Zawartość
Podczas przecinania przedmiotów chcesz mieć pewność, że twój nóż wykona cięcie. Używanie noży do przecinania materiałów takich jak metal może być trudne, jeśli nie wiesz, jak mocny musi być twój nóż. Możesz użyć równania siły cięcia, aby dowiedzieć się, ile ostrzy zużywa się podczas produkcji materiałów takich jak folia lub metal, jednocześnie poznając leżącą u podstaw fizykę związaną z cięciem. To daje wyobrażenie o sile wymaganej do przecięcia drutu lub innego materiału.
Obliczanie siły cięcia ostrza
Proces ścinania wytwarzający metale, z którego korzystają zakłady produkcyjne, wiąże się z siłą cięcia blachy, która zapewnia prawidłowe cięcie metali. Proces ten nazywa się wykrawaniem, w którym maszyna zwana matrycą wywiera siłę cięcia, którą inżynierowie nazywają „stemplem” na wytwarzanym materiale płyty.
Słowo „matryca” może być również użyte w odniesieniu do części maszyny, która odbiera rzeczywisty stempel lub płytkę kształtu, który ma zostać wykrojony. Podczas wygaszania można obliczyć siłę cięcia tego stempla za pomocą równania F = l × t × s dla siły cięcia fa, długość ciętego arkusza l w milimetrach, grubość blachy t w milimetrach i wytrzymałości na ścinanie s w N / mm2. Tabelę wartości wytrzymałości na ścinanie dla różnych materiałów, takich jak mosiądz lub miedź, można znaleźć na stronie internetowej Austek Design tutaj.
Inżynierowie często używają wytrzymałości na ścinanie jako procent wytrzymałości na rozciąganie materiałów, odporności materiału na pękanie pod ciśnieniem. Wytrzymałość na ścinanie wynosząca 80 procent wytrzymałości na rozciąganie jest dobra do ogólnego zastosowania równania siły skrawania do pracy, ale aluminium jest często używane z 50 procentami stali walcowanej na zimno z 80 procentami i stali nierdzewnej, 90 procent. Podczas wykrawania materiał przebijany przez blachę nazywany jest „wykrojem”.
Wyznaczanie równania siły skrawania
Badanie siły skrawania tych materiałów może pozwolić naukowcom i inżynierom wymyślić bardziej szczegółowe, skomplikowane równania, aby określić siłę skrawania w różnych warunkach i przy różnych wadach. Siła cięcia ostrza będzie zależeć od kąta między ostrzem a powierzchnią, siły tarcia między ostrzem a maszyną oraz siły odrzutu sprężystego, jaką sam materiał maszyny wywiera w odpowiedzi na zgięcie i odkształcenie.
Zrozumienie tej siły wraz ze sposobem, w jaki materiał tworzy „chip”, który materiał oddziela od półfabrykatu, może dać lepsze wyobrażenie o tych bardziej skomplikowanych równaniach. Zależy to od tego, jak zęby ostrza oddziałują z podawaniem samego materiału zaślepiającego.
Siły te przestrzegają trzeciej zasady ruchu Newtona: każda akcja ma równą i przeciwną reakcję. Siły odrzutu elastycznego i tworzenia wiórów są reakcjami maszyny wykrawającej na ostrze uderzające w powierzchnię. Siła ścinająca równoważy siły formowania wiórów, a odrzut sprężysty reaguje na nacisk siły zaślepiającej. Studiując te siły, inżynierowie mogą wytwarzać folię, metal, papier, folię, folię z tworzywa sztucznego i drut poprzez siłę cięcia swoich maszyn.
Siła tnąca nożyczek
Nie potrzebujesz maszyny do wykrawania w salonie, aby badać siłę cięcia. Nożyczki wykonane z ostrza, podparcia i rękojeści wywierają siłę cięcia w taki sam sposób jak dźwignia. Punkt podparcia, w którym dwie ręce nożyczek są połączone, pozwala rozłożyć ciężar między uchwytami, umożliwiając cięcie materiałów takich jak papier lub drut. Gdy naprężenie ścinające jest większe niż wytrzymałość na ścinanie materiałów, nożyce tną.
Ale nawet prosta siła cięcia nożyczek może stanowić potencjał do odkrycia naukowego. Inżynierowie biomedycyni wytwarzają modele sił, które nożyce wywierają podczas cięcia materiałów biologicznych do zastosowania w symulacji chirurgicznej. Modele te opisują mechanikę kontaktu i złamania podczas cięcia nożyczek w celu zbadania deformacji i złamania nożyczek. Następnie mogą przetestować te modele w warunkach eksperymentalnych, odcinając papier, plastik, materiał i inne materiały.