خمکاری فلزات
خمکاری ورق چیست؟ روش و نحوه اجرای آن
خمکاری یکی از پرکاربردترین فرآیندهای شکل‌دهی فلزات در صنعت است. این فرآیند با تغییر زاویه‌ی ورق، قطعات موردنظر را تولید می‌کند. آشنایی با روش‌ها، دستگاه‌ها و نکات اجرایی این فرآیند برای بسیاری از مشاغل صنعتی ضروری است. ورق آهن یکی از محصولات فولادی پرکاربرد در صنایع مختلف است که از انواع آن در ساخت محصولات دیگری مانند نبشی، ناودانی، لوازم‌خانگی، ماشین‌آلات صنعتی و کشاورزی و... استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ورق آهن، قابلیت خمکاری است. برای مثال، برای تبدیل ورق گالوانیزه به ناودانی ابتدا لازم است ورق را برش داد و با خمکاری و تغییر شکل، آن را به محصول نهایی تبدیل کرد. در ادامه با ما همراه باشید تا با انواع روش‌ها و ماشین‌های خمکاری آشنا شوید.
خمکاری ورق چیست؟ (Bending)
خمکاری یا Bending به نوعی عوامل فیزیکی برای تغییر شکل و فرم دهی به فلزات گفته می‌شود. طی فرآیند خمکاری قسمتی از ورق به‌وسیله ماشین‌ها و دستگاه‌های مخصوص تحت فشار قرار می‌گیرد تا به شکل V، U و... دربیاید. به‌این‌ترتیب، سطح بیرونی ورق آهن دچار کشش می‌شود. درصورتی‌که عملیات خمکاری به شکل اصولی و با توجه به ویژگی‌های ورق انجام نشود، امکان شکستن ورق وجود دارد. ازاین‌رو، اجرای خمکاری بر روی ورق‌ها باید توسط متخصصان این حوزه و نیروی انسانی ماهر انجام شود.
خمکاری ورق‌های آهنی باید با توجه به جنس، ضخامت و سختی و میزان انعطاف‌پذیری آن انجام شود. برای مثال، زمانی درصد کربن ورق بیشتر از 2.1 درصد باشد، اعمال فشار به‌تنهایی کارساز نخواهد بود و ممکن است منجر به شکستن ورق شود. بنابراین، از روش خمکاری گرم برای افزایش انعطاف‌پذیری و فرم دهی راحت‌تر بهره می‌گیرند. این در حالی است که برای فرم دهی فلزات دارای سختی پایین‌تر و درصد کربن کمتر از 2.1 درصد معمولاً از روش خمکاری سرد استفاده می‌شود.
انواع روش‌های خمکاری ورق
خمکاری فلزات را می‌توان به روش‌های مختلفی انجام داد؛ اما انتخاب روش مناسب یکی از مهم‌ترین مواردی است که باید با توجه به نوع خمش و شکل نهایی قطعه انجام شود. رایج‌ترین روش‌های خمکاری بر این اساس عبارت‌اند از:
- خمکاری خم لبه: در خمکاری با تکنیک خم لبه، فرم دهی و ایجاد زاویه خم از طریق ضربه‌های پانچ به ورق ایجاد می‌شود. برای انجام این روش از قالب گونیایی و صفحه فشارنده استفاده می‌شود.
- خمکاری سکه‌ای: خمکاری سکه‌ای معمولاً در ایجاد خم‌های کوچک و دقیق یا افزودن جزئیاتی مانند علائم اختصاری و حروف برجسته بر روی ورق‌ها کاربرد دارد. در این روش از دو قالب برای فشردن و فرم دهی به فلزات استفاده می‌شود.
- خمکاری هوایی: تکنیک خمش هوا یکی از روش‌های بسیار رایج خمکاری است که از طریق ترمز پرس و بدون نیاز به ابزارهای جانبی و قالب انجام می‌شود. ایجاد خمش در این روش با اعمال فشار به سطح بالایی پانچ انجام می‌شود. در کنار مزایای متعدد، یک ایراد بزرگ بر این روش وارد است. در تکنیک خمش هوا دقت پایین‌تر از روش‌های دیگر است و احتمال بروز خطا در زاویه خمش قطعات وجود دارد.
- خمکاری چرخشی: خمکاری چرخشی با استفاده از دستگاه‌های تمام اتوماتیک و طبق تنظیمات انجام می‌شود. خمش موردنظر با استفاده قالب استوانه‌ای ایجاد می‌شود. یکی از مزایای خمکاری چرخشی، عدم ایجاد هرگونه خراش بر روی ورق است.
|
جدول مقایسه روش‌های خمکاری ورق |
|||
|
روش خمکاری |
توضیح |
کاربرد / مزایا |
محدودیت‌ها |
|
خمکاری دستی |
استفاده از ابزارهای ساده مثل گیره و چکش |
مناسب برای کارگاه‌های کوچک و خم‌های ساده |
دقت پایین، مناسب ضخامت‌های نازک |
|
خمکاری با دستگاه پرس (پرس برک) |
استفاده از دستگاه پرس برای خم با زاویه دقیق |
پرکاربرد در صنعت، مناسب تیراژ بالا |
نیاز به تجهیزات گران‌تر |
|
خمکاری غلتکی |
عبور ورق از بین غلتک‌ها |
مناسب برای خم‌های منحنی و دایره‌ای |
مناسب خم‌های دقیق نیست. |
|
خمکاری خم لبه |
ایجاد زاویه با ضربه پانچ و قالب گونیایی |
مناسب برای زوایای تیز و فرم‌دهی خطی |
نیاز به قالب و ابزار خاص |
|
خمکاری سکه‌ای |
استفاده از دو قالب برای ایجاد جزئیات یا خم‌های ظریف |
مناسب برای حروف برجسته، لوگو، علائم |
فقط برای خم‌های جزئی |
|
خمکاری هوایی (Air Bending) |
ایجاد خم بدون تماس کامل با قالب، توسط پرس |
سرعت بالا، عدم نیاز به قالب خاص |
دقت کمتر، احتمال خطای زاویه |
|
خمکاری چرخشی |
خم شدن ورق با چرخش قالب استوانه‌ای در دستگاه اتومات |
دقت بالا، بدون ایجاد خراش روی ورق |
نیازمند دستگاه خاص و تنظیم دقیق |
فرآیند خمکاری انواع ورق و لوله فولادی با استفاده از دستگاه‌های متعددی صورت می‌گیرد که بهتر است از آن اطلاع داشته باشید برای آشنایی بیشتر و بهتر می‌توانید به لینک فوق مراجعه کنید.
ماشین‌های خمکاری ورق
خمکاری ورق‌ها را می‌توان به‌صورت دستی یا ماشینی انجام داد. روش دستی اگرچه سرعت و دقت کار را پایین می‌آورد، اما برای ورق‌های دارای ضخامت پایین انتخاب بهتری خواهد بود. بنابراین، برای خمکاری در تعداد محدود می‌تواند روش مناسبی باشد. با توجه به آسیب‌هایی که روش دستی به ورق وارد می‌کند و سرعت پایین عملیات، عمدتاً از خمکاری ماشینی در صنایع استفاده می‌شود. دستگاه‌های خمکاری را می‌توان به چهار دسته کلی تقسیم کرد:
- دستگاه خمکاری مکانیکی
دستگاه خمکاری مکانیکی، فرم دهی را با اعمال فشار انجام می‌دهد و برای تکنیک خمش هوا مناسب نیست. اگرچه این دستگاه سرعت و دقت بالایی به فرآیند خمکاری می‌بخشد، اما استفاده از سایر دستگاه‌ها ایمن‌تر و راحت‌تر خواهد بود. متداول‌ترین قالبی که در این دستگاه قرار می‌گیرد، قالب V است. شعاع خمش علاوه بر قالب، به فاکتورهایی مانند شعاع دستگاه و آلیاژ ورق بستگی دارد.
- دستگاه خمکاری پنوماتیک
از دستگاه پنوماتیک برای ایجاد خم در قسمت‌های کوچک فلز و در صورت نیاز به اعمال فشار کمتر استفاده می‌شود. دستگاه با استفاده از یک کمپرسور، نیروی هوای موردنیاز برای ایجاد خم در ورق را ذخیره‌سازی می‌کند. ورق‌هایی که با استفاده از دستگاه پنوماتیک خمکاری می‌شوند، با قیمت ارزان‌تری به بازار عرضه می‌شوند.
- دستگاه خمکاری هیدرولیک
دستگاه خمکاری را می‌توان محبوب‌ترین ماشین در میان دستگاه‌های خمکاری معرفی کرد. این ماشین مطابق جدیدترین تکنولوژی دنیا ساخته شده و معمولاً برای فرم دهی و خمکاری با ظرافت بالاتر استفاده می‌شود.
- دستگاه خمکاری CNC
با استفاده از دستگاه CNC می‌توان خم‌هایی با فاصله بسیار کم در حد چند میلی‌متر نیز ایجاد کرد. زیرا دقت این ماشین خمکاری بسیار بالا است. از ویژگی‌های بارز ماشین CNC می‌توان به یک بستر 4.2 متری با ظرفیت 180 تن اشاره کرد.
فرآیند خمکاری ورق چیست؟
برای خمکاری ورق لازم است ابتدا آن را درون دستگاه قرار داده و ثابت کنید. خمکاری می‌تواند به روش گرم یا سرد باشد؛ اما در هر دو روش، اعمال فشار به کمک فک‌های متحرک و ثابت دستگاه است که فرم موردنیاز را در ورق ایجاد می‌کند. درصورتی‌که فرم دهی به روش گرم باشد، پس از افزایش دما و مقاومت کششی ورق فشار اعمال می‌شود تا سطح زیرین دچار ترک یا شکستگی نشود. در این میان، نیروی وارده از سمت فک‌های دستگاه به زاویه دلخواه و آلیاژ ورق تنظیم می‌شود.
چه عواملی بر قیمت خمکاری ورق تأثیرگذار است؟
قیمت خمکاری تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد. ازجمله مهم‌ترین عوامل می‌توان به جنس و قیمت ورق سیاه، فرم و ضخامت خمش، وجود حفره یا شکل خاص در ورق و... اشاره کرد. هرچه تعداد ورق‌ها برای خمکاری بیشتر باشد، هزینه کار بالاتر می‌رود. وجود حفره بر روی ورق ممکن است عملیات خمکاری را با چالش‌هایی مواجه کند؛ ازاین‌رو، بر روی هزینه تولید و قیمت نهایی مؤثر است. همچنین بسته به اینکه از چه دستگاه و قالبی در عملیات خمکاری استفاده می‌شود، قیمت نهایی متفاوت خواهد بود.
نکات و پارامترهای مهم خمکاری ورق
خمکاری یکی از رایج‌ترین عملیات در صنعت فولاد است که در فرآیند ساخت محصولات مورداستفاده در صنایع ساختمان‌سازی، خودروسازی، کشاورزی، کشتی‌سازی، ساخت لوازم‌خانگی، صنعت الکترونیک و... کاربرد دارد. ورق‌های آهنی را می‌توان به روش‌های مختلف خمکاری مانند برشی، دورانی، خمکاری هوایی، منحنی و... به‌صورت U، Z، V و... درآورد. انتخاب روش خمکاری باتوجه‌به جنس فلز، ضخامت، درصد کربن و میزان سختی فلز و فرم نهایی بستگی دارد. با توجه به میزان سختی ورق، خمکاری می‌تواند به‌صورت گرم یا سرد باشد. برای دستیابی به خم دقیق و بدون نقص در فرآیند خمکاری ورق فلزی، رعایت چند نکته کلیدی ضروری است. اولین مورد، انتخاب شعاع خم مناسب بر اساس ضخامت و نوع ورق است؛ چرا که شعاع خیلی کم ممکن است باعث ایجاد ترک یا شکستگی در لبه خم شود. از طرف دیگر، باید پدیده برگشت‌پذیری یا Spring Back را در طراحی زاویه خم لحاظ کرد تا پس از برداشتن نیرو، زاویه نهایی دچار تغییر ناخواسته نشود. همچنین، توجه به تنش‌های ایجادشده در سطح ورق در حین خمکاری اهمیت دارد، چرا که این تنش‌ها می‌توانند بر استحکام نهایی قطعه و دقت ابعاد تأثیرگذار باشند.