專利名稱：切割元件、裝備有切割元件的電動剃須刀以及生產(chǎn)該元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切割元件，例如用于電動剃須刀中，該切割元件 由不銹鋼制成，在其至少一部分的表面上具有硬化的表面層。本發(fā) 明還涉及一種裝備有該切割元件的電動剃須刀以及一種用于生產(chǎn)該 切割元件的方法。
背景技術(shù)：
用于剃須刀的不銹鋼切割元件通常安置在可旋轉(zhuǎn)的切割構(gòu)件上， 或是所述切割構(gòu)件的一部分上，所述切割部件限定在網(wǎng)膜構(gòu)件內(nèi)， 所述網(wǎng)膜構(gòu)件裝備有放射狀延伸的網(wǎng)膜薄片。當(dāng)剃須時(shí)，切割構(gòu)件 元件旋轉(zhuǎn)并且將延伸穿過網(wǎng)膜構(gòu)件的薄片之間的開口的毛發(fā)帶走。 在該過程中，切割器元件的切割表面(或運(yùn)轉(zhuǎn)表面)處于與網(wǎng)膜構(gòu) 件薄片表面的摩擦接觸中。取決于相關(guān)構(gòu)件的相對的表面硬度，這 可以造成切割元件或網(wǎng)膜構(gòu)件薄片或二者的可觀的磨損。
對于這一長期存在的問題，已經(jīng)提出了為切割元件和/或剃須刀 網(wǎng)膜薄片提供例如通過等離子滲氮獲取的硬化的表面層。這樣的切
割元件通過例如EP 0 743 144 Bl已知。其他已知的剃刀刀片由特歹朱 金屬合金制成，其具有增加的硬度，如US 6,763,593 Bl所述。但是 這些已知的切割器元件的缺陷在于其硬度相對于網(wǎng)膜薄片的硬度通 常過高。雖然這樣的切割器元件不會嚴(yán)重磨損，但是這一硬度的不 平衡導(dǎo)致剃須刀網(wǎng)膜的嚴(yán)重磨損。特別是對于添加劑剃須刀，即可 以與水一起使用的電動剃須刀，其使用在操作期間釋放的添加劑，
不但可能有切割器元件磨損的問題，而且還容易產(chǎn)生腐蝕。對于傳 統(tǒng)的剃須刀來說耐腐蝕性不是大問題，但是由于添加劑剃須刀的概念，剃刀與潮濕有更近的接觸。目前用于制造這些切割元件的材料 是高強(qiáng)度熱處理不銹鋼。這是一種具有良好的耐腐蝕性能但是具有 中等耐磨性的鋼材類型。該材料通過傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)進(jìn)行硬化以 增加硬度。
具有優(yōu)秀的耐腐蝕性的鋼在大多數(shù)情況下難以通過熱處理來硬 化，并且摩擦學(xué)特性很差，因此在上述添加劑剃須刀的使用中具有 不適宜的磨損特性。外部刀片的磨損不僅由于與位于剃須刀頭內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)刀片的接觸而造成，還通過與皮膚和毛發(fā)的接觸而造成，尤其 是胡茬，可以是很堅(jiān)韌的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一個目的是要提供一種耐腐蝕且耐磨的切割元件，特別 是提供與剃須刀網(wǎng)膜之間的良好的磨損平衡。
這一目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的切割元件實(shí)現(xiàn)。特別地，提供一 種切割元件，該切割元件由不銹鋼制成，至少在其一部分的表面上 具有硬化的表面層，由此所述元件的切割端面至少在其切割邊緣上 包含硬化鋼的表面層，端面的其他部分包含不銹鋼。所述切割元件 (或剃刀刀片)的切割端面意指在使用時(shí)與剃須刀網(wǎng)膜薄片進(jìn)行摩 擦接觸的切割元件的末端的橫截面。所述切割端面的切割邊緣是當(dāng) 旋轉(zhuǎn)時(shí)首先與網(wǎng)膜薄片接觸的端面的周圍的邊緣。因此所述切割端 面可以從外部觀察到。根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合物切割端面，其 包括不銹鋼的部分和具有增加的強(qiáng)度的不銹鋼的部分，其中至少有 一個部分沿著切割邊緣延伸。所述硬化的切割邊緣與薄片首先接觸 并且具有必要的硬度以在提供鋒利的切割的同時(shí)基本防止刀片的磨 損。由于切割端面的其余部分由普通不銹鋼(具有較低的硬度)制 成，相對于全部具有高硬度的切割端面，降低了整體的硬度對比。 這導(dǎo)致剃須刀網(wǎng)膜薄片基本上更少的磨損。實(shí)際上，在剃須刀網(wǎng)膜 的整個使用壽命中，剃須刀網(wǎng)膜與硬化鋼的表面區(qū)域的接觸將變少。 意外地，在切割端面中低于傳統(tǒng)硬度的不銹鋼的出現(xiàn)并不一定導(dǎo)致切割元件的更多磨損。傳統(tǒng)的硬度通常在600HV1左右。
切割元件意指單獨(dú)工作的剃須刀刀片或者與另 一個剃須刀刀片 合作工作的剃須刀刀片。這樣合作的剃須刀刀片的構(gòu)造在例如具有 內(nèi)部旋轉(zhuǎn)切割元件的剃須刀中可以看到，所述內(nèi)部旋轉(zhuǎn)切割元件^皮 具有固定位置的外部相對切割元件(網(wǎng)膜)所環(huán)繞。內(nèi)部旋轉(zhuǎn)切割 元件和外部固定相對切割元件在本文件中都被稱作切割元件。本發(fā)
明不限于旋轉(zhuǎn)剃須刀。本發(fā)明也可應(yīng)用與其他類型的剃須刀，例如 所謂的振動剃須刀。在振動剃須刀中，切割元件相對于基本固定的 金屬箔進(jìn)行往復(fù)平移運(yùn)動，所述金屬箔由例如硬鎳制成。所述切割 元件定位為或多或少垂直于所述金屬箔表面。因此兩邊的切割元件 的切割端面都起切割邊緣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的切割元件的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，切割端面的 硬化的表面層延伸基本遍布端面的整個周圍。該實(shí)施方式不僅更加 堅(jiān)固，而且可以更加容易地增加端面中硬化鋼的量，這使得調(diào)節(jié)硬 度平衡時(shí)更具有靈活性。
在根據(jù)本發(fā)明的切割元件的又 一 優(yōu)選實(shí)施方式中，調(diào)整硬化的表 面層的厚度使得切割元件和/或剃須刀網(wǎng)膜的使用壽命得到最大化。 根據(jù)本發(fā)明，切割元件和/或剃須刀網(wǎng)膜的使用壽命實(shí)際上可以通過 改變切割端面中化鋼和較不硬的鋼的幾何量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)切割 元件相對于網(wǎng)膜磨損過快， 一般將增加硬化鋼的量。當(dāng)網(wǎng)膜磨損較 快， 一般將降低硬化鋼的量。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過試驗(yàn)和誤差實(shí)驗(yàn) 可以很容易地確定最佳的硬度平衡。
雖然硬化的表面層的端面表面區(qū)域相對于切割端面的整個端面 表面區(qū)域的比率可以在很大的范圍內(nèi)變化，但優(yōu)選的是切割元件的 硬化的表面層的端面表面區(qū)域在整個端面表面區(qū)域的5 % - 5 0 %范圍 內(nèi)，更優(yōu)選地在整個端面表面區(qū)域的10%-35%范圍內(nèi)，最優(yōu)選的在 整個端面表面區(qū)域的15%-25%范圍內(nèi)。
硬化的表面層的厚度一般取決于切割端面的尺寸。對于具有典型 的約100lam-200iam厚度的旋轉(zhuǎn)切割元件，硬化的表面層的厚度通常在5-20 jam范圍內(nèi)，雖然較小或較大的厚度也可能是適合的。太 大的厚度可能導(dǎo)致切割元件過早的破裂，特別是硬化的表面層從元 件的其他部分的脫離。這相信是由于生產(chǎn)硬化的表面層時(shí)形成的內(nèi) 部應(yīng)力而引起的。
根據(jù)本發(fā)明的切割元件的另外 一 個優(yōu)點(diǎn)是原則上它可以由任何 種類的不銹鋼制造。意外的是，甚至可以使用很軟的鋼。適合的鋼 包括高硬度熱處理和/或可沉淀硬化的不銹鋼或奧氏體不銹鋼。優(yōu)選 的制作切割元件的不銹鋼的硬度在100HV1-600HV1范圍內(nèi)，更優(yōu)選 的在150HV1-350HV1范圍內(nèi)。使用很軟的不銹鋼的可能性給制造切 割元件帶來了很多優(yōu)點(diǎn)。例如使得通過粉末冶金方法由可注模不銹 鋼來制造根據(jù)本發(fā)明的切割元件成為可能，所述粉末冶金方法為在 本發(fā)明的背景下的優(yōu)選的方法。在切割元件成型中使用金屬成型工 藝，如深沖壓，也成為可能。在通過金屬注模來形成切割元件的優(yōu) 選的實(shí)施方式的情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地選擇商業(yè)上可獲得的鋼的質(zhì)量 以使其滿足耐腐蝕要求并且在一定程度上滿足硬度要求。在這一背
"17-4PH，，。但是該鋼的可硬化度限制在僅僅400HV1以內(nèi)，而已 知的旋轉(zhuǎn)切割器的切割元件例如一^:要求例如600HV1或更高的碩_ 度。申請人測試運(yùn)行了 17-4PH鋼的金屬注模切割器(具有400HV1 的有限硬度)，顯示了關(guān)于切割器的使用壽命的2倍因子的過高的 磨損率。本發(fā)明在優(yōu)秀的可模鍛性結(jié)合可調(diào)整的磨損和自動磨銳特 性的意義上提供了這一問題的解決辦法。
要獲得用于良好的切割的必要的硬度，硬化的表面層的硬度優(yōu)選 為至少1000HV1，更優(yōu)選地為至少1300HV1。優(yōu)選地，表面層的硬^ 度至少等于網(wǎng)膜的硬度，特別是網(wǎng)膜薄片的硬度。所述切割元件可 以被設(shè)計(jì)為在干式剃須刀類型的剃須刀中使用，或在添加劑剃須刀 類型的剃須刀中使用。
本發(fā)明還涉及一種裝備有所公開的切割元件的電動剃須刀。所述 剃須刀具有已提到的關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的切割元件的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的切割元件的方法。該方 法的特征在于切割元件由不銹鋼制成，且所述切割元件的至少部分 表面，除了切割端面，通過經(jīng)受適合的離子的等離子體進(jìn)行硬化。
比如通過噴丸處理，或者使用如感應(yīng)硬化、激光硬化等表面石更化熱 處理技術(shù)的局部熱處理硬化和/或局部沉淀硬化。這些方法也可以結(jié) 合使用。這樣的結(jié)合通常允許達(dá)到更高的硬度值，其中所述結(jié)合優(yōu) 選為應(yīng)變硬化與等離子滲氮的結(jié)合。應(yīng)變硬化也用于制造具有減小 的橫截面的剃刀刀片。通過捶打這類刀片使其成為具有減小的中間 厚度的狗骨頭形狀，從而減小其橫截面。這些非常薄的刀片特別容 易磨損。本發(fā)明的方法對于這類刀片或切割元件特別有利。
在另 一 種優(yōu)選的用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的切割元件的方法中，切割 元件由不銹鋼制成，在去除所述元件的 一部分以形成切割端面之后， 切割元件的至少部分表面通過經(jīng)受適合的離子的等離子體進(jìn)行硬 化。
在所描述的所有方法中，所述離子優(yōu)選為從氮、碳、硼或其組合 中選擇。根據(jù)本發(fā)明，切割元件由例如高強(qiáng)度熱處理不銹鋼形成， 在形成切割元件之后，通過等離子滲氮將切割元件的相關(guān)表面進(jìn)行
硬化至其頂層具有至少1300HV1的硬度。典型的滲氮參數(shù)包括300 。C-500。C的溫度、5-40小時(shí)的處理時(shí)間以及250Pa-550Pa的滲氮壓 力，最后使用脈沖等離子處理。根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠使用未 硬化(奧氏體)不銹鋼制造剃須刀部件，所述部件在之后的生產(chǎn)過 程中，通過向內(nèi)生長的硬且耐磨損的化合物頂層得到硬化，從而簡 化了生產(chǎn)過程。未硬化的不銹鋼可以相對簡單地進(jìn)行處理，特別是 通過使用金屬成型技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法使得使用到目前為止不 適合(且相對便宜)類型的金屬來生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的切割元件成為 可能。所述切割元件優(yōu)選地在刀片的所有表面上通過等離子滲氮進(jìn) 行硬化，并且形成等離子滲氮硬化層，所述等離子滲氮硬化層包括 氮過飽和鋼的表面化合物頂層，且可能具有與頂層鄰接的所謂的中間擴(kuò)散層，所述中間擴(kuò)散層的硬度處于頂層的硬度到硬化前的鋼的 硬度范圍之間。擴(kuò)散層的存在的好處是其額外地強(qiáng)化了基底材料并 且支持化合物層的負(fù)載承受能力。然后，具有優(yōu)選的硬度為至少
1300HV1并且在奧氏體不銹鋼的情況下為至少1100HV1的所述表面 化合物層被從生產(chǎn)出的切割元件的 一端去除，以形成切割端面。


下面將結(jié)合附圖闡述本發(fā)明。以下示出
圖1A為裝備有根據(jù)本發(fā)明的切割元件的剃須刀網(wǎng)膜與切割構(gòu)件 的剖視圖1B為如圖1A所示切割構(gòu)件的細(xì)節(jié)圖2為根據(jù)本發(fā)明的切割元件的切割端面；以及
圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一種切割元件的切割端面。
具體實(shí)施例方式
如圖1A和圖IB,示出了剃須刀網(wǎng)膜構(gòu)件1。網(wǎng)膜構(gòu)件1裝備有 放射狀延伸的網(wǎng)膜薄片3。切割構(gòu)件2可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在網(wǎng)膜構(gòu)件1 內(nèi)。切割構(gòu)件2裝備有若干個圓周地設(shè)置的切割元件10,也被稱為 切割器腿。當(dāng)剃須時(shí)，所述切割構(gòu)件元件10繞著軸線4沿著R所指 示的方向旋轉(zhuǎn)，并且?guī)ё哐由齑┻^網(wǎng)膜構(gòu)件1的薄片3之間的開口 5 的毛發(fā)。在這一過程中，切割器元件10的切割端面11處于與網(wǎng)膜 構(gòu)件薄片表面的摩擦接觸中。在所示實(shí)施方式中，切割元件10相對 于由薄片3所形成的平面傾斜。切割邊緣，即首先與薄片3接觸的 邊緣，在圖1B中由12指示。
如圖2,示出了經(jīng)等離子滲氮的切割元件10的切割端面11。所 述切割端面11或多或少為矩形且具有圓形的拐角邊緣13。切割端面 11的低邊緣12為切割邊緣。所述端面11包括硬化的表面層14,所 述硬化的表面層14以均勻的方式基本覆蓋端面11的整個周圍表面。 硬化的表面層14的平均厚度約為5pm。切割元件IO的切割端面11通過這樣一種方法獲得，其中切割元件根據(jù)已知的操作由例如
SandviklRK91高強(qiáng)度熱處理鋼的不4f鋼制成。然后通過經(jīng)受等離子 滲氮處理來對切割元件的整體表面進(jìn)4于硬化。該硬化處理可以通過 例如將生產(chǎn)出的切割元件保持在375。C并具有475Pa的氮?dú)鈿鈮旱?脈沖滲氮熔爐中20小時(shí)來進(jìn)行，在此期間發(fā)生滲氮。對于具有約70 Hm的平均厚度的切割元件，這將形成約5-20Mm的硬化的表面層。 在1RK91鋼的情況下，初始的500HV1的硬度被增加到在石更化的表 面層的外部具有1500HV1的硬度。硬化的層的彈性系數(shù)也增加，典 型地增加20%至30%,如從170GPa增加到220GPa。在給切割元件 的基本整個表面提供硬化的表面層之后，元件的部分被去除以形成 (露出)切割端面。形成端面11的過程可以包括提供不銹鋼條，將 不銹鋼條形成彎曲的形狀以及相對于切割元件的軸線方向成角度地 磨去不銹鋼條的一個端部部分的一部分(由于彎曲的形狀其為曲線 狀)。材料的磨去或除去優(yōu)選為通過電子放電加工來進(jìn)行。
根據(jù)在硬化中使用的特定的參數(shù)組，可以形成若干厚度的硬化的 表面層14。這如圖3所示，圖中示出一種不同的端面11,其具有平 均較厚的硬化的層14。這樣的端面通常具有有利于切割元件的硬度 平衡，而犧牲了網(wǎng)膜薄片。在滲氮過程之前，可高強(qiáng)度熱處理和可 沉淀-更化的鋼可以先通過老化熱處理和/或沉淀硬化步驟來進(jìn)行硬 化?？蛇x的，這可以和滲氮過程相結(jié)合。在這里使用的等離子滲氮 過程是本領(lǐng)域所常見的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法顯然也可以應(yīng)用于經(jīng)受高磨損和腐蝕工況的 其他裝置，例如但不限于，刀片、旋轉(zhuǎn)刀、切割工具、某些汽車部 件等。
權(quán)利要求
1.一種切割元件，例如用于電動剃須刀中，所述切割元件配備有具有切割邊緣的切割端面，并且所述切割元件由不銹鋼制成，其中所述切割端面至少在其切割邊緣上包括硬化的表面層，所述硬化的表面層為硬化鋼。
2. 如權(quán)利要求1所述的切割元件，其特征在于，所述切割端面 的硬化的表面層延伸基本遍布所述端面的整個周圍。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的切割元件，其特征在于，所述硬化 的表面層的厚度被調(diào)整為使得所述切割元件和/或剃須刀網(wǎng)膜薄片的 使用壽命最大化。
4. 如權(quán)利要求3所述的切割元件，其特征在于，所述硬化的表 面層的端面表面區(qū)域在整個端面表面區(qū)域的5%到50%的范圍內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的切割元件，其特征在于，所述硬化的表 面層的端面表面區(qū)域在整個端面表面區(qū)域的10%到35%的范圍內(nèi)。
6. 如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切割元件，其特征 在于，所述不銹鋼的石更度在100HV1到600HV1的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的切割元件，其特征在于，所述不銹鋼的 硬度在150HV1到350HV1的范圍內(nèi)。
8. 如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切割元件，其特征 在于，所述硬化的表面層的硬度為至少1000HV1。
9. 如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切割元件，其特征 在于，所述元件由可注模不銹鋼通過粉末冶金方法制造。
10. —種用于生產(chǎn)如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切 割元件的方法，其中，切割元件由不銹鋼制成，且所述切割元件的 至少一部分表面，除了切割端面之外，通過經(jīng)受適合離子的等離子 體進(jìn)行硬化。
11. 一種用于生產(chǎn)如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切 割元件的方法，其中，切割元件由不銹鋼制成，且所述切割元件的至少 一 部分表面通過經(jīng)受適合的離子的等離子體進(jìn)行硬化，然后去 除所述元件的 一 部分以形成切割端面。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述切割元件的基本整 個表面通過經(jīng)受適合離子的等離子體進(jìn)行硬化。
13. 如權(quán)利要求10-12中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述離 子從氮、碳、硼或其組合中選擇。
14. 一種能夠通過如權(quán)利要求10-13中的任意一項(xiàng)所述的方法獲 得的切割元件。
15. —種如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切割元件在 干式剃須刀類型的剃須刀中的應(yīng)用。
16. —種如前述各項(xiàng)權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的切割元件在 添加劑式剃須刀類型的剃須刀中的應(yīng)用。
17. —種電動剃須刀，其包括至少一個如權(quán)利要求1-9中的任意 一項(xiàng)所述的切割元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種切割元件(10)，例如用于電動剃須刀中。所述切割元件由不銹鋼制成，在所述切割元件的至少一部分表面上具有硬化的表面層(14)，且所述切割元件的特征在于，所述元件的切割端面(11)至少在其切割邊緣(12)上包括硬化鋼的表面層，在所述端面的其余部分包括不銹鋼。所述切割元件具有自動磨銳和磨損可調(diào)整特性。本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)所述切割元件的方法，以及涉及包括根據(jù)本發(fā)明的至少一種切割元件的電動剃須刀。
文檔編號B26B19/04GK101657303SQ200880012173
公開日2010年2月24日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者H·S·巴勞維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司