Indhold
Når du skærer tingene igennem, vil du sikre dig, at din kniv klipper udskæringen. Det kan være vanskeligt at bruge knive til at skære igennem materiale som metal, hvis du ikke ved, hvor stærk din kniv skal være. Du kan bruge skærekraftligningen til at finde ud af, hvor meget knive der bruges, når man fremstiller materialer som folie eller metal, mens du lærer om den underliggende fysik, der er involveret i skæring. Dette kan give dig en idé om den kraft, der kræves for at skære en ledning eller andet materiale.
Beregning af knivskæringskraft
Klippeprocessen, der producerer metaller, som fabrikker bruger, involverer en pladskæringskraft, der sikrer, at metaller skæres korrekt. Processen kaldes blanking, hvor en maskine, der er kendt som en matrice, udøver en skærekraft, som ingeniører kalder en "stansning" på pladematerialet, der skal fremstilles.
Ordet "die" kan også bruges til at henvise til den del af maskinen, der modtager den aktuelle stans eller pladen med den form, der skal stanses ud. Under blankning kan du beregne skærekraften for denne stans ved hjælp af ligningen F = l × t × s for skærekraften F, længden på det ark, der skal skæres l i millimeter, pladetykkelse t i millimeter og forskydningsstyrke s i N / mm2. Du kan finde en tabel med forskydningsstyrkeværdier for forskellige materialer som messing eller kobber på webstedet Austek Design her.
Ingeniører bruger ofte forskydningsstyrke som en procentdel af en materialets trækstyrke, et materiales modstand mod brud under tryk. Forskydningsstyrke som 80 procent af trækstyrken er god til generel brug af skærekraftsligningen til at arbejde, men aluminium bruges ofte med 50 procent, koldvalsestål med 80 procent og rustfrit stål, 90 procent. Under blankning kaldes materialet, der er stanset gennem metalpladen, et "blankt".
Bestemmelse af en skærekraftligning
Undersøgelse af skærekraft for disse materialer kan lade forskere og ingeniører komme med mere detaljerede, komplicerede ligninger for at bestemme skærestyrke under forskellige forhold og ved forskellige ulemper. Et skærekraft på et klinge afhænger af vinklen mellem bladet og overfladen, friktionskraften mellem bladet og maskinen og den elastiske rekylkraft, som maskinmaterialet selv udøver som reaktion på at blive bøjet og deformeret.
At forstå denne kraft sammen med, hvordan materialet danner en "chip", som materialet adskiller fra emnet, kan give dig en bedre idé om disse mere komplicerede ligninger. Dette afhænger af, hvordan bladets tænder interagerer med tilførslen af selve råematerialet.
Disse kræfter adlyder Newtons tredje bevægelseslov: Hver handling har en lige og modsat reaktion. De elastiske rekyl- og spåndannelseskrafter er begge reaktioner fra blindemaskineriet på et blad, der rammer overfladen. Forskydningskraften afbalancerer spåndannelseskræfterne, og den elastiske rekyl er som reaktion på trykket fra slukningskraften. Ved at studere disse kræfter kan ingeniører fremstille folie, metal, papir, ile, plastfolie og tråd gennem deres maskiners skærekraft.
Skærekraft af saks
Du behøver ikke en blindmaskine i din stue for at studere skærekraften. Saks, der er lavet af et kniv, hjul og håndtag, udøver en skærekraft på samme måde som et håndtag ville gøre. Hovedpunktet, hvor saksens to hænder er samlet, giver dig mulighed for at fordele vægten gennem håndtagene, så du kan skære materialer som papir eller tråd. Når forskydningsspændingen er større end materialernes forskydningsstyrke, skæres saksen.
Men selv den enkle skærekraft af saks kan give potentialet for videnskabelig opdagelse. Biomedicinske ingeniører producerer modeller af kræfter, som en saks udøver, når de skærer biologiske materialer til brug i kirurgisk simulering. Disse modeller beskriver kontakt- og brudmekanik, når saks skæres for at undersøge deformation og brud på saks. De kan derefter teste disse modeller i eksperimentelle omgivelser ved at skære papir, plast, klud og andre materialer.