Funktionsweise einer Schere

Funktionsweise einer Schere - Wie funktioniert eine Schere?

Jeder hat sie, jeder kennt sie, doch wie funktioniert eine Schere nun genau?

Im Prinzip besteht eine Schere aus einer einseitig geschliffenen Klinge, die gegen eine geschärfte zweite Klinge oder alternativ gegen eine stumpfe Schneidkante geführt wird. Ein Material, das sich dazwischen befindet, wird zwischen den Klingen bzw. zwischen Klinge und Kante abgeschert; Ursache ist hierfür der resultierende Druck durch die Scherenklinge auf das zu trennende Material. Die Klinge der Schere tritt zunächst in das Material ein, bevor diese tatsächlich schneidet. Der verbliebene Querschnitt wird letztlich abgeschert.

Es lassen sich demnach mehrere Scheren voneinander abgrenzen. Man unterscheidet solche mit zwei beweglichen Klingen und solche mit nur einer beweglichen Klinge. Beide Prinzipien möchte ich dir nun etwas näher beschreiben und erklären. Ganz interessant wie ich persönlich finde.

Zu der erstgenannten Gruppe gehören beispielsweise die in jedem Haushalt üblichen Universalschneren, dabei bewegen sich die drehbar auf einer Achse überkreuz gelagerten Klingen gegeneinander. Auch der Skil Akku-Universalschneider 2900 AJ* oder die Batavia Akkuschere* arbeitet mit dieser Technik.

Zu den Scheren mit nur einer beweglichen Klinge zählen die Amboss-Scheren, zu denen viele Astscheren zählen. Bei der Ambossschere trifft die Klinge mittig auf eine flache Fläche auf. Diese Scheren sind streng genommen nicht zu den Scheren zu zählen, da das Schnittgut ähnlich eines Messers durch Quetschkräfte getrennt wird. Auch die Tafelscheren, z.B. die Handhebelschere der Firma DEMA* sind zu dieser Gruppe zu zählen. Zu guter Letzt sind auch die Rollenscheren zu nennen, da viele Universalschneider, z.B. der Bosch Xeo* nach diesem Prinzip arbeiten. Bei diesen Scheren erfolgt das Scherschneiden zwischen einer kreisscheibenförmigen, rotierenden Klinge und einer feststehenden Schneidkante. Eingesetzt werden nach diesem Prinzip arbeitende Scheren u.a. für den Zuschnitt von Folien, Blech und Kartonagen.

Doch wie viel Kraft (Schneidkraft) wird nun zum Schneiden des Werkstücks mit einer Schere benötigt?

Die aufzuwendende Kraft beim Scherenschnitt ist einer der Hauptgründe, warum elektrische Blechscheren, z.B. Akku Blechscheren zunehmend an Beliebtheit gewinnen. Hier sind signifikante Kräfte notwendig, um Bleche zu schneiden. Gerade bei langen Schnitten, kommt man schnell an seine Grenzen.

Die aufzubringende Kraft, z.B. beim Blech schneiden, ist maßgeblich vom zu schneidenden Material und der Schnittfläche determiniert.

Die Schnittfläche / Scherfläche S ist eine Funktion der Schnittlänge L und der Materialstärke d.

S = L * d

Die relevante Kenngröße des Materials, die sich auf den „Schnittwiderstand“ auswirkt ist die maximale Scherfestigkeit τmax, die sich aus der maximalen Zugfestigkeit Rm,max ergibt.

τmax = 0,8 * Rm,max

Die benötigte Schneidkraft ergibt sich schließlich zu:

F = S * τmax

Das möchte ich noch einmal kurz prinzipiell zusammenfassen. Je dicker das Schneidgut und je höher die Zugfestigkeit des zu schneidenden Materials ist, desto höher muss auch die Schneidkraft ausfallen, um es erfolgreich zu durchtrennen. Klingt auf jeden Fall nicht ganz abwegig, oder? Bei größeren Materialdicken oder besonders festen Materialien kommt man ab einem gewissen Punkt nicht mehr um einen elektrischen Motor oder einen langen Hebel herum.

Nachstehende Tabelle zeigt typische Werte für die Zugfestigkeit (Rm,max) verbreiteter Materialien.

Zugfestigkeiten der verbreitetsten Konstruktionsmaterialien

Werkstoff Zugfestigkeit [N/mm²]
Stahl (S235JR) 340 – 470
Titan (Ti) 235
Aluminium (Al) 45
Magnesium (Mg) 116
Nickel (Ni) 370
Kupfer (Cu) 200
Chrom (Cr) 370

FAQ

Wovon hängt die benötigte Schneidkraft einer Schere ab?

Entscheidend für die benötigte Schneidkraft ist die maximale Scherfestigkeit des zu durchtrennenden Materials und die Schnittfläche, die durchtrennt werden muss. Kurz: Je höher die Festigkeit des Materials und je dicker dieses ist, desto höher sind die notwenigen Kräfte.

Warum haben manche Scheren lange Griffe?

Wenn Sie große Schneidkräfte aufbringen müssen, kommt man nicht an den Hebelgesetzen vorbei. Wenn Sie beispielsweise mit einer Blechschere Blech schneiden wollen, benötigen Sie eine kurze Schneide und lange Griffe. So maximiert man die Hebelwirkung zu seinen Gunsten.

Wie funktioniert eine Schere genau?

Grundsätzlich besteht eine Schere aus einer geschärften Klinge, die an einer stumpfen Schneidkante oder alternativ einer zweiten Klinge eng vorbei geführt wird. Das Schneidgut wird zwischen beiden Klingen bzw. zwischen Klinge und Kante abgeschert.