变大，刀具刃口在受力时，玻璃纤维会承受绝大部分的力，使得金属材料不易发生形变。通过设置刀具刃口区域处填充有玻璃纤维，能够提升刀具刃口的整体强度，使得刀具持久锋利。

在实施例中，玻璃纤维布与所述至少两条金属带均沿所述刀具的长度方向延伸并且沿所述刀具的厚度方向布置。

在实施例中，玻璃纤维布具有预设克重，预设克重为210g/m²-480g/m²，每个金属带与玻璃纤维布的厚度比为(1-2):(0.2-0.5)。

根据不断的研究测试得到，刀具中玻璃纤维的占比与刀身强度呈抛物线关系，纤维比例在一定范围内可以提升刀身强度，但当超过范围时，刀身强度下降。在实施例中，在刀具中，以重量百分比为100％计，玻璃纤维的含量不大于8％，余量为金属带。如果刀具中玻璃纤维的含量大于8％，则会使得刀具的脆性有明显提升，易导致刃口处崩刃。

在实施例中，制成金属带的材料为不锈钢，不锈钢为马氏体不锈钢，不锈钢包括3Cr13、4Cr13、5Cr15MoV、7Cr17、8Cr17、9Cr18和9Cr18MoV中的至少一种；玻璃纤维中的纤维丝的直径为5μm-20μm，长度小于6mm。

以上，结合示例性实施例详细描述了本发明构思的刀具的制造方法和刀具。在下面，将结合具体实施例对本发明构思的有益效果进行更详细地说明，但是本发明构思的保护范围不局限于实施例。

实施例1

通过下面的方法来制备根据实施例1的刀具。

步骤S10，提供3Cr13不锈钢作为金属材料，通过熔炼、精炼和成型工艺将3Cr13不锈钢材料加工成厚度为1.5mm的3Cr13不锈钢带。

步骤S20，提供厚度为0.4mm且克重为300g/m²的玻璃纤维布，其中，玻璃纤维布中的纤维丝的直径为10μm，长度为6mm。

步骤S30，制备刀具坯体。

将步骤S20中的玻璃纤维布贴合在步骤S10得到的两条玻璃态的不锈钢带之间而形成厚度为3.4mm的初始坯体。

步骤S40，在30000N的压力下，对初始坯体进行压合，从而制得厚度为3.2mm的具有复合结构的刀具坯体。

步骤S50，将上述刀具坯体通过常规打磨工艺，打磨成所需规格或形状刀具，并使得一部分的玻璃纤维处于刀具刃口的区域上，在刀具中包含有3％玻璃纤维，从而制得实施例1的刀具。

实施例2

除了在步骤S20中，除了采用厚度为0.4mm且克重为480g/m²的玻璃纤维布来替代实施例1中的玻璃纤维布之外，采用与实施例1相同的方法，制造得到实施例2的刀具。

实施例3

除了在步骤S20中，除了采用厚度为0.4mm且克重为210g/m²的玻璃纤维布来替代实施例1中的玻璃纤维布之外，采用与实施例1相同的方法，制造得到实施例3的刀具。

实施例4

除了在步骤S10中，提供9Cr18不锈钢，并制成9Cr18不锈钢带来替代3Cr13不锈钢带之外，采用与实施例1相同的方法，制造得到实施例4的刀具。

对比例1

采用粒径为6μm的玻璃纤维粉末并直接置于3Cr13不锈钢熔融液中，然后通过模具形成3.2mm的刀坯，并对刀坯打磨而得到对比例1的刀具。通过金相观察，发现在刀具中不包含玻璃纤维。

对比例2

采用与实施例1相同的玻璃纤维布并直接置于3Cr13不锈钢熔融液中，然后通过模具形成3.2mm的刀坯，并对刀坯打磨而得到对比例2的刀具。通过金相观察，发现在刀具中不包含玻璃纤维。

对比例3

市售的马氏体不锈钢刀具。

性能指标测试

对实施例1-4和对比例1-3中刀具刃口的厚度相同，并对其分别进行性能指标测试，并将测试结果记录在下表1中。性能测试方法如下：

(1)初始锋利度：参考《GBT 40356-2021厨用刀具》中锋利度测试方法。锋利度的数值越大，初始锋利度越好，锋利度的数值越小则反之。

(2)持久锋利度测试方法：

持久锋利度采用模拟刀具寿命测试方法，具体方法参见下面描述，持久锋利度的数值越大，初始锋利度和持久锋利度寿命越长，持久锋利度的数值越小则反之。

模拟刀具寿命测试方法具体为：将被测试刀具刃口向下水平固定在刀具固定装置上，通过附加砝码后，以16N的压力压在模拟物上。切割模拟物

(选用火腿肠皮)保持静止，通过电机和气压驱动刀具固定装置，带动刀具朝X轴方向切割，速度为50mm/s往复运动，同时Z轴方向升起，朝Y轴方向位移1mm，对模拟物进行切割，切割行程为100mm，每切割模拟物5次后结束，采用评价物对刀具持久锋利度进行判定。直到切不开评价物测试即终止，记录测试开始至终止时的切割总次数，即为刀具的持久锋利度，切割总次数越多，表示持久锋利度越高。

表1本申请实施例以及对比例的性能测试数据

综上，根据本申请制得的刀具，能够持久锋利，并且不易发生卷刃现象。

虽然上面已经详细描述了本申请的实施例，但本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，可对本申请的实施例做出各种修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本申请的实施例的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种刀具的制造方法，其特征在于，所述刀具的制造方法包括：

提供至少一种金属材料并将所述至少一种金属材料在熔炼后加工成至少两条呈玻璃态状态的金属带，其中，所述金属材料为马氏体不锈钢；

提供至少一片玻璃纤维布，将每片玻璃纤维布贴合在相邻的两条呈玻璃态状态的金属带之间而形成相互叠置贴合的初始坯体，从而使得初始坯体中保留更多的玻璃纤维；

在20000N-40000N的压力下，对初始坯体进行至少一次压合，从而得到具有复合结构且玻璃纤维的重量含量不大于8％的刀具。

2.根据权利要求1所述的刀具的制造方法，其特征在于，所述金属带为两条，所述将每片玻璃纤维布贴合在相邻的两条玻璃态的金属带之间的步骤包括：将所述玻璃纤维布放置于两条金属带之间，以使两条金属带分别贴合在所述玻璃纤维布的背对的两个表面上。

3.根据权利要求1所述的刀具的制造方法，其特征在于，所述提供至少一种金属材料并将所述至少一种金属材料加工成至少两条玻璃态的金属带的步骤包括：

提供第一金属材料，并且将所述第一金属材料加工成玻璃态的第一金属带；

提供第二金属材料，并且将所述第二金属材料加工成玻璃态的第二金属带，其中，所述第一金属材料和所述第二金属材料不同。

4.根据权利要求1所述的刀具的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维布具有预设克重，所述预设克重为210g/m²-480g/m²；和/或每条金属带与玻璃纤维布的厚度比为(1-2):(0.2-0.5)。

5.根据权利要求1所述的刀具的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维布中的纤维丝的直径为5μm-20μm，和/或所述玻璃纤维布中的纤维丝的长度不大于6mm。

6.一种刀具，其特征在于，所述刀具采用权利要求1-5中任一项所述的刀具的制造方法制造得到，所述刀具由至少一片玻璃纤维布和至少两条金属带制成，其中，所述玻璃纤维布处于相邻的金属带之间并且所述金属带的一部分填充所述玻璃纤维布的网格状结构的空位。

7.根据权利要求6所述的刀具，其特征在于，所述玻璃纤维布与所述至少两条金属带均沿所述刀具的长度方向延伸并且沿所述刀具的厚度方向布置。