Содержание
Когда вы прорезаете вещи, вы хотите убедиться, что ваш нож делает разрез. Использование ножей для резки материала, такого как металл, может быть затруднено, если вы не знаете, насколько прочным должен быть ваш нож. Вы можете использовать уравнение силы резания, чтобы выяснить, сколько лезвий используют при изготовлении материалов, таких как фольга или металл, при изучении основополагающей физики, связанной с резанием. Это может дать вам представление о силе, необходимой для резки проволоки или другого материала.
Расчет силы резания лезвия
Процесс резки, который производит металлы, используемые производственными предприятиями, включает в себя силу резания листового металла, которая обеспечивает правильную резку металлов. Этот процесс называется гашением, при котором машина, известная как матрица, прилагает усилие резания, которое инженеры называют «штамповкой», для обрабатываемого материала пластины.
Слово «штамп» может также использоваться для обозначения части машины, которая получает фактический штамп или пластину формы, которая должна быть выбита. Во время вырубки вы можете рассчитать силу резания этого пуансона, используя уравнение F = 1 × T × s для силы резания Fдлина листа для резки L в миллиметрах, толщина листа T в миллиметрах и прочности на сдвиг s в Н / мм2, Вы можете найти таблицу значений прочности на сдвиг для различных материалов, таких как латунь или медь, на веб-сайте Austek Design здесь.
Инженеры часто используют прочность на сдвиг в процентах от прочности материала на растяжение, сопротивления материала разрушению под давлением. Прочность на сдвиг, равная 80 процентам прочности на растяжение, хороша для общего применения уравнения силы резания, но алюминий часто используется с 50 процентами, холоднокатаная сталь с 80 процентами и нержавеющая сталь, 90 процентов. Во время вырубки материал, перфорированный через металлический лист, называется «заготовкой».
Определение уравнения силы резания
Изучение силы резания для этих материалов может позволить ученым и инженерам придумать более подробные и сложные уравнения для определения прочности резания при различных условиях и при разных минусах. Усилие резания лезвия будет зависеть от угла между лезвием и поверхностью, силы трения между лезвием и машиной и силы упругой отдачи, которую сам материал машины оказывает в ответ на изгиб и деформацию.
Понимание этой силы наряду с тем, как материал образует «чип», который материал отделяет от заготовки, может дать вам лучшее представление об этих более сложных уравнениях. Это зависит от того, как зубья лезвия взаимодействуют с подачей самого заглушки.
Эти силы подчиняются третьему закону движения Ньютона: каждое действие имеет равную и противоположную реакцию. Силы упругого отдачи и образования стружки являются реакциями машин для гашения на лезвие, ударяющее поверхность. Усилие сдвига уравновешивает силы образования стружки, а упругая отдача - в ответ на давление силы гашения. Изучая эти силы, инженеры могут производить фольгу, металл, бумагу, пленку, пластиковую пленку и проволоку с помощью силы резания своих машин.
Режущая сила ножниц
Вам не нужна машина-заглушка в вашей гостиной, чтобы изучить силу резания. Ножницы, сделанные из лезвия, опоры и ручки, оказывают режущее усилие так же, как и рычаг. Точка опоры, где соединяются две руки ножниц, позволяет распределять вес по рукояткам, позволяя резать материалы, такие как бумага или проволока. Когда напряжение сдвига больше, чем прочность материала на сдвиг, ножницы режут.
Но даже простая сила резания ножниц может представлять потенциал для научных открытий. Биомедицинские инженеры создают модели сил, которые ножницы оказывают при резке биологических материалов, для использования в хирургическом моделировании. Эти модели описывают механику контакта и разрушения при разрезании ножницами для изучения деформации и разрушения ножниц. Затем они могут проверить эти модели в экспериментальных условиях, разрезая бумагу, пластик, ткань и другие материалы.