專利名稱：刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種刀片,尤其涉及一種切削刀片(cutting blade),本實用新型還公開了該切削刀片的制造方法。
背景技術(shù)：
如用于各類刀具及其他切削器具的那些刀片的制造方法包括一系列制造步驟，每個步驟都用來獲得刀片的某個特征。例如，在用于制造通用刀具刀片(utility knifeblade)的一種方法中，以卷材方式提供帶狀鋼制刀片備料(strip of steel blade stockmaterial) 0通常饋送帶狀刀片備料使之通過熱處理爐以使帶狀材料硬化和回火。然后對熱處理后的帶材進行打磨、I行磨和/或在磨刀帶上磨快(stropped),以形成一些沿帶材一 側(cè)限定刀刃(cutting edge)的面(facets)。對所述帶材進行進一步處理,并且往往用與刀片的來源或其它信息有關(guān)的標記作出標示。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一些改進。為了實現(xiàn)所述目的，本實用新型一方面提供了一種刀片，其包括由碳鋼材料形成的本體，本體具有刀刃部分和側(cè)表面；側(cè)表面具有形成于其上的帶色氧化層，該氧化層的被選定的部分被去除以暴露下層碳鋼材料，以便通過帶色氧化層和暴露的碳鋼材料之間的顏色差異在刀片的所述表面上提供標記。氧化層可以具有灰-黑色、黑色、藍色或藍底色。優(yōu)選所述刀刃部分的硬度大于其余本體部分的硬度。其余本體部分的硬度可以在50HRC至56HRC的范圍內(nèi)，而刀刃部分的硬度可以在60HRC至80HRC的范圍內(nèi)?？梢詫Φ镀牡度胁糠诌M行感應(yīng)淬火。優(yōu)選刀片的刀刃部分由與其余本體部分的低等級碳鋼相比高的高等級碳鋼構(gòu)成。刀片的刀刃部分可以由激光沉積形成。所述刀片是適于固定在通用刀具手柄上的刀具刀片。優(yōu)選帶色氧化層的被選定部分用激光束去除。本實用新型的另一方面還公開了一種制造刀片的方法，包括提供帶狀碳鋼材料卷，該帶狀碳鋼材料具有上面作出了標記的表面；在所述材料的表面上形成帶色氧化層；和選擇性地去除帶色氧化層的一些部分以暴露下層碳鋼材料，從而通過帶色氧化層和暴露的碳鋼材料之間的顏色差異在刀片的所述表面上提供標記。由于本實用新型所提供的刀片具有較高硬度值的邊緣，能將邊緣打磨得更銳利并增長壽命。通過以下參照附圖進行的描述和所附權(quán)利要求，本實用新型的這些及其他方面、以及操作方法、結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的作用、零件的組合和制造的經(jīng)濟性將更為清晰，所有這些內(nèi)容都構(gòu)成本說明書的一部分，其中類似的附圖標記代表不同附圖中的相應(yīng)零件。在一個實施例中，圖示的結(jié)構(gòu)部件被認為是按比例繪制的。但是，應(yīng)特別理解，所述附圖僅用于圖解說明和描述的目的，而不是對本實用新型的限制。同樣還可以想到，在本說明書一個實施例中公開的特征可以用于本說明書中公開的其它一些實施例。如說明書和權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式的“一”和“所述”包括多個指代物，除非上下文清楚地作出了其他說明。

圖I示出了按照本實用新型的實施例的制造刀片的方法；圖2示出了按照本實用新型的一個實施例的碳鋼帶狀材料，其上形成有刻痕線；圖3示出了用于按照本實用新型的實施例在碳鋼帶狀材料表面形成帶色氧化層的系統(tǒng)；圖4為按照本實用新型的實施例的碳鋼帶狀材料頂視平面圖，該碳鋼帶狀材料表面上形成有帶色氧化層； 圖5為按照本實用新型的實施例的碳鋼帶狀材料截面圖，該碳鋼帶狀材料(圖4中示出)表面上形成有帶色氧化層；圖6和7示出了按照本實用新型的實施例用于制造刀片的方法中的一步驟，其中碳鋼帶狀材料表面上的帶色氧化層的一些部分被選擇性地去除；圖8為按照本實用新型的實施例的碳鋼帶狀材料的頂視平面圖，該碳鋼帶狀材料的帶色氧化層上形成有標記；圖9為按照本實用新型的實施例的碳鋼刀片的頂視平面圖，該碳鋼刀片的側(cè)表面上形成有標記。
具體實施方式
圖1、2、4和6示出了根據(jù)本實用新型的不同方面制造刀片900(如圖9所示)的方法。參照圖1、2、4和6，該方法包括提供帶狀碳鋼材料卷200，該帶狀碳鋼材料具有上面被作出標記的表面202 ;在材料200的表面202上形成帶色氧化層220 ;選擇性地去除帶色氧化層220的一些部分230，以暴露下層碳鋼材料200，從而借助在帶色氧化層220和被暴露的碳鋼材料200之間的顏色差異在材料200的表面202上形成標記250。圖I更詳細地示出了所述方法。參照圖I和2，在方法10的步驟20中提供帶狀碳鋼刀片備料200，從該備料中能生產(chǎn)多個刀片900(如圖9所示)。在一個實施例中，例如，提供成卷形式的碳鋼，以便帶材更緊湊從而便于處理。雖然可以考慮，可將其它類型的材料用于其它一些實施例，在一個實施例中，例如，碳鋼材料是如碳鋼等級C1095之類的高碳鋼材料。例如，在一個實施例中，帶狀刀片備料可以由不銹鋼材料構(gòu)成。在另一實施例中，帶狀刀片備料可以由其它類型的鋼或其它類型的金屬材料構(gòu)成。成卷的帶的長度可以為I千米(km)或更長，但是也可提供較短的卷。還可以多卷配置形式提供所述帶材，多卷帶材可以首尾被焊接?？梢愿鶕?jù)刀片的期望尺寸選擇帶的尺寸。例如，在一個非限制性示例中，帶材的寬度可以為9至25mm，帶材的厚度可以為0. 4至0.8mm。在另一非限制性示例中，帶材可以具有19mm寬和0.6mm厚。當然，帶材可以具有其它尺寸，這取決于由碳鋼帶形成的刀片的指定用途。在一個實施例中，碳鋼帶的硬度為200至 300HV。在步驟30中，碳鋼帶狀材料200被送至沖床，在該處帶材被沖壓出多個開口或凹陷，以限定被用于將刀片保持于夾頭(未示出)內(nèi)或保持在用于通用刀具(未示出)的刀片承載架上(未示出)的附聯(lián)點。在一個實施例中，利用加壓工具可以在碳鋼帶狀材料200上沖壓出品牌名稱(brand names)、標識(logo)或其它標記。在一個實施例中，將壓紋標記(即，品牌名稱、標識或其它標記)沖壓在與表面202相反的表面207 (如圖3所不)上,表面202上形成激光成形標記250。在另一實施例中，可使用沖割工具(blanking tool)將品牌名稱、標識或其它標記刻劃在表面207上。由于如此成形于碳鋼帶狀材料200的表面上的品牌名稱、標識或其它標記被凹陷或刻痕于下層碳鋼材料中，品牌名稱、標識或其它標記可移轉(zhuǎn)到形成于表面207上的覆蓋帶色氧化層。隨后，在步驟40對碳鋼帶狀材料200進行刻痕，以形成多條縱向隔開的刻痕線，其中每條刻痕線對應(yīng)于相應(yīng)刀片的側(cè)邊緣924(如圖9所示)并限定出用于隨后將被刻痕的帶材折斷或切斷成多個刀片的截斷線。由于如此成形于被刻痕的碳鋼帶狀材料200的表面上的截斷線被刻痕，截斷線被移轉(zhuǎn)到形成于碳鋼帶狀材料200的表面上的覆蓋帶色氧化層。應(yīng)注意的是，在某些實施例中，由于在將氧化層形成于帶材的主要表面期間成角度的側(cè)邊緣(被刻痕)被保護免受常壓氣體影響(借助于它們與相鄰刀片的連接)，將刀片構(gòu)件從帶材折斷(分離)以暴露整齊勻稱地(formally)連接的邊緣表面區(qū)時，刀片構(gòu)件的側(cè)邊緣可以沒有氧化層。圖2示意地示出了碳鋼帶狀材料200的一部分，其示出了刻痕線210?？毯劬€限定出具有梯形形狀的獨立刀片205。通過選擇適當?shù)目毯劢Y(jié)構(gòu)還可獲得如平行四邊形刀片、鉤形刀片之類的其它形式和形狀。在一個實施例中，步驟30和40的刻痕和刺穿步驟可以組合成單個沖壓操作。在一個實施例中，可在同一沖壓操作、如步驟30和40中形成側(cè)表面207上的沖壓標記。在另外的實施例中，在不同于步驟30和40的單一沖壓操作的沖壓操作中形成側(cè)表面207上的沖壓標記。參照圖I和2，在步驟50，饋送刀片備料的壓制碳鋼帶狀材料卷200通過熱處理作業(yè)線，以淬火碳鋼帶狀材料200。在此步驟中，放開(run off)成卷的碳鋼并使其通過將碳鋼帶狀材料200加熱到溫度高于轉(zhuǎn)變溫度的淬火爐。轉(zhuǎn)變溫度是碳鋼帶狀材料200從室溫下穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)變化到高溫下(即高于轉(zhuǎn)變溫度的溫度)穩(wěn)定的、被稱為奧氏體(奧氏體結(jié)構(gòu))的面心立方結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)變溫度的變化取決于被使用的碳鋼帶狀材料200。在一個實施例中，在大約800°C到900°C的溫度下執(zhí)行所述加熱以硬化碳鋼帶狀材料200。例如，對于C1095等級的碳鋼，轉(zhuǎn)變溫度接近820°C (接近1508° F)。在這種情況中，在接近890°C的溫度下執(zhí)行所述加熱以硬化碳鋼帶狀材料200。此較高的溫度補償了在奧氏體化期間的短的均熱期。在一個實施例中，淬火/加熱爐的長度接近26英尺(接近8米)。碳鋼帶狀材料200以接近每分鐘16至22英尺的速度(接近每分鐘5至7米)傳送。爐內(nèi)提供例如主要含氮和氫的“裂化氨”的惰性氣氛保護(controlled atmosphere),以防止碳鋼帶狀材料200在硬化或加熱步驟50期間的氧化和變色。雖然可用裂化氨來防止氧化和變色,也可使用其它氣體，例如但不限于，“純吸熱型氣體”。在一個實施例中，執(zhí)行加熱碳鋼帶狀材料200以硬化碳鋼帶狀材料200步驟的時間大約為75至105秒。在退出加熱(淬火)爐后，在步驟60被加熱的碳鋼帶狀材料200被淬火。在一個實施例中，被硬化的碳鋼帶狀材料200通過配置在碳鋼帶狀材料200上方和下方的液體冷卻傳導區(qū)之間以使碳鋼帶狀材料200淬火。在一個實施例中，被加熱的碳鋼帶狀材料200通過具有與碳鋼帶狀材料200接觸的碳化物耐磨帶的水冷黃銅區(qū)，以使碳鋼帶狀材料200淬火。該黃銅區(qū)以高于臨界冷卻速率的速度將帶狀材料200從淬火溫度(例如接近890°C)冷卻到環(huán)境溫度(接近25°C)。臨界冷卻速率是碳鋼帶狀材料200被冷卻以便保證將奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成馬氏體結(jié)構(gòu)的速率。馬氏體結(jié)構(gòu)是體心四方晶體結(jié)構(gòu)。在馬氏體結(jié)構(gòu)中，碳鋼帶狀材料200內(nèi)部具有高應(yīng)力。這種內(nèi)應(yīng)力能可靠用于公知碳鋼帶狀材料200的硬化現(xiàn)象。硬化后，碳鋼帶狀材料200的硬度從小于約300HV (熱處理前)變?yōu)榻咏?50至890HV (接近65. 5至66. 8HRC)。在一個實施例中，執(zhí)行碳鋼帶狀材料200淬火步驟大約I至4秒。在另外的實施例中，使用氣體或液體對碳鋼帶狀材料200進行淬火。 參照圖1-3，在步驟70，饋送經(jīng)加熱和淬火的碳鋼帶狀材料200通過系統(tǒng)300，系統(tǒng)300被配置用于在碳鋼帶狀材料200的表面202上形成帶色氧化層220。在一個實施例中，帶色氧化層220形成在碳鋼帶狀材料200的表面202和表面207兩者上。在回火步驟70期間，氧化氣氛(例如，空氣或其它氧化氣體(一種或多種))處·于系統(tǒng)300中，以在碳鋼帶狀材料200的表面202上形成帶色氧化層220。S卩，代替“裂化氨”(主要包含氮和氫)的惰性氣氛保護，回火爐中具有在帶色氧化層220形成過程中的氧化氣氛。在一個實施例中，在熱處理爐302的端部開口的管裝構(gòu)件304內(nèi)提供氧化氣氛。在避免氧化的其它制造方法中，管狀構(gòu)件304的相對兩端被密封，以防止空氣進入，而不用包含“裂化氨”的管狀構(gòu)件304。然而，對此處目的而言，管狀構(gòu)件304可以維持未密封，以允許氧化。在另一實施例中，通過氣體(例如，空氣)供應(yīng)系統(tǒng)306將補充的氧化氣氛(氣體)提供進管狀構(gòu)件304內(nèi)。從上可知，在一個實施例中，系統(tǒng)300包括回火爐302、被配置為容許空氣進入的路徑的管狀構(gòu)件304、和空氣供應(yīng)系統(tǒng)306?；鼗馉t302的管狀構(gòu)件304和空氣供應(yīng)系統(tǒng)306被配置為在回火步驟70期間提供氧化氣氛。在一個實施例中，回火爐302在兩側(cè)具有開口端312和313。在一個實施例中，回火爐302包括置于其中的端部開口的管裝構(gòu)件304。換句話說，回火爐302的管狀構(gòu)件304在兩側(cè)具有開口端314和315。在一個實施例中，管狀構(gòu)件304的端部314和315從回火爐302的端部312和313向外遠離地延伸。管狀構(gòu)件304被配置為容許大氣進入回火爐302內(nèi)。在一個實施例中，饋送碳鋼帶狀材料200通過回火爐302的管狀構(gòu)件304，以便在碳鋼帶狀材料200的表面202上形成帶色氧化層220。在一個實施例中，管狀構(gòu)件304由耐熱合金材料制成。在一個實施例中，管狀構(gòu)件304的尺寸(例如，直徑)足夠大以使空氣在其中自然、無阻礙地流動或循壞。如果設(shè)有空氣供應(yīng)系統(tǒng)，空氣供應(yīng)系統(tǒng)306可以包括在一個實施例中的空氣引導構(gòu)件308和空氣供給源310?？諝夤?yīng)系統(tǒng)306可被配置為向回火爐302提供附加空氣，以使氧化層220更均勻?？諝庖龑?gòu)件308被配置為將空氣從空氣供給源310引導到回火爐302，借此在其中提供氧化氣氛。雖然正方形或其它構(gòu)造也可使用，在一個實施例中，空氣引導構(gòu)件308包括圓柱形構(gòu)造。在一個實施例中，空氣引導構(gòu)件308可以包括多個間隔的開口 317，以便向回火爐302內(nèi)供應(yīng)空氣。在另一實施例中，空氣引導構(gòu)件308是多孔管。在一個實施例中，空氣引導構(gòu)件308被安置在回火爐302的入口處。在圖示的實施例中，空氣引導構(gòu)件308被引入碳鋼帶狀材料200下方。可以考慮，在其它一些實施例中，將空氣引導構(gòu)件308安置在回火爐302的任何部位，以利于碳鋼帶狀材料200的表面202上的帶色氧化層220的均勻性。在一個實施例中，空氣供給源310是壓縮空氣供給源，其被配置成供應(yīng)I巴壓力和26升/分鐘的流速的空氣。在另一實施例中，空氣供給源310是空氣噴槍。在一個實施例中，空氣供給系統(tǒng)306被安置在管狀構(gòu)件304的入口端314附近。在一個實施例中，回火爐302被配置為降低碳鋼帶狀材料200的內(nèi)應(yīng)力水平。結(jié)果，隨著延展性的相關(guān)增加，碳鋼帶出現(xiàn)某種軟化。例如，對于C1095等級碳鋼而言，回火溫度接近380°C。在一個實施例中，在280°C至400°C執(zhí)行所述形成步驟(S卩，步驟70)。此回火過程可將碳鋼的硬度降低到580至630HV的指定范圍內(nèi)。在一個實施例中，回火爐302的長度接近26英尺(接近8米)。碳鋼帶狀材料200在回火爐302以每分鐘16至22英尺(接近每分鐘5至7米)的速度移動。在一個實施例中，執(zhí)行所述成形步驟的時間段約為45至75秒。在一個實施例中，執(zhí)行所述成形步驟的時間段為60秒。在一個實施例中，帶色氧化層220的顏色為金色、紅色、藍色、黑色、灰-藍色、藍-黑色或任何其它能提供與亮鋼色形成鮮明差異的深顏色。在另一實施例中，帶色氧化層220可以是除亮鋼色外的任何其他顏色。在一個實施例中，氧化層220的顏色可以取決于在回火爐302中維持的溫度。在一個實施例中，碳鋼帶狀材料200在回火爐302中在大約60秒內(nèi)維持約380°C以獲得具有藍色背景顏色的氧化層220。在一個實施例中，無論氧化層220為何種顏色，氧化層220的化學成分保持相同。顏色由氧化層220的厚度確定并且是存在于回火爐中氣氛的氧化電位、回火爐中保持的溫度、和在此溫度下碳鋼帶狀材料200經(jīng)歷的時間的函數(shù)。也可將氧化層220的顏色稱為回火顏色。在回火碳鋼帶狀材料200之后，碳鋼帶狀材料200在步驟80被再次淬火。此淬火步驟便于在激光標記步驟90 (下面將詳細描述)過程中控制碳鋼帶狀材料200。在一個實施例中，所述淬火在回火爐302的出口端附近執(zhí)行。在一個實施例中，碳鋼帶狀材料200的所述淬火執(zhí)行大約I至4秒。在一個實施例中，使碳鋼帶狀材料200通過安置在碳鋼帶狀材料200上方和下方的液體(例如，水)冷卻淬火區(qū)316之間執(zhí)行所述淬火。在另一實施例中，用氣體或液體對碳鋼帶狀材料200進行淬火。圖4和5分別為根據(jù)一實施例的碳鋼帶狀材料200的頂視平面圖和截面圖，該碳鋼帶狀材料200的表面202上形成有帶色氧化層220。在一個實施例中，如圖5所示，帶色氧化層220均勻地成形在碳鋼帶狀材料200的表面202上。為了清楚起見，在步驟30和40期間形成的刻痕線和標記在圖5的截面圖中未示出。參照圖I和6-8，碳鋼帶狀材料200經(jīng)淬火后，在步驟90，選擇性地去除碳鋼帶狀材料200的表面202上的帶色氧化層220的一些部分230，以暴露下層碳鋼材料200，因此借助帶色氧化層220和暴露的碳鋼材料200之間的顏色差異在材料200的表面202上形成標記250。即，被形成的標記250相對于周圍帶色氧化層220具有大的光學差異。此差異由下層碳鋼材料引起。例如，激光標記步驟90 (下面詳細描述)將除去或以其他方式去除深色氧化層重新再生成亮鋼色標記。這可產(chǎn)生深背景顏色和氧化物被去除的亮色標記。圖6和7示出根據(jù)本實用新型的多個方面的方法10的步驟90。為了清楚起見，在步驟30和40過程中形成的刻痕線和標記未在圖7的截面圖中示出。圖8為碳鋼帶狀材料的頂視平面圖，碳鋼帶狀材料具有形成在碳鋼帶狀材料200的帶色氧化層220上的標記250。在一個實施例中，利用激光束280可以去除碳鋼帶狀材料200的表面202上的帶色氧化層220的一些部分230。在一個實施例中，脈沖YAG (釔鋁石榴石)激光器282提供激光束280，該激光束用于去除碳鋼帶狀材料200的表面202上的帶色氧化層220的一些選定部分230。來自脈沖YAG激光器282的激光束280被配置成用于除去碳鋼帶狀材料200的表面202上的帶色氧化層220以便暴露下層碳鋼材料。在一個實施例中，帶色氧化層220的一些部分230參照激光束280起作用的帶色氧化層220的一些部分被去除。在一個實施例中，激光器282可操作地被連接到控制器，該控制器被配置為控制激光束280的多種屬性。例如，可被控制的激光束280的屬性可以包括，但不限于，激光束280的方向、激光束280的強度和/或激光束的焦距。在一個實施例中，標記可以由編程(即，使用計算機或處理器)控制器形成，以在一定時間內(nèi)經(jīng)過用于激光束的指定路徑?？商鎿Q地，光束可以保持靜止不動，通過可動刀片夾持器傳送要作標記的刀片。刀片夾持器可通過馬達機構(gòu)運動，該馬達機構(gòu)可由編程控制器驅(qū)動，以使刀片相對于激光束的運動產(chǎn)生期望的標記圖案。還可將激光控制器編程為獲得期望的去除深度。例如，可將激光器配置為除去碳鋼帶狀材料200的帶色氧化層220，而沒有顯著地改變下層碳鋼帶狀材料200。在一個實施例中，對激光束280的功率進行設(shè)定或控制，致使下層碳鋼材料200通過激光標記步驟90后最大程度地保持不受影響(即，無物理上的改變)。例如，可通過改變激光器282在每一脈沖期間開始工作的時間比例(已知為“脈沖保持時間與間歇時間之比”)控制激光束280的功率。在一個實施例中，激光束280的功率范圍在50至100瓦。在另一實施例中，可以使用以不同功率水平工作的激光源。在一個實施例中，在碳鋼帶狀材料200的表面202上的標記250，僅作為舉例可以采取以下形式標識、序號、商標、品牌名稱、圖像、標志(emblems)、促銷或廣告標記、字母數(shù)字符號、幾何或裝飾圖形、字母、數(shù)字、零部件、機器可讀條型碼或它們的組合。根據(jù)一個實施例，在激光標記碳鋼帶狀材料200之后，可選擇地在步驟100再卷繞碳鋼帶狀材料200，然后送到下一步驟110。在步驟110，執(zhí)行碳鋼帶狀材料200邊緣的再硬化，以便提高碳鋼帶狀材料200邊緣的硬度。在刀片制造過程中，往往取折衷的硬度值。一方面，高硬度值將導致更好的打磨性能，使刀片銳利且使刀片的壽命較長。但是，高硬度值也將導致刀片更脆。如果經(jīng)受非軸向載荷(例如，在刀片的平表面上的壓力)，脆刀片容易碎裂。另一方面，軟刀片顯示改善的延展性但將變鈍得更快。因此，在一個實施例中，可以考慮提供這樣的刀片，該刀片的本體相對足夠軟以具有延展性，同時所提供的刀片的邊緣具有較高硬度值，以便獲得邊緣的優(yōu)良性能。提供具有較高硬度值的邊緣可允許將邊緣打磨得更銳利，并增長壽命。為了提高碳鋼帶邊緣硬度，在步驟110，對碳鋼帶的邊緣進行再硬化。例如，利用感應(yīng)淬火工藝或利用激光沉積工藝可以提高碳鋼帶邊緣的硬度。在另一實施例中，例如，通過形成采用雙材料(bi-material)的邊緣，可以提高碳鋼帶邊緣的硬度。也就是說，為了提高碳鋼帶邊緣的硬度，在一個實施例中，刀片的刀刃部分由相對于本體的低等級碳鋼為更高等級的碳鋼形成。在一個實施例中，刀刃部分的更高等級碳鋼的硬度范圍可以為60到66HRC。在另一實施例中，刀刃部分的更高等級碳鋼的硬度范圍可以為60到80HRC。本體的相對低等級碳鋼的硬度范圍為50到56HRC?？蓪⑿纬傻度械母叩燃壧间撜澈?、焊接或用其他方式固定到形成刀片后部材料的低等級的碳鋼材料。在一個實施例中，將感應(yīng)淬火工藝應(yīng)用到碳鋼帶的邊緣。在感應(yīng)淬火工藝中，發(fā)生器產(chǎn)生高電壓和低電流的高頻交變電流。高頻交變電流流過緊靠碳鋼帶的感應(yīng)器。高頻電流導致對碳鋼帶加熱。通過選擇電流的頻率、通過電流強度值的選擇、通過選擇感應(yīng)器的幾何形狀、通過改變帶材相對于感應(yīng)器的 傳送速度和/或通過選擇感應(yīng)器相對于工件(即碳鋼帶)的位置可以控制所述溫度。在一個實施例中，感應(yīng)器的尺寸選擇為接近8mmX 8mmX 8mm,并且碳鋼帶以每分鐘25m的打磨速度運動。在一個實施例中，通過施加約26至30MHz的感應(yīng)頻率來執(zhí)行感應(yīng)加熱。感應(yīng)淬火工藝局部地(在刀刃處)將碳鋼帶再加熱到接近800°C到900°C的轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度。在一個實施例中，感應(yīng)淬火工藝局部地(在刀刃處)將碳鋼帶再加熱到接近820°C (接近1508° F)的轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度。通過感應(yīng)加熱隨后以高于臨界速度的速度快速冷卻，刀刃被再硬化，以便沿刀刃產(chǎn)生硬的、完全的馬氏體結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^以下任何方式或它們的組合實現(xiàn)刀刃以高于臨界速度的速度快速冷卻與刀片本體內(nèi)的熱傳導、與環(huán)境的對流傳熱、和/或通過鼓風或液體淬火人工加速冷卻。通過快速冷卻碳鋼帶的刀刃，可在具有相對軟的本體或者卷材的碳鋼帶上產(chǎn)生相對硬的刀刃(例如，從邊緣尖端到碳鋼帶本體接近0. I至I. Omm深)。因此，碳鋼帶的刀刃比碳鋼帶本體更硬。在一個實施例中，對碳鋼帶邊緣的感應(yīng)淬火可以在形成單獨刀片(步驟130)之前，在打磨(步驟120)、珩磨或在磨刀帶上磨快的操作過程中或所述過程之后的任意點處實現(xiàn)，以制造具有改善硬度的邊緣的刀片，同時刀片中心部分或刀片本體保持相對軟。用于改善碳鋼帶邊緣硬度的感應(yīng)淬火工藝在美國專利申請公開號2007/0006683和美國專利申請公開號2008/0189959中已詳細描述，這兩篇申請文件的全部內(nèi)容作為參考被并入本申請中。在另一實施例(如上所述)中，利用激光沉積改善刀片的邊緣硬度。在這樣的實施例中，在步驟110過程中，將碳鋼帶狀材料卷連續(xù)饋送到硬質(zhì)材料(例如碳化鎢)沉積站，該沉積站被配置為施加硬質(zhì)材料(例如碳化鎢)覆層到碳鋼帶的邊緣。硬質(zhì)材料具有顯著大于碳鋼帶狀材料其余部分的硬度。在一個實施例中，硬質(zhì)材料的硬度至少為60Re。在一個實施例中，硬質(zhì)材料的硬度在大約70至80Re的范圍內(nèi)。在一個實施例中，沉積站包括被配置為在碳鋼帶狀材料200上提供射束的輻射源。沉積站還包括被配置為將射束投射和聚焦到碳鋼帶狀材料200的目標部分上的投射系統(tǒng)。輻射源被配置為輸出具有足夠功率和能量以融化碳鋼帶狀材料200的射束?？梢岳斫獾氖?，輻射源305不限于光源。例如，在一個實施例中，在沉積站也可使用電子束源。在操作中，碳鋼帶狀材料200的薄邊緣在射束下連續(xù)運動。碳鋼帶狀材料200的薄邊緣的輻照在射束的聚焦點處形成焊接熔池?；旌衔?包括硬質(zhì)材料)的顆粒借助分配器被釋放并在重力的作用和推進氣體的作用下在焊接熔池內(nèi)自由下落。推進氣體可以是氦或氬。結(jié)合劑(binder)被射束輻照和融化，同時下落在碳鋼帶狀材料200上。結(jié)果，基本上所有顆粒在它們達到焊接熔池時已被融化。選擇結(jié)合元件以將硬質(zhì)材料(例如碳化鎢)結(jié)合到焊接熔池的融化材料。通過固化焊接熔池內(nèi)的硬質(zhì)材料(例如碳化鎢)/結(jié)合元件可實現(xiàn)顆粒和碳鋼帶200之間的所有結(jié)合。這導致在碳鋼帶狀材料200上的硬質(zhì)材料(例如碳化鎢)/結(jié)合劑的無孔沉積?？梢员挥糜诒緦嵤├慕Y(jié)合劑的示例包括鈷。但是，這并非限制。可以考慮，可將附加結(jié)合劑用于其它一些實施例。此處可以考慮按照美國專利申請公開號2009/0314136和美國專利序號12/879115將具有硬質(zhì)材料的混合物沉積到碳鋼帶的邊緣上的工序，這兩篇申請文件的全部內(nèi)容作為參考被并入本申請中。參照圖1，對碳鋼帶200的邊緣進行再硬化后，在步驟120，碳鋼帶200被輸送或傳遞到用于打磨帶材邊緣的打磨機。在一個實施例中，執(zhí)行打磨步驟120以形成沿帶狀碳鋼材料200的一個邊緣限定出刀刃的面。在帶材的邊緣上可打磨出如在10至32度的較小角度。在刀片的兩側(cè)打磨出此角度(但是在另一實施例中，只在刀片的一側(cè)打磨出角度)，使得刀片相對于平分邊緣的刀片的縱向軸線大致對稱。此外，此打磨角度是相對于縱向軸線測量的。此角度選擇比較小是為了減小推動通過切割材料的刀片所需的力。在一個實施例中，碳鋼帶200的打磨邊緣的角度是22° +/-2°。在打磨步驟120中，刀片邊緣可以打磨出單個角度或多個角度。打磨之后，可對碳鋼帶200的邊緣進行珩磨。在被打磨邊緣的尖部上運用珩磨步驟獲得第二、不尖銳的角度，該角度例如為26°至36°。這種較遠離中心(deeper)的衝磨角提供了比更小打磨角度更牢固的邊緣并能延長刀刃的壽命。因此可任選地提供具有兩角度邊緣的帶材。任選地可以將在磨刀帶上磨快碳鋼帶200的邊緣添加到邊緣的生產(chǎn)程序中。在一個實施例中，用皮革或合成化合物的軟輪去除由珩磨工藝形成的任何毛刺。在一個實施例中，取代生產(chǎn)具有兩個角度的邊緣的碳鋼帶，碳鋼帶的邊緣被打磨成10°至32°的單一角度。在這種情況中，帶材的邊緣可以不在磨刀帶上磨快。如上所述，磨刀帶上磨快的工藝被用于去除由珩磨工藝產(chǎn)生的任何毛刺。在這種情況下，因為碳鋼帶的邊緣被打磨，可以不使用珩磨、在磨刀帶上磨快。最后，在步驟130，被處理的碳鋼帶沿碳鋼帶的長度在每個刻痕線處折斷，以使碳鋼帶沿刻痕線分離而生產(chǎn)多個刀片。如上所述，可以在刀片的制造過程中在線執(zhí)行形成帶色氧化層和在帶色氧化層上形成標記的步驟。圖9示出了按照所述制造工藝獲得的示例性刀片。可以考慮，方法10可以包括一個或多個上述步驟，但是并非所有步驟都是必需的。盡管可以遵循上述步驟順序，還可考慮，在某些情況下，可以改變一個或多個步驟的順序。例如，在一個實施例中，在打磨(步驟120)、珩磨或在磨刀帶上磨快操作期間或之后的任一點處可以執(zhí)行碳鋼帶邊緣的感應(yīng)淬火。圖9示出了根據(jù)本實用新型的各個方面的示例性刀片900。刀片900是適于安裝在通用刀具手柄(未顯示)上的刀片。在一個實施例中，刀片900包括由碳鋼材料形成的本體950。本體950具有刀刃部分952和側(cè)表面954。側(cè)表面954具有形成于其上的帶色氧化層956。氧化層956的被選定部分958已被去除以暴露下層碳鋼材料980,因此可通過帶色氧化層956和暴露的碳鋼材料980之間的顏色差異在刀片900的表面954上提供標記960。在一個實施例中，刀片900的表面954上的氧化層956具有金色、紅色、黑色、藍色、灰-藍色、藍底色或任何其他可提供與下層亮鋼顏色明鮮差異的顏色。[0066]在一個實施例中，氧化層956的顏色可以取決于回火爐302 (如圖3所示)中保持的溫度和/或碳鋼材料980在回火爐中經(jīng)歷的時間。在一個實施例中，回火爐302中的溫度(即，氧化層956形成期間)保持在280°C至400°C。在另一實施例中，保持在回火爐302中的溫度(即，在氧化層956形成期間)是380。。。在一個實施例中，碳鋼材料980在回火爐302中經(jīng)歷的時間(即，在氧化層956形成期間)為45至75秒，在另一實施例中，碳鋼材料980在回火爐302中經(jīng)歷的時間(即，在氧化層956形成期間)是60秒。在一個實施例中，刀刃部分952的硬度大于其余本體部分(或“后部部分”)950的 硬度。在一個實施例中，其余本體部分950的硬度為50HRC至56HRC。在一個實施例中，刀刃部分952的硬度為60HRC至80HRC，這僅是非限制性示例。在另一實施例中，刀刃部分952的硬度為60HRC到66HRC。如上所述，在一個實施例中，刀片900的刀刃部分952被感應(yīng)淬火。在另一實施例中，刀片900的刀刃部分952由比本體950的低等級碳鋼高的較高等級的碳鋼形成。在又一實施例中，刀片900的刀刃部分952由激光沉積形成。在一個實施例中，圖9所示的刀片900的側(cè)邊緣924被構(gòu)造成形成梯形刀片。即，刀片900具有梯形形狀，其最長側(cè)包括線性刀刃952。刀片900的較短側(cè)982包括至少一個定位槽922a、922b，利用定位槽將刀片900固定到通用刀具刀片承載架或刀片保持組件(未顯示)，以防止刀片900縱向朝前或朝后運動而與刀片保持組件脫離接合。也可以用本教導制造其它刀片樣式和形狀。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到很多改型和變換。例如，盡管此處描述了具有一個銳利邊緣的刀片，也可考慮制造具有超過一個銳利邊緣的刀片。此外，應(yīng)理解的是，此處描述的結(jié)構(gòu)的多個方面和/或制造步驟的多個方面不僅能用于制造通用刀具刀片，還能用于制造鑿刀刀片、刨刀刀片、其它工具刀片、木工工具刀片、運動用刀片、廚用刀片等。附圖示出和上面描述的刀片900的實施例僅僅是示例性的并非是限制。此處可以考慮，提供任意刀片(例如鋸片、刀具刀片或任何其他種類的切削刀片)。此外，此處描述的方法可以用于其它不用刀片的金屬手工工具或產(chǎn)品。例如，可將根據(jù)本實用新型原理形成帶色氧化層和形成標記(利用激光)的那些方面用于其它工具或工具組件。例如，如上所述，可以在這些工具或工具組件的表面上形成標記(例如，部件號、序號和/或條型碼)。盡管為了圖解說明已對本實用新型進行了詳細描述，可以理解的是，這些細節(jié)只是用于所述目的，本實用新型不限于所披露的那些實施例，反之，本實用新型將涵蓋所附權(quán)利要求構(gòu)思和范圍內(nèi)的改型和等同配置。此外，應(yīng)理解的是，可以預計，在可能的范圍內(nèi)，可將本實用新型的任意實施例的一個或多個特征與任意其它實施例的一個或多個特征結(jié)合。相關(guān)申請的相互參考根據(jù)35U.S.C. § 119(e)，本申請請求享有于2010年12月10日提交的美國臨時專利申請No. 61/421，811的優(yōu)先權(quán)。該申請的全部內(nèi)容作為參考加入本申請中。
權(quán)利要求1.一種刀片，其特征在于，包括 由碳鋼材料形成的本體，本體具有刀刃部分和側(cè)表面； 其中所述側(cè)表面具有形成于其上的帶色氧化層，其中該氧化層的被選定的部分被去除以暴露下層碳鋼材料，以便通過帶色氧化層和暴露的碳鋼材料之間的顏色差異在刀片的所述表面上提供標記。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀片，其特征在于，所述刀刃部分的硬度大于其余本體部分的硬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀片，其特征在于，所述其余本體部分的硬度為50HRC至56HRC。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀片，其特征在于，所述刀刃部分的硬度為60HRC至80HRC。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀片，其特征在于，所述刀片的刀刃部分被感應(yīng)淬火。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀片，其特征在于，所述刀片的刀刃部分由與其余本體部分的低等級碳鋼相比聞的聞等級碳鋼構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀片，其特征在于，所述刀片的刀刃部分由激光沉積形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀片，其特征在于，所述刀片是適于固定在通用刀具手柄上的刀具刀片。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀片，其特征在于，所述氧化層具有灰-黑色、黑色、藍色或藍底色。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀片，其特征在于，所述帶色氧化層的被選定部分用激光束去除。
專利摘要本實用新型公開了一種刀片，其包括由碳鋼材料形成的本體，本體具有刀刃部分和側(cè)表面；其中側(cè)表面具有形成于其上的帶色氧化層，其中該氧化層的被選定的部分被去除以暴露下層碳鋼材料，以便通過帶色氧化層和暴露的碳鋼材料之間的顏色差異在刀片的所述表面上提供標記。由于本實用新型所提供的刀片具有較高硬度值的邊緣，能將邊緣打磨得更銳利并增長壽命。
文檔編號B26B9/00GK202480108SQ20112058002
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者P·G·卡爾夫, R·L·西利亞 申請人:斯坦利布萊克和戴克公司