Una hoja es la parte afilada y cortante de una herramienta , arma o máquina , diseñada específicamente para perforar, cortar, rebanar o raspar superficies o materiales. Las hojas suelen estar hechas de materiales que son más duros que aquellos que están destinados a cortar. Esto incluye ejemplos tempranos hechos de piedras en escamas como pedernal u obsidiana , que evolucionaron a través de los siglos en formas metálicas como cobre , bronce y hierro , y culminaron en versiones modernas hechas de acero o cerámica . Las hojas, que sirven como una de las herramientas más antiguas de la humanidad, continúan teniendo aplicaciones de amplio alcance, que incluyen el combate, la cocina y varias otras tareas cotidianas y especializadas.
Las hojas funcionan concentrando la fuerza en el filo. Las variaciones de diseño, como los bordes dentados que se encuentran en los cuchillos para pan y las sierras , sirven para mejorar esta concentración de fuerza, adaptando las hojas a funciones y materiales específicos. Por lo tanto, las hojas ocupan un lugar importante tanto históricamente como en la sociedad contemporánea, lo que refleja una evolución en la tecnología y la utilidad de los materiales.
Durante la preparación de alimentos, los cuchillos se utilizan principalmente para cortar, picar y perforar. [1]
En combate, una espada puede usarse para cortar o perforar, y también puede arrojarse o impulsarse de alguna otra manera . [2] [3] La función es cortar un nervio, fibras musculares o tendinosas, o un vaso sanguíneo para incapacitar o matar al adversario. Cortar un vaso sanguíneo importante generalmente conduce a la muerte por desangramiento .
Las cuchillas se pueden utilizar para raspar, moviéndolas de lado a lado sobre una superficie, como en un borrador de tinta , en lugar de a lo largo o a través de una superficie. En el caso de los equipos de construcción, como una niveladora , el implemento para trabajar el suelo también se conoce como cuchilla, generalmente con un borde de corte reemplazable.
Una hoja sencilla destinada a cortar tiene dos caras que se unen en un borde. Lo ideal sería que este borde no tuviera redondez, pero en la práctica, todos los bordes se pueden ver redondeados en algún grado con una lupa, ya sea ópticamente o con un microscopio electrónico. Se aplica fuerza a la hoja, ya sea desde el mango o presionando sobre la parte posterior de la hoja. El mango o la parte posterior de la hoja tiene una gran superficie en comparación con el borde fino. Esta concentración de fuerza aplicada sobre la pequeña superficie del borde aumenta la presión ejercida por el borde. Es esta alta presión la que permite que una hoja corte un material rompiendo los enlaces entre las moléculas, cristales, fibras, etc. en el material. Esto requiere que la hoja sea lo suficientemente fuerte como para resistir la rotura antes de que el otro material ceda.
El ángulo en el que se unen las caras es importante, ya que un ángulo mayor hará que la hoja se desafile y que el filo sea más fuerte. Un filo más fuerte tiene menos probabilidades de desafilarse por fractura o de perder su forma.
La forma de la hoja también es importante. Una hoja más gruesa será más pesada, más fuerte y más rígida que una más delgada de diseño similar, al mismo tiempo que hará que experimente más arrastre al cortar o perforar. Un cuchillo para filetear será lo suficientemente delgado para ser muy flexible, mientras que un cuchillo para trinchar será más grueso y más rígido; una daga será delgada para poder perforar, mientras que un cuchillo para acampar será más grueso para que pueda ser más fuerte y más duradero. Un borde fuertemente curvado, como un talwar , permitirá al usuario dibujar el borde de la hoja contra un oponente incluso estando cerca del oponente, donde una espada recta sería más difícil de dibujar de la misma manera. El borde curvado de un hacha significa que solo una pequeña longitud del borde golpeará inicialmente el árbol, concentrando la fuerza como lo hace un borde más delgado, mientras que un borde recto podría potencialmente aterrizar con toda la longitud de su borde contra una sección plana del árbol. Un mazo para partir tiene una sección convexa para evitar atascarse en la madera donde las hachas para cortar pueden ser planas o incluso cóncavas. Un khopesh , falchion o kukri está angulado y/o lastrado en el extremo distal para que la fuerza se concentre en la parte más pesada y de movimiento más rápido de la hoja, maximizando el poder de corte y haciéndolo en gran medida inadecuado para empujar, mientras que un estoque es delgado y cónico, lo que le permite perforar y moverse con más agilidad al tiempo que reduce su poder de corte en comparación con una espada de tamaño similar.
Un borde dentado, como el de una sierra o un cuchillo de pan , concentra la fuerza en las puntas de las dentadas, lo que aumenta la presión y permite que el material blando o fibroso (como madera, cuerda, pan y verduras) se expanda en los espacios entre las dentadas. Mientras que empujar cualquier cuchillo, incluso un cuchillo de pan, hacia abajo sobre una hogaza de pan simplemente aplastará la hogaza, ya que el pan tiene un módulo elástico bajo (es blando) pero una alta deformación elástica (flojamente, se puede estirar o aplastar en una gran proporción sin romperse), dibujar dentadas a lo largo de la hogaza con poca fuerza hacia abajo permitirá que cada dentada corte simultáneamente el pan con mucha menos deformación de la hogaza. De manera similar, empujar una cuerda tiende a aplastarla, mientras que dibujar dentadas a lo largo de ella corta las fibras de la cuerda. Dibujar una hoja lisa es menos efectivo ya que la hoja es paralela a la dirección de tiro, pero las dentadas de una hoja dentada están en ángulo con las fibras. Las estrías de los cuchillos suelen ser simétricas, lo que permite que la hoja corte tanto en el movimiento de avance como en el de retroceso de un corte; una notable excepción son las estrías Veff , que están diseñadas para maximizar la potencia de corte mientras se aleja la hoja del usuario. Las estrías de las hojas de sierra, tanto para madera como para metal, suelen ser asimétricas, de modo que cortan mientras se mueven en una sola dirección. (Las sierras actúan desgastando un material hasta convertirlo en polvo a lo largo de un canal estrecho, la ranura , mientras que los cuchillos y similares actúan separando el material a la fuerza. Esto significa que las sierras dan como resultado una pérdida de material y las estrías de una sierra también sirven para sacar las virutas de metal y el aserrín del canal de corte).
Los canales longitudinales son canales forjados en la hoja o posteriormente mecanizados o fresados, aunque este último proceso es menos recomendable. Esta pérdida de material necesariamente debilita la hoja, pero sirve para hacerla más ligera sin sacrificar la rigidez. El mismo principio se aplica en la fabricación de vigas, como las vigas en I. Los canales longitudinales solo son de utilidad significativa en las espadas. En la mayoría de los cuchillos, el canal longitudinal elimina tan poco material que hace poca diferencia en el peso de la hoja y son en gran parte cosméticos.
Por lo general, las hojas están hechas de un material que es aproximadamente tan duro , aunque generalmente más duro, que el material que se va a cortar. Las hojas insuficientemente duras no podrán cortar un material o se desgastarán rápidamente, ya que la dureza está relacionada con la capacidad de un material para resistir la abrasión . Sin embargo, las hojas también deben ser lo suficientemente resistentes para resistir la carga dinámica del impacto y, como regla general, cuanto más dura sea una hoja, menos resistente (más frágil) será el material. Por ejemplo, una cabeza de hacha de acero es mucho más dura que la madera que está destinada a cortar y es lo suficientemente resistente como para resistir el impacto resultante cuando se balancea contra un árbol, mientras que un cuchillo de cocina de cerámica, más duro que el acero, es muy frágil (tiene baja tenacidad) y puede romperse fácilmente si se cae al suelo o se tuerce mientras está dentro de la comida que está cortando o se guarda descuidadamente debajo de otros utensilios de cocina. Esto crea una tensión entre el uso previsto de la hoja, el material del que está hecha y cualquier proceso de fabricación (como el tratamiento térmico en el caso de las hojas de acero que afectará la dureza y tenacidad de la hoja). Se debe encontrar un equilibrio entre el filo y su durabilidad. Entre los métodos que pueden evitar este problema se encuentra el endurecimiento diferencial . Este método produce un filo que puede mantener su filo y un cuerpo resistente. [4]
Prehistóricamente, y en culturas menos avanzadas tecnológicamente incluso en tiempos modernos, las hojas de herramientas y armas se han fabricado con madera, hueso y piedra. [5] La mayoría de las maderas son excepcionalmente pobres para mantener los bordes y el hueso y la piedra sufren de fragilidad, lo que hace que sufran fracturas al golpear o golpear. En los tiempos modernos, la piedra, en forma de obsidiana, se utiliza en algunos bisturís médicos, ya que es capaz de formarse en un borde extremadamente fino. Los cuchillos de cerámica no son metálicos ni magnéticos. Como los no metales no se corroen, permanecen libres de óxido y corrosión, pero sufren fallas similares a las de la piedra y el hueso, siendo bastante frágiles y casi completamente inflexibles. Son más duros que los cuchillos de metal y, por lo tanto, más difíciles de afilar, y algunos cuchillos de cerámica pueden ser tan duros o más duros que algunas piedras de afilar. Por ejemplo, el zafiro sintético es más duro que las piedras de afilar naturales y es tan duro como las piedras de afilar de alúmina. El dióxido de circonio también es más duro que las piedras de afilar de granate y es casi tan duro como la alúmina. Ambos requieren piedras de diamante o de carburo de silicio para afilarse y hay que tener cuidado de no astillar la hoja. Por ello, los cuchillos de cerámica rara vez se utilizan fuera de la cocina y siguen siendo bastante poco comunes. Los cuchillos de plástico son difíciles de afilar y no conservan bien el filo. Se utilizan en gran medida como utensilios desechables de bajo coste o como utensilios para niños o en entornos como los viajes en avión, donde están prohibidas las hojas de metal. A menudo están dentados para compensar su falta general de filo, pero, como lo demuestra el hecho de que pueden cortar alimentos, siguen siendo capaces de provocar lesiones. Las hojas de plástico de diseños distintos a los de los cubiertos desechables están prohibidas o restringidas en algunas jurisdicciones, ya que son indetectables por los detectores de metales.
Las civilizaciones antiguas utilizaban el cobre nativo para fabricar cuchillas debido a su disponibilidad. La relativa suavidad del cobre hace que se deforme fácilmente; no mantiene bien el filo y no es adecuado para trabajar la piedra. El bronce es superior en este aspecto y fue adoptado por civilizaciones posteriores . Tanto el bronce como el cobre se pueden endurecer golpeando el metal con un martillo. Con el avance tecnológico en la fundición, el hierro empezó a utilizarse en la fabricación de cuchillas. El acero , una gama de aleaciones hechas de hierro, se ha convertido en el metal de elección en la era moderna.
Se pueden fabricar diversas aleaciones de acero que ofrecen una amplia gama de propiedades físicas y químicas deseables para las hojas. Por ejemplo, los bisturís quirúrgicos suelen estar hechos de acero inoxidable para que permanezcan libres de óxido y sean en gran medida inertes químicamente; los aceros para herramientas son duros y resistentes al impacto (y a menudo caros, ya que mantener la tenacidad y la dureza requiere materiales de aleación costosos y, al ser duros, son difíciles de darles su forma final) y algunos están diseñados para resistir cambios en sus propiedades físicas a altas temperaturas. Los aceros pueden recibir un tratamiento térmico adicional para optimizar su tenacidad, lo que es importante para las hojas de impacto, o su dureza, lo que les permite mantener bien el filo con el uso (aunque los metales más duros requieren más esfuerzo para afilarlos).
Es posible combinar diferentes materiales o diferentes tratamientos térmicos para producir cualidades deseables en una hoja. Por ejemplo, las mejores espadas japonesas se fabricaban rutinariamente con hasta siete secciones de metales e incluso las espadas de peor calidad se fabricaban a menudo con dos. Entre ellas se incluían hierros blandos que podían absorber la energía del impacto sin fracturarse pero que se doblaban y retenían mal el filo, y aceros duros más propensos a romperse con el impacto pero que retenían bien el filo. La combinación proporcionaba una espada que resistiría el impacto y se mantendría afilada, aunque el filo podría astillarse si se maltrataba. La soldadura de patrones implicaba forjar juntas barras retorcidas de hierro blando (flexible) de bajo carbono y hierro duro (quebradizo) de alto carbono. [6] Esto se hacía porque los hornos de la época normalmente podían producir solo un grado u otro, y ninguno era adecuado para una hoja de uso más que muy limitado. La capacidad de los fabricantes de acero modernos para producir aceros de muy alta calidad de diversas composiciones ha relegado en gran medida esta técnica a recreaciones históricas o a obras artísticas. Se pueden utilizar hojas para grabar y pulir con ácido hechas de diferentes grados de acero para producir efectos decorativos o artísticos.
Los fabricantes de espadas japoneses desarrollaron la técnica del endurecimiento diferencial cubriendo las hojas de sus espadas con diferentes espesores de arcilla antes de templarlas . Una arcilla más fina permitía que el metal calentado se enfriara más rápido, en particular a lo largo del filo. Un enfriamiento más rápido daba como resultado una estructura cristalina más fina, lo que daba como resultado una hoja con un filo duro pero un cuerpo más flexible. Los fabricantes de espadas europeos obtuvieron resultados similares utilizando el templado diferencial .
Las hojas se desafilan con el uso y el abuso, especialmente en el caso de las hojas afiladas y las fabricadas con materiales blandos. El desafilado suele producirse debido al contacto entre la hoja y una sustancia dura, como cerámica, piedra, hueso, vidrio o metal.
Cuanto más afilada sea la hoja, más fácilmente se desafilará. Como la hoja cerca del filo es más delgada, hay poco material que quitar antes de que el filo se desgaste y se convierta en una sección más gruesa. Los filos delgados también pueden doblarse cuando se les aplica fuerza, formando una sección como la parte inferior de una letra "J". Por este motivo, las navajas de afeitar de filo recto se afilan con frecuencia para enderezar el filo.
Al pasar la hoja sobre cualquier material, se tiende a desgastar tanto la hoja, lo que generalmente la vuelve más desafilada, como el material cortado. Aunque son más suaves que el vidrio o muchos tipos de piedra que se usan en la cocina, los bordes de acero pueden rayar estas superficies. El rasguño resultante está lleno de partículas muy finas de vidrio molido o piedra que desgastarán muy rápidamente el borde de la hoja y, por lo tanto, la desafilarán.
En la época en que las espadas se utilizaban con regularidad en la guerra, era necesario afilarlas con frecuencia porque se desafilaban al entrar en contacto con armaduras rígidas, mallas, escudos con borde metálico u otras espadas, [4] por ejemplo. En particular, golpear el filo de otra espada por accidente o en una emergencia podía astillar el metal e incluso causar grietas en la hoja. [7] Las hojas con núcleo blando son más resistentes a la fractura por impacto.
Las navajas de bolsillo plegables suelen tener una ranura cortada en el lateral de la hoja, cerca del lomo. Esto se denomina "ranura para uña" y permite introducir la uña para sacar la hoja del soporte. [8]
A continuación se enumeran algunas de las formas más comunes.
Los bordes afilados de una espada pueden ser curvos o rectos. Las hojas curvas tienden a deslizarse más fácilmente a través de materiales blandos, lo que hace que estas armas sean más ideales para cortar. Las técnicas para estas armas incluyen deslizar la hoja a través del cuerpo y la espalda del oponente. Para las armas de filo recto, muchas técnicas registradas incluyen cortes de hendidura, que envían la potencia a un punto, golpeando directamente al cuerpo del objetivo, para partir la carne y el hueso en lugar de cortarlo. Dicho esto, también existen muchas técnicas históricas de corte para armas de filo recto. Los cortes de hacha pueden ir seguidos de una acción de desenvainado para maximizar la efectividad del corte. Para obtener más información, consulte Artes marciales occidentales o kenjutsu .
Algunas armas están hechas con un solo filo, como el sable o el dusack . El dusack tiene un "falso filo" cerca de la punta, que solo se extiende hasta una parte del dorso de la hoja. Otras armas tienen una hoja completamente desafilada, excepto por una punta afilada, como la espada o el florete , que prefieren las estocadas a los cortes. Una hoja no puede realizar un corte adecuado sin un filo, por lo que en la esgrima competitiva tales ataques no recompensan con puntos.
Algunas variaciones incluyen:
Las hojas a veces están marcadas o inscritas con fines decorativos, o con la marca del fabricante o del propietario. Las decoraciones de las hojas suelen realizarse con incrustaciones en algún metal precioso (oro o plata). [16]
Se conocen inscripciones de espadas antiguas de la Edad del Bronce : una espada hitita encontrada en Hattusa lleva una inscripción cincelada en el bronce que indica que la espada fue depositada como ofrenda al dios de la tormenta por el rey Tuthaliya . [17]
Las inscripciones en las hojas se hicieron especialmente populares en las espadas de caballero del siglo XII , basadas en la tradición anterior, del siglo IX al XI, de las llamadas espadas Ulfberht . [18]