Mengapa minuman dapat tab pecah saat bengkok?

Kebanyakan orang memiliki pengalaman menggerakkan tab aluminium dapat bolak-balik sampai pecah. Biasanya hanya diperlukan beberapa gerakan bolak-balik sebelum tab putus.

Aluminium bisa dengan tab tinggal

Apa akar penyebab tab putus?

Kemungkinan penyebabnya adalah:

Fraktur kelelahan.
Overstressing dari logam.
Hasil deformasi plastik.

Tapi yang mana itu?

mechanical-engineering materials mechanical-failure fatigue hazzey
sumber

Saya cukup yakin ini sebagian besar merupakan respons tegangan-regangan dari suatu bahan di bawah beban siklik yang melebihi tegangan leleh, tetapi saya mungkin harus membeli sekaleng sesuatu dalam perjalanan pulang untuk memverifikasi pikiran saya secara eksperimental.

Trevor Archibald

Jawaban:

Setiap kali Anda menekuk aluminium di bawah suhu rekristalisasi, butiran makroskopik menjadi lebih kecil: ini dikenal sebagai pekerjaan dingin. Sisi-sisi tab dapat ditarik atau dikompresi. Efeknya sama dengan contoh bergulir di bawah ini. Ini memang deformasi plastik: tab tetap pada tempatnya dan tidak membungkuk ke belakang dan tetap pada tempatnya.

kerja dingin

Sumber

Apa yang baru saja Anda lakukan adalah membuatnya lebih sulit bagi butir-butir itu untuk saling tergelincir, membuat materi lebih sulit dan meningkatkan kekuatannya. Namun Anda juga membuatnya lebih ulet (dan lebih rapuh). Jika Anda menekuk sendok, sulit untuk menekuknya kembali ke bentuk yang benar. Ini karena area itu sudah dikerjakan dengan dingin dan lebih keras dari logam di sekitarnya.

grafik

Sumber

Hal yang sama terjadi dengan tab aluminium Anda, kecuali bahwa ada titik di mana ia terkunci. Anda dapat menganggapnya seperti balok di bawah ini: Anda menekuknya dengan lendutan tetap yang sesuai dengan sudut tertentu θ. Pada titik tertentu ketika daktilitas Anda turun, Anda akan melewati batas regangan dan itu akan patah.

pembengkokan

Sumber

Meskipun mungkin tampak kelelahan, dari perspektif teknik sebenarnya bukan istilah yang tepat untuk digunakan. Kelelahan digunakan untuk menggambarkan masalah yang biasanya muncul setelah beberapa ribu siklus beban.

BeyondLego
sumber

Saya ingin memberi +1 tetapi saya pikir ada beberapa kesalahpahaman yang perlu diselesaikan. (1) Butir tidak menjadi lebih kecil, volume (kurang-lebih) dikonservasi dalam deformasi plastis. Mereka hanya berubah bentuk. (2) Butir tidak tergelincir relatif satu sama lain. Sebagai gantinya, dataran atom dalam butir individu tergelincir karena dislokasi. Dislokasi menumpuk saat slip terjadi, menyebabkan pengerasan kerja, yang harus Anda sebutkan. Ini menyebabkan perubahan bentuk butir. (3) Pengerasan kerja menyebabkan peningkatan kekuatan dan penurunan daktilitas, lihat wiki

wwarriner

(4) Ketika deformasi plastis berlanjut melewati kekuatan tarik logam, necking dimulai. Teori di balik apa yang terjadi selanjutnya pada tingkat mikrostruktur tidak sepenuhnya jelas, tetapi diyakini bahwa ketika terjadi necking, dislokasi skala nano membangun ke titik di mana mereka mulai membentuk pori-pori skala mikro dan retak situs inisiasi. Setelah ini terjadi, pori-pori bertindak sebagai konsentrator stres, menciptakan deformasi lebih lanjut di dekat pori-pori, menyebabkan mereka mengembang dan akhirnya bergabung bersama, atau menyatu. Saat pori-pori menyatu, keretakan skala makro terbentuk.

wwarriner

Saat pori-pori membesar, lebih sedikit material yang menghubungkan kedua sisi zona necking, dan tekanan terus terkonsentrasi pada material yang tersisa, mempercepat deformasi yang diberikan gaya konstan. Anda benar-benar dapat merasakan ini terjadi saat tab bengkok ke depan dan ke belakang. Akhirnya, koneksi terakhir antara dua bagian pecah, mengarah ke pecahnya makro final, dan tab putus.

wwarriner

Kelelahan adalah tekanan pada suatu material karena beban siklik. Perbandingan terbaik adalah karet gelang. Ketika Anda menariknya berulang-ulang karena kelelahan menyebabkan elastisitasnya aus dan menjadi lebih dan lebih plastik sampai band terkunci. Sementara secara teknis tab pecah karena deformasi plastik, fraktur kelelahan akan lebih benar karena deformasi plastik tidak menyebabkan fraktur sampai tab telah dimuat secara signifikan lebih banyak daripada yang diinginkan siklus hidup.

C0V3RT_KN1GHT
sumber

Saya tidak setuju, saya tidak berpikir kelelahan benar-benar menjadi pertimbangan ketika bagian berlangsung selama 3 siklus. Pemuatan siklik adalah faktor, tetapi lebih karena deformasi plastis tetap setelah tab dikembalikan ke posisi semula.

Trevor Archibald

@TrevorArchibald kita mungkin akan memecah rambut di sini, tetapi apa yang Anda uraikan tampaknya adalah apa yang disebut 'kelelahan siklus rendah' .

Dan

Tautan itu mengatakan "kelelahan siklus rendah." 10.000 siklus atau kurang. 3 sebenarnya lebih sedikit dari 10.000, tapi saya masih berpikir kita lebih dalam kisaran plastis merusaknya sampai pecah. Kelelahan memuat masih tidak akan melampaui UTS atau batas perpanjangan material, saya pikir mode kegagalan ini tidak.

Trevor Archibald

Kelelahan (sepengetahuan saya) hanya berlaku ketika pemuatan berada di bawah tegangan luluh material, yang jelas tidak terjadi di sini karena plastis merusak setiap tikungan.

BeyondLego

Besarnya deformasi ini berada pada skala yang sama sekali berbeda dari apa yang Anda harapkan dalam skenario pembebanan siklik. Anda dapat menghentikan tab tanpa melakukan siklus lengkap. Jawaban kerja dingin / embrittlement langsung ke akar penyebab tanpa memerlukan kasus khusus pemuatan bersepeda, jadi saya pikir ini sedikit lebih baik dari penjelasan.

Air

Hampir semua orang sebagian benar. Anda dapat gagal menarik cincin dengan kelebihan sederhana dalam satu 'siklus' atau Anda dapat mengumpulkan regangan plastik dalam tiga atau empat siklus. Ini biasanya tidak dianggap sebagai keletihan siklus rendah, tetapi saya tidak tahu bahwa ada batas yang lebih rendah pada berapa banyak siklus yang dapat diterapkan oleh Hukum Paris.

rdt2
sumber