工业的 板材剪切机 对于精密切割金属板材和板材至关重要。为了确保最佳性能和安全操作，了解剪切力的额定值以及影响切割效率的因素至关重要。本指南全面概述了剪切力的基础知识、前角、刀具选择、材料特性以及最佳维护方法。
1.0根据低碳钢标准了解剪切能力
剪切额定值通常基于特定前角下低碳钢的最大切割厚度。低碳钢的标准机械性能包括：
| 财产 | 价值 |
| 最大剪切强度 | 50,000 磅/平方英寸 |
| 极限抗拉强度（UTS） | 55,000–70,000 psi |
| 屈服强度（YS） | 35,000–50,000 psi |
| 伸长率（2英寸） | 20–35% |
注：额定值包含常见厚度超差的余量。例如，0.250英寸厚的板材实际厚度可能最多增加0.030英寸，但仍在额定承载力范围内。
2.0影响剪切力的关键因素
剪切力必须超过切割目标材料所需的力。主要影响因素包括：
- 材料剪切强度
- 前角和材料厚度
- 延展性和加工硬化
- 刀具状况和间隙
- 背片深度和支撑系统
3.0前角在金属剪切中的作用
前角 是上下刀片之间的倾斜度。它极大地影响着剪切过程中的切削力和材料行为：
- 一个 更大的耙子 角度 减少所需的力量
- 前角过大可能会导致零件变形或刀具行程过长
3.1实践中的前角：减少力并影响质量：
如果 R₂ = 2R₁ → 则力₂ = ½ 力₁
最佳实践：使用在不超出机床极限的情况下，能够提供可接受的切割质量的最小前角。较大的前角尤其有利于不锈钢和高延展性材料。
4.0材料特性如何影响剪切性能
4.1材料强度及其对剪切能力的影响
比低碳钢强度高的材料（更高的 UTS/YS）需要 降额容量.
4.2金属板材切割中的延展性和刀具穿透
伸长率高于 35% 的材料会因刀穿透深度较深而降低剪切性能。
示例包括：
- 1006、1008，有时还有 1010/1012 碳钢
- ASTM A283 A 级、A285 A 级、A570 30 级（伸长率超过 35% 时）
5.0剪切力和金属厚度：有什么关系？
剪切力随厚度二次方增加：
力∝厚度²
→ 如果 T₂ = 2T₁ → 力₂ = 4 × 力₁
6.0各机器类型的最小可剪切厚度
最小限度取决于刀具间隙和锋利度。例如：
| 模型 | 测量 | 英寸 | 毫米 |
| 375 高中 | 26 GA | 0.018″ | 0.45 |
| 500 高速 | 22 GA | 0.030″ | 0.76 |
| 750 高速 | 20 GA | 0.036″ | 0.91 |
| SE系列 | 16 GA | 0.060″ | 1.52 |
7.0为什么刀具间隙在金属板剪切中如此重要
适当的刀具间隙可确保切割干净、一致。
- 太少：双剪切、毛刺、快速磨损
- 太多了：切割不准确、折叠
7.1根据剪切类型推荐的刀具间隙设置：
- 机械剪刀： 7%材料厚度
- 液压剪： 7–15%，可通过桌面垫片调节
对于不锈钢，保持最小间隙以防止毛刺和加工硬化。
8.0剪切刀的种类及其应用
选择正确的刀具材料平衡 耐磨性 和 抗冲击性.
| 类型 | 耐磨性 | 抗冲击性 | 理想用途 |
| 一个 | 最高 | 最低 | 薄低碳钢/不锈钢 |
| B | 高的 | 低的 | 轻质不锈钢或铝 |
| 碳 | 中等的 | 中等的 | 通用切割 |
| D | 低的 | 高的 | 高冲击应用 |
| 埃 | 最低 | 最高 | 磨蚀性、脆性或高冲击性材料 |
| 秒 | 缓和 | 非常高 | 不锈钢、因科乃尔合金、哈氏合金、延性合金 |
对于频繁切割的不锈钢（尤其是>50%的使用），建议使用S型。
对于薄规格不锈钢（≤10 GA），A 型可能就足够了。
9.0刀具磨损、检查和维护要点
钝的或损坏的刀具会增加切削力并可能损坏机器。
9.1常见的刀具磨损指标
- 拔罐
- 亮区（表示双剪切）
- 边缘处理不良
9.2加速刀具磨损的因素：
- 火焰切割或硬化材料
- 带图案的板材（例如，花纹板）
- 清关不当
- 切割材料>300 BHN
9.3后片深度对剪切力的影响：
- 定期旋转和磨刀
- 方形臂附近的显示器磨损
- 避免切割 AR 板 >360 BHN
10.0了解金属剪切中的加工硬化
后片深度是从刀片到材料后缘的距离：
- 深度越大→所需力量越大
- 使用气动台或角臂支撑重型或延展性材料
11.0加工硬化的影响
加工硬化材料（例如不锈钢和镍合金）由于表面硬度较高，需要更大的剪切力。使用抗冲击性强且刀刃前角合适的刀具可以缓解这种情况。
12.0应避免的做法
| 实践 | 风险 |
| 修剪切口<0.125英寸 | 负荷增加，材料滞留 |
| 薄板上的刀间隙较大 | 擦拭而不是干净的切割 |
| 多层切割 | 切割质量差，机器超载 |
| 角度切割 < 20° | 碎片、剪切破坏 |
13.0剪切能力与刀具能力：有什么区别？
了解这一区别可以防止过早失败：
| 范围 | 治理 | 取决于 |
| 剪切能力 | 机器 | 厚度² × 剪切强度 × 前角 |
| 刀容量 | 刀具材质 | 厚度×剪切强度（与前角无关） |
液压型号通常具有过载保护功能。然而，失速会增加刀具的磨损。
14.0通用抗剪承载力参考表（摘录）
| ASTM 等级 | 抗拉强度（ksi） | 屈服强度（ksi） | 最小伸长率 (% in 2″) | 额定低碳钢厚度 | 等效最大容量（英寸） |
|---|---|---|---|---|---|
| A36 | 58–80 | 36–51 | 23 | 0.188英寸（约7 GA） | 0.250 / 0.375 / 0.500 / 0.625 / 0.750 |
| A514 | 110–130 | ≥110 | 18 | 0.188英寸（约7 GA） | 0.281 / 0.375 / 0.500 / 0.625 / 0.750 |
| A572 50级 | ≥65 | ≥50 | 21 | 0.188英寸（约5 GA） | 0.344 / 0.438 / 0.562 / 0.688 / 0.875 |
使用说明：
该图表用于估算金属剪切机（包括液压剪切机、机械剪切机和 CNC 控制剪切系统）上各种 ASTM 钢材的最大可剪切厚度。
“等效最大容量”反映了以低碳钢为基准材料的典型剪切额定值。
14.1例子：
- 250英寸A572 65级→ 要求剪切额定值 0.375英寸低碳钢
- T-1（ASTM A514）在 750英寸剪 → 最大容量： 0.625″
15.0钢材剪切承载力参考表
| 钢材等级 | 抗拉强度（ksi） | 屈服强度（ksi） | 最小伸长率 (%) | 12 GA（0.1046英寸） | 10 GA（0.1345英寸） | 0.188″ | 0.250″ | 0.281″ | 0.375″ | 0.500″ | 0.625″ | 0.750″ | 1.000″ | 1.250″ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1008 CS A/B/C 型 | NS | 20–40 | 30 | 12 GA | 10 GA | 7 GA | 0.250 | – | – | – | – | – | – | – |
| A1008 直接数字频率合成器 | NS | 17–29 | 38 | 14 GA | 12 GA | 10 GA | 0.250 | – | – | – | – | – | – | – |
| A1008 不锈钢 40 级 | 52分钟 | 40分钟 | 20 | 12 GA | 10 GA | 7 GA | 0.250 | – | – | – | – | – | – | – |
| A1008 HSLAS 50 级 1 类 | 65分钟 | 50分钟 | 20 | 13 GA | 11 GA | 8 GA | 5 GA | – | – | – | – | – | – | – |
| A1011 不锈钢 36 级 2 型 | 58–80 | 36–51 | 21 | 12 GA | 10 GA | 7 GA | 0.250 | – | – | – | – | – | – | – |
| A1011 HSLAS 70 级 1 类 | 85分钟 | 70分钟 | 14 | 14 GA | 12 GA | 9 GA | 7 GA | – | – | – | – | – | – | – |
| A1011 HSLAS-F 80级 | 90分钟 | 80分钟 | 18 | 14 GA | 12 GA | 10 GA | 7 GA | 0.281 | 0.375 | 0.500 | – | – | – | – |
笔记:
该表提供了根据材料机械性能估计可剪切厚度的一般准则。
这些值都是标称值，应根据具体切割机的容量和刀片配置进行验证。
GA（规格）参考值为近似值，可能因标准而异（例如，美国钢材规格与制造商规格）。
剪切性能受前角、刀片间隙、刀片状况和材料硬度的影响。
16.0可选剪切功能可提高切割精度
- 固定台垫片 用于快速调整刀具间隙
- 动力刀间隙（自动化模型）
- 气动片材 支持 用于处理大型或柔性材料
- 后角 支持 防止厚的或延展性的原料变形
17.0最终总结：安全高效剪切的最佳实践
- 从最大前角开始，然后根据切割质量减小
- 始终将刀具类型与材料和厚度相匹配
- 监测磨损情况、保持间隙并定期旋转刀具
- 切勿超过额定剪切力或刀具容量
通过应用这些原理并了解剪切背后的物理原理，操作员可以确保其切割设备的安全、精确和持久的性能。
