Напряжения и деформация. Процесс резки листового материала ножницами состоит из нескольких последовательных стадий: а) упругой, когда деформации находятся в области упругих деформаций, а напряжения в металле не превосходят предела упругости. Здесь происходит смятие поверхности материала вследствие изгиба с растяжением, под действием усилия приложенного к ножу. б) Вторая стадия – пластическая. Деформации являются остаточными, а напряжения в металле превышают предел текучести и возрастают до максимума, отвечающего сопротивлению металла срезу (сдвигу). Т. е. во второй зоне начинается разрушение вследствие резкой концентрации напряжений по мере внедрения ножей в металл. Наибольшие деформации сдвига направлены по поверхностям скольжения, которые начинаются у острия кромок ножей. Во время второй стадии ножи углубляются в металл на 0,2-0,5 его толщины, в зависимости от твердого и пластичности металла. в) Третья стадия – разрушения (скалывание) материала. Здесь происходит образование микро - и макротрещин, которые направлены по поверхности скольжения. Они вызывают отделение одной части материала от другой. Происходит полной разрушение материала, определяющее внедрение режущей кромки. Это разрушение происходит раньше, чем встретятся режущие кромки.

На рис. 3.2, а показана схема отрезания.

Рис. 3.2. Схема сил действующих при отрезке (а)

И при повороте листа (б)

Перерезывающие силы образуют пару с моментами , где - плечо между точками приложения равнодействующих , где - зазор между ножами 0,05-0,2 мм. в действительности процесс отрезания происходит гораздо сложнее. Пара сил стремится поставить разрезаемый лист в наклонное положение и раздвинуть и раздвинуть ножи (рис. 5, б), чтобы избежать поворота материала относительно плоскости резания, необходимо к заготовке приложить усилие , удерживающие ее в горизонтальном положении (рис. 5). Разрезаемый материал будет поворачиваться до тех пор, пока

, (3.1)

. (3.2)

Для уменьшения сил трения задняя кромка ножей делается наклонной (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Геометрия отрезного ножа

Задний угол делают равным 2-3 0. Таким образом, плоскость разреза располагается не в плоскости перемещения ножей и поверхность среза оказывается неровной. При отрезании получается, следовательно, не простой сдвиг, а сложная деформация, состоящая из смятия, изгиба, растяжения и среза. При угле резания (79-870) реакции от силы противодействует отжиманию ножей. С уменьшением сила возрастает, вместе с ней возрастание и удельное давление. Для уменьшения усилия резания режущая кромка верхнего ножа делается под некоторым углом. Угол створа при его увеличении приводит к увеличению горизонтальной силы , стремящейся вытолкнуть лист из-под ножей. Сила должна быть уравновешена силой трения листа о ножи. Для этого нужно, чтобы тангенс угла наклона был меньше коэффициента трения. Таким требованиям удовлетворяет . При узкой полосе его делают равным 50. Поверхность среза (рис. 3.4) состоит из 4 зон: 1) сжатие металла под верхним ножом, 2) зона погружения ножа, 3) зона скалывания, 4) зона сжатия металла нижним ножом.

Рис. 3.4. Схема поверхности среза

При рассмотрении поверхности среза на срезаемой кромки выделяется две видимые зоны: узкая блестящая полоска соответствует пластической стадии деформирования. Более широкая матовая полоса – полоса скалывания.