구부러 졌을 때 왜 탭이 깨질 수 있습니까?

대부분의 사람들은 알루미늄 캔 의 탭이 끊어 질 때까지 앞뒤로 움직 인 경험 이 있습니다. 일반적으로 탭이 분리되기 전에 몇 번의 앞뒤 움직임 만 필요합니다.

스테이 탭이있는 알루미늄 캔

탭이 끊어진 근본 원인은 무엇입니까?

가능한 원인은 다음과 같습니다.

피로 골절.
금속의 과도한 스트레스.
소성 변형의 결과.

그러나 어느 것입니까?

— 헷지
소스

나는 이것이 항복 응력을 초과하는 주기적 하중 하에서 재료의 응력-변형 반응에 대한 것이라고 확신하지만, 실험적으로 내 생각을 검증하기 위해 집으로가는 길에 무언가 캔을 구입해야 할 수도있다.

— Trevor Archibald

답변:

재결정 온도 이하로 알루미늄을 구부릴 때마다 거시적 입자가 작아집니다. 이는 냉간 가공으로 알려져 있습니다. 탭의 측면이 늘어나거나 압축되었습니다. 효과는 아래 롤링 예제와 동일합니다. 이것은 실제로 소성 변형입니다. 탭이 제자리에 유지되고 구부러지지 않고 제자리에 유지됩니다.

찬 일

출처

방금 수행 한 작업은 곡물이 서로 미끄러지기 어렵게하여 재료를 더 단단하게 만들고 강도를 높이는 것입니다. 그러나 당신은 또한 훨씬 덜 연성 (및 취성)했습니다. 숟가락을 구부리면 올바른 모양으로 구부리기가 어렵습니다. 이는 해당 지역이 냉간 가공되었으며 주변 금속보다 단단하기 때문입니다.

그래프

출처

알루미늄 탭의 경우에도 스냅 지점이 있다는 점을 제외하면 마찬가지입니다. 아래 빔과 같이 생각할 수 있습니다. 특정 각도 θ에 해당하는 고정 처짐으로 구부립니다. 연성이 떨어지면 언젠가는 변형 한계를 넘어서고 스냅됩니다.

출처

피로한 것처럼 보이지만 공학적인 관점에서 볼 때 올바른 용어는 아닙니다. 피로는 일반적으로 수천 번의로드 사이클 후에 나타나는 문제를 설명하는 데 사용됩니다.

— 레고를 넘어
소스

+1하고 싶지만 정리가 필요한 몇 가지 오해가 있다고 생각합니다. (1) 입자가 작아지지 않고 부피가 소성 변형으로 (대략) 보존됩니다. 그들은 모양 만 바꿉니다. (2) 곡물은 서로에 대해 미끄러지지 않습니다. 대신, 개별 곡물의 원자 평원은 전위로 인해 미끄러진다. 미끄러짐이 진행됨에 따라 탈구가 발생하여 작업 경화가 발생하여 언급해야합니다. 이로 인해 입자 모양이 변경됩니다. (3) 가공 경화로 강도가 증가하고 연성이 감소합니다. Wiki

— wwarriner

(4) 소성 변형이 금속의 인장 강도를 넘어서면서 넥킹이 시작됩니다. 미세 구조 수준에서 다음에 일어나는 일에 대한 이론은 완전히 명확하지 않지만, 넥킹 (necking)이 발생함에 따라, 나노-스케일 전위는 마이크로-스케일 모공 및 크랙 개시 부위를 형성하기 시작하는 지점까지 형성되는 것으로 여겨진다. 이것이 발생하면, 기공은 응력 집중 기로서 작용하여, 기공 근처에서 추가 변형을 일으켜 기공이 팽창하여 결국 합쳐 지거나 합쳐 지도록한다. 모공이 합쳐 짐에 따라 거시적 규모의 균열이 형성됩니다.

— wwarriner

기공이 커짐에 따라, 넥킹 구역의 양 측면을 연결하는 재료가 줄어들고 응력이 나머지 재료에 계속 집중되어 일정한 힘이 가해지면 변형이 가속화됩니다. 탭이 앞뒤로 구부러짐에 따라 실제로 이러한 현상이 발생하는 것을 느낄 수 있습니다. 결국 두 부분 사이의 마지막 연결이 파열되어 최종 매크로 스케일 파열이 발생하고 탭이 끊어집니다.

— wwarriner

피로는 주기적 하중으로 인한 재료의 응력입니다. 가장 좋은 비교는 고무 밴드입니다. 반복해서 당기면 피로로 인해 탄성이 마모되고 밴드가 찰칵 소리가 날 때까지 점점 더 플라스틱이됩니다. 기술적으로 탭이 소성 변형으로 인해 파손되는 반면, 탭이 수명주기보다 훨씬 더 많이로드 될 때까지 소성 변형으로 인해 파단이 발생하지 않으면 피로 파단이 더 정확합니다.

— C0V3RT_KN1GHT
소스

동의하지 않습니다. 부품이 3주기 동안 지속될 때 피로가 실제로 고려되지 않는다고 생각합니다. 주기적 하중은 중요한 요소이지만 탭을 원래 위치로 되 돌린 후에도 소성 변형이 남아 있기 때문입니다.

— Trevor Archibald

@TrevorArchibald 우리는 여기서 머리카락을 나눌 수 있지만, 당신이 묘사하는 것은 '낮은 사이클 피로'라고 합니다.

— Dan

그 링크는 "낮은 사이클 피로"라고 말합니다. 10,000 회 이하입니다. 3은 실제로 10,000보다 적지 만 여전히 깨질 때까지 소성 변형 범위에 더 가깝다고 생각합니다. 피로 하중은 여전히 UTS 또는 재료의 신장 한계를 초과하지 않을 것입니다.이 실패 모드는 그렇게 생각합니다.

— Trevor Archibald

피로 (내가 아는 한)는 하중이 재료의 항복 응력보다 낮을 때만 적용되며, 모든 굽힘에 따라 소성 변형되기 때문에 여기에는 해당되지 않습니다.

— BeyondLego

이 변형의 크기는 주기적 하중 시나리오에서 예상되는 것과 완전히 다른 규모입니다. 완전한주기를 수행하지 않고도 탭을 분리 할 수 있습니다. 냉간 가공 / 취성 응답은 특별한 사이클링 로딩을 요구하지 않고 근본 원인으로 직접 전달되므로 설명이 조금 더 낫다고 생각합니다.

— Air

거의 모든 사람이 부분적으로 옳습니다. 한 번의 '사이클'로 간단한 과부하로 링 풀을 풀 수 없거나 3 또는 4 사이클에서 소성 변형을 누적 할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 낮은 사이클 피로로 간주되지는 않지만 파리의 법칙이 적용될 수있는 사이클 수에 대한 하한이 있다는 것을 알지 못합니다.

— rdt2
소스