1. Описание эксперимента
Что исследуем?
Как каждый шаг заточки от 1k до 16k грит влияет на остроту лезвия? Чтобы это выяснить, был проведен эксперимент с опасной бритвой и линейкой синтетических камней Shapton Glass. Цель — понять, что конкретно дают сверхтонкие синтетические камни и как они меняют кромку.
Как это делалось?
Опасная бритва затачивалась последовательно на камнях Naniwa Chosera 1k (базовая подготовка кромки) и потом на Shapton Glass 2k, 4k, 8k, 16k.
На каждом этапе использовался электронный микроскоп (SEM), чтобы зафиксировать изменение геометрии кромки и угла заточки. Этот эксперимент провел Тодд Симпсон (Todd Simpson) - автор сайта Science of Sharp.
2. Кромка лезвия - вид сбоку (zoom 5000х)
При переходе на более мелкие абразивы ширина и глубина царапин на поверхности кромки лезвия уменьшается:
- Chosera 1k: глубокие и заметные царапины (риски).
- Shapton Glass 2k: риски значительно мельче.
- Shapton Glass 4k: риски становятся ещё тоньше и плотнее.
- Shapton Glass 8k: риски едва различимы.
- Shapton Glass 16k: поверхность кромки зеркальная, риски едва заметны.
Ниже галерея фотографий, которые сделаны в приближении 5000х. Фотографии можно листать (камни представлены в порядке возрастания гритности).
Выводы:
- Глубина царапин на всех этапах была менее 1/10 от номинального размера зерна камня. Это указывает на то, что реальный размер абразивных частиц и их воздействие на металл сильно отличаются и зависит от многих параметров, в том числе и от связки камня.
- Изображения "сбоку" показывают только состояние поверхности кромки и не дают информации о геометрии режущей кромки (угл наклона) или её остроте.
3. Кромка лезвия - вид сверху (zoom 10000х)
Для оценки состояния режущей кромки использовался "вид сверху на кончик острия кромки" с наклоном.
Этот ракурс позволяет измерить толщину апекса - то есть толщину кончика самой лезвия в микронах.
Примечание:
Кончик лезвия даже после идеальной заточки не будет абсолютно острым, как геометрический угол, который образуют 2 линии. Из-за свойств металла и воздействия абразива вершина кромки всегда имеет микроскопическое скругление или "площадку". Вот её ширину и называют толщиной апекса.
Это ключевой параметр, который влияет на способность лезвия разрезать материал (геометрическое измерение остроты).
- Chosera 1k: грубая обработка с выраженными дефектами кромки (толщина апекса ~0,7 мк).
- Shapton Glass 2k: кромка становится тоньше, но остаются заметные неровности (толщина апекса ~0,4 мк).
- Shapton Glass 4k: достигается стабильная геометрия кромки (толщина апекса ~0,3 мк).
- Shapton Glass 8k: кромка приобретает высокую чистоту обработки (толщина апекса ~0,15 мк).
- Shapton Glass 16k: максимальное утончение кромки до нанометровых значений (толщина апекса ~0,1 мк).
Ниже галерея фотографий, которые сделаны в приближении 10 000х. Фотографии можно листать (камни представлены в порядке возрастания гритности).
Вывод:
- Толщина апекса последовательно уменьшается на всех этапах прогрессии в камнях при заточке, включая ультратонкие камни.
4. Геометрия скоса (поперечное сечение)
Для оценки формы угла кромки были сделаны поперечные сечения на фотографии. Затем измерялась ширина скоса на фиксированном расстоянии 3 мк от апекса (на фотографиях обозначено переменной "V 1").
- Chosera 1k: ширина скоса ~1,406 мк.
- Shapton Glass 2k: ширина скоса ~1,266 мк.
- Shapton Glass 4k: ширина скоса ~1,055 мк.
- Shapton Glass 16k: ширина скоса ~1,043 мк.
Ниже галерея фотографий, которые сделаны в приближении 10 000х. Фотографии можно листать (камни представлены в порядке возрастания гритности).
Выводы:
- На грубых камнях (1k, 2k) формируется геометрия лезвия (форма угла, под которым сходятся две стороны лезвия). На этом этапе толщиной кончика лезвия (апекс) составляет 0,5-0,7 мк. На кончике лезвия образуется как бы закругленность, которую принято называть конвекс (convexity).
- Но при работе на камне 4k эта выпуклость исчезает, и мы получаем ровную и острую кромку. Здесь заканчивается процесс формирования геометрии лезвия. Толщину апекса находится в диапазоне 0,3-0,5 мк.
- Дальнейшая заточка на более тонких камнях, таких как 8k и 16k, улучшает уже микроструктуру кромки и дает лезвию остроту, уменьшая толщину апекса с ~0,3 мк до ~0,1 мк.
5. Заключение и практические рекомендации
Формирование геометрии кромки (камни от 1k до 5k)
На этом этапе абразив создает V-образный клин, но кончик лезвия (апекс) остается толстым – 0,3-0,8 мкм. На этом этапе кромка еще не достаточно острая. Для сравнения – это как тупое долото. После Shapton Glass 4k опасная бритва работает грубо из-за микроскопических зазубрин и слишком широкого апекса.
- Камни 1k–2k удаляют крупные дефекты и задают угол заточки
- Камни 3k–5k делают кромку более ровной и тонкой. Этот этап называют "черновой" или "базовой" заточкой, кромка пока не готова для бритья.
Полировка и утончение кромки (камни от 8k до 30k)
Супер-тонкие камни (8k-30k) шлифуют царапины от предыдущих гритностей и создают ультратонку кромку, толщина которой может достигать всего 0,1–0,15 мк. Финиш на 30k (японские натуральные супер-финишные камни или алмазные пасты) доводит кромку до состояния "хирургического скальпеля".
- После 8k бритва бреет волос "с натягом", оставляя ощущение дискомфорта.
- После 16k бритва уже режет волос на весу без каких-либо усилий.
⚠️ Если камень в своей структуре не будет иметь абразива, как например, карбонатные или кальцитные породы, то такой камень создаст "вытягивание заусенца в фольгу" - очень тонкой полоски металла, которая образуется при заточке и может быть растянута в фольгу. Кромка будет такой же тонкой (0,1–0,15 мк), но за счет деформации металла, а не за счет его последовательного съема слой за слоем.
Такой заусенец - это нежелательный дефект. Кромка становится слишком мягкой, как фольга, и бритва будет быстро терять остроту.
Примечание:
Например, камни Shapton Glass 16k имеют абразивные частицы размером около 0,92 мкм, что позволяет удалять металл с точностью до нанометров. Это подтверждается фотографиями выше, где видно, как кромка становится тоньше с каждым этапом обработки без следов заусенца.
Чрезмерная полировка (выше 16k грит) без последующей правки на ремне делает кромку хрупкой. И для бритья она может быть излишне острой, как скальпель.
Роль ремня и микроконвекс
Ремень не только убирает микронеровности, но и формирует микроконвекс (micro-convex) - это лёгкое закругление на самом кончике кромки. Это закругление делает бритву менее "агрессивной", позволяя ей плавно скользить по коже, а не впиваться в неё, как скальпель. Мы получаем тот самый "комфорт" - одновременно высокую остроту и возможность бриться без раздражения.
Без микроконвекса кромка толщиной 0,1 мк может быть слишком острой, вызывая раздражение кожи и порезы, особенно при неправильной технике бритья.
Практические рекомендации
- Профессиональные ножи: Заточка до 4k-6k (0,3-0,5 мк) обеспечивает прочную и острую кромку, подходящую для широкого перечня задач. Использование более тонких камней обычно не требуется.
- Опасные бритвы и медицинские инструменты: Используются камни 8k–16k для достижения толщины кромки 0,1-0,2 мк. Затем осуществляется правка бритвы на ремне с пастой (20-50 проходов) для создания микроконвекса.
- Регулярная правка: Перед каждым бритьём желательно делать несколько десятков проходов на чистом ремне без пасты, чтобы поддерживать остроту и микроконвекс. Это продлевает срок службы кромки и снижает необходимость частой заточки.