Inhoud
Wanneer je dingen doorsnijdt, wil je ervoor zorgen dat je mes snijdt. Messen gebruiken om door materiaal als metaal te snijden kan moeilijk zijn als je niet weet hoe sterk je mes moet zijn. U kunt de snijkrachtvergelijking gebruiken om erachter te komen hoeveel messen gebruiken bij het vervaardigen van materialen zoals folie of metaal terwijl u leert over de onderliggende fysica die bij het snijden betrokken is. Dit kan u een idee geven van de kracht die nodig is om een draad of ander materiaal te snijden.
Mes snijkrachtberekening
Het knipproces dat metalen produceert die fabrieken gebruiken, omvat een snijkracht van plaatstaal die ervoor zorgt dat metalen goed worden gesneden. Het proces wordt blanking genoemd, waarbij een machine die bekend staat als een matrijs een snijkracht uitoefent, die ingenieurs een "stoot" noemen op het te vervaardigen plaatmateriaal.
Het woord "matrijs" kan ook worden gebruikt om te verwijzen naar het deel van de machine dat de eigenlijke pons of de plaat van de uit te ponsen vorm ontvangt. Tijdens blanking kunt u de snijkracht van deze pons berekenen met behulp van de vergelijking F = l × t × s voor de snijkracht F, lengte van het te snijden vel l in millimeter, plaatdikte t in millimeters en schuifsterkte s in N / mm2. Een tabel met afschuifsterktewaarden voor verschillende materialen zoals messing of koper vindt u hier op de Austek Design-website.
Ingenieurs gebruiken vaak afschuifsterkte als een percentage van de treksterkte van een materiaal, de weerstand van een materiaal tegen breuk wanneer het onder druk staat. Schuifsterkte omdat 80 procent van de treksterkte goed is voor algemeen gebruik van de snijkrachtvergelijking om te werken, maar aluminium wordt vaak gebruikt met 50 procent, koudgewalst staal met 80 procent en roestvrij staal, 90 procent. Tijdens blanking wordt het materiaal dat door de metalen plaat wordt geponst een "blank" genoemd.
Een snijkrachtvergelijking bepalen
Door de snijkracht voor deze materialen te onderzoeken, kunnen wetenschappers en ingenieurs met meer gedetailleerde, gecompliceerde vergelijkingen komen om de snijsterkte onder verschillende omstandigheden en in verschillende nadelen te bepalen. De snijkracht van een mes zou afhangen van de hoek tussen het mes en het oppervlak, de wrijvingskracht tussen het mes en de machine en de elastische terugslagkracht die het machinemateriaal zelf uitoefent in reactie op gebogen en vervormd.
Inzicht in deze kracht naast hoe het materiaal een "chip" vormt die het materiaal scheidt van de blanco kan u een beter idee geven van deze meer gecompliceerde vergelijkingen. Dit hangt af van hoe de tanden van het mes in wisselwerking staan met de toevoer van het onderdrukkingsmateriaal zelf.
Deze krachten gehoorzamen de derde bewegingswet van Newton: elke actie heeft een gelijke en tegengestelde reactie. De elastische terugslag en spaanvorming zijn beide reacties van de blankeermachine op een mes dat het oppervlak raakt. De afschuifkracht balanceert de spaanvormingskrachten en de elastische terugslag reageert op de druk van de onderdrukkingskracht. Door deze krachten te bestuderen, kunnen ingenieurs folie, metaal, papier, ile, plastic folie en draad produceren door de snijkracht van hun machines.
Snijkracht van schaar
U hebt geen blanco-machine in uw woonkamer nodig om de snijkracht te bestuderen. Scharen, gemaakt van een mes, draaipunt en een handvat, oefenen een snijkracht uit op dezelfde manier als een hendel. Het steunpunt, waar de twee handen van de schaar zijn verbonden, laat je gewicht verdelen door de handvatten waardoor je materialen zoals papier of draad kunt snijden. Wanneer de schuifspanning groter is dan de schuifkracht van het materiaal, snijdt de schaar.
Maar zelfs de eenvoudige snijkracht van een schaar kan het potentieel voor wetenschappelijke ontdekking bieden. Biomedische ingenieurs produceren modellen van krachten die scharen uitoefenen bij het snijden van biologisch materiaal voor gebruik bij chirurgische simulatie. Deze modellen beschrijven de contact- en breukmechanica bij het knippen van een schaar om de vervorming en breuk van een schaar te bestuderen. Ze kunnen deze modellen vervolgens in experimentele omgevingen testen door papier, plastic, stof en andere materialen te snijden.