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物事をスライスするとき、あなたはあなたのナイフがカットをすることを確認したいです。ナイフの強度を知る必要がない場合、ナイフを使用して金属などの素材を切断するのは困難です。切削力の方程式を使用して、フォイルや金属などの材料を製造する際に使用するブレードの量を計算しながら、切削に関連する基礎物理学について学習できます。これにより、ワイヤやその他の材料を切断するのに必要な力を把握できます。
ブレード切断力の計算
製造工場が使用する金属を製造するせん断プロセスには、金属が適切に切断されることを保証する板金切断力が含まれます。このプロセスはブランキングと呼ばれ、ダイと呼ばれる機械が切断力を及ぼします。エンジニアはこれを「パンチ」と呼び、製造されるプレート材料に働きます。
「ダイ」という言葉は、実際のパンチまたはパンチされる形状のプレートを受け取る機械の部分を指すためにも使用できます。ブランキング中に、方程式を使用してこのパンチの切削力を計算できます F = l × t × s 切削抵抗 F、カットするシートの長さ l ミリメートル、シート厚 t ミリメートルおよびせん断強度 s N / mmで2。 Austek DesignのWebサイトで、真鍮や銅などのさまざまな材料のせん断強度値の表を見つけることができます。
エンジニアは、多くの場合、材料の引張強度、圧力下での材料の破壊に対する抵抗の割合としてせん断強度を使用します。引張強度の80％のせん断強度は、切削力の式の一般的な使用に適していますが、アルミニウムは50％、冷間圧延鋼は80％、ステンレス鋼は90％でよく使用されます。ブランキング中、金属シートに打ち抜かれた材料は「ブランク」と呼ばれます。
切削抵抗方程式の決定
これらの材料の切削力を調べることにより、科学者とエンジニアは、より詳細で複雑な方程式を考え出し、さまざまな条件下でさまざまな短所で切削強度を決定できます。刃の切断力は、刃と表面の間の角度、刃と機械の間の摩擦力、および機械材料自体が曲げられて変形することに応じて作用する弾性反跳力に依存します。
材料がブランクから分離する「チップ」を形成する方法と一緒にこの力を理解すると、これらのより複雑な方程式のより良いアイデアを得ることができます。これは、ブレードの歯がブランキング材料自体の送りと相互作用する方法に依存します。
これらの力は、ニュートンの運動の第3法則に従います。すべてのアクションには、等しく反対の反応があります。弾性反跳力と切りくず形成力は両方とも、表面を打つブレードに対するブランキング機械の反作用です。せん断力は切りくず生成力と釣り合い、弾性反跳はブランキング力の圧力に応答します。これらの力を研究することで、エンジニアは、機械の切断力で箔、金属、紙、タイル、プラスチックフィルム、ワイヤーを製造できます。
はさみの切断力
切断力を調べるために、リビングルームにブランキングマシンは必要ありません。刃、支点、ハンドルで作られたハサミは、レバーと同じように切断力を発揮します。はさみの両手がつながっている支点により、ハンドルに重量を分散させることができ、紙やワイヤーなどの材料を切断できます。せん断応力が材料のせん断強度より大きい場合、はさみが切れます。
しかし、ハサミの単純な切断力でさえ、科学的発見の可能性を提示できます。生物医学技術者は、外科シミュレーションで使用するために生物材料を切断するときにハサミが及ぼす力のモデルを作成します。これらのモデルは、ハサミの変形と破壊を研究するためにハサミが切断されたときの接触および破壊力学を記述しています。次に、紙、プラスチック、布などの材料を切断することにより、実験設定でこれらのモデルをテストできます。