خمکاری
خمکاری با دستگاههای پرس برک یکی از روشهای پردازش ورقهای فلزی است که در آن، با استفاده از دستگاه پرس برک، ورق فلزی به اشکال مختلف خم و شکل داده میشود. در این روش، ورق فلزی در داخل دستگاه پرس برک قرار میگیرد و با فشار دادن ابزار پرس به ورق، بدون آن که از حجم مواد چیزی کم یا اضافه نمیشود به شکل دلخواه خم میشود. این روش نیز برای تولید قطعات فلزی با شکلهای پیچیده و متفاوت در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، صنایع ساختمانی و صنایع فضایی استفاده میشود.
عملیات خمکاری ورق فلزی، یک فرآیند معمول و حیاتی در تولید صنعتی است. خمش ورق فلزی، در واقع تغییر شکل پلاستیک قطعه کار حول یک محور می باشد. مشابه دیگر فرآیندهای شکل دهی فلزات، فرآیند خمکاری ایجاد تغییر شکل در قطعه کار است، در حالی که حجم مواد بدون تغییر، باقی خواهد ماند. در برخی از موارد ممکن است خم یک تغییر کوچک در ضخامت ورق تولید کند. اما در اکثر عملیات ها، فرآیند خمکاری، اساسا هیچ تغییری در ضخامت ورق فلز ایجاد نخواهد کرد. در فرآیند خمکاری فلزات، تنشهای کششی و فشاری در قطعه کار اتفاق میافتد.
شناخت خواص مکانیکی فلزات، مخصوصاً آشنایی با موضوعاتی همچون تغییر شکلهای پلاستیک و الاستیک، در درک دقیق پایه و اصول خمکاری ورق های فلزی بسیار کمک می کند. غالباً در فرآیند خمکاری فلزات، شکلدهی به صورت سرد انجام می شود، اما به ندرت اتفاق میفتد که قطعه کار را پیش از اجرای عملیات شکل دهی، گرم کنند.
خمکاری-اصول مفاهیم
عملیات خمکاری و شکل دهی با دستگاه پرس (Press Brake) یکی از روشهای پردازش ورقهای فلزی است که در آن، با استفاده از دستگاه پرس برک، ورق فلزی به شکلهای مختلف خم و شکل داده میشود. در این روش، ورق فلزی در داخل دستگاه پرس برک قرار میگیرد و با فشار دادن ابزار پرس به ورق، به شکل دلخواه خم میشود. دستگاه پرس برک شامل دو قسمت اصلی، یعنی مجموعه قالب و مجموعه پرس است. مجموعه قالب شامل قالب پایه و قالب بالا میباشد که در آن ورق فلزی قرار میگیرد. همچنین، مجموعه پرس شامل ابزار پرس، سیستم فشاردهی و سیستم کنترل برقی و هیدرولیکی است.
برای انجام عملیات خمکاری با دستگاه پرس، ابتدا ورق فلزی در داخل دستگاه قرار میگیرد و سپس با استفاده از کنترلهای برقی و هیدرولیکی، ابزار پرس به سمت ورق فشار داده میشود. در این فرآیند، ورق فلزی به شکل دلخواه خم میشود و شکل مورد نظر به آن داده میشود. این روش برای تولید قطعات فلزی با شکلهای پیچیده و متفاوت در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، صنایع ساختمانی و صنایع فضایی استفاده میشود.
باید توجه داشت که در فرآیند خمکاری ورقهای فلزی با دستگاه های پرس برک، انتخاب اندازه دهانه ماتریس مناسب که همان فاصله عرضی دو سر قالب V شکل است، ارتباط مستقیم با ضخامت ورق دارد. به این شکل که با ضرب کردن ضخامت ورق در عدد 8، اندازه مناسب ماتریس برای خمکاری ورق را بدست می دهد. به عنوان مثال اندازه ماتریس مناسب برای خمکاری ورقی به ضخامت 2 میل، ماتریسی با دهانه 16 میلیمتری است.
تناژ مورد نیاز برای خمکاری به انتخاب اندازه قالب ماتریس بستگی دارد به طوریکه برای ماتریسهای با دهانه کوچکتر، تناژ بالاتر و برای ماتریسهای با دهانه بزرگتر، تناژ کمتری مورد نیاز است. همچنین میزان سختی فلز نیز در انتخاب تناژ دستگاه پرس برک موثر است به طوریکه برای خمکاری ورقهای از جنس استنلس استیل، که سختی بالاتری دارند، تناژ بیشتری مورد نیاز است.
مورد مهم دیگری که باید در فرآیندهای خمکاری در نظر گرفت، این است که کمترین حد مجاز برای شعاع داخلی ورق، به اندازه ضخامت ورق می باشد. به طوریکه برای خمکاری یک ورق فولادی با ضخامت 3 میلیمتر، کمترین شعاع داخلی خم مجاز 3 میلیمتر می باشد که با افزایش دهانه ماتریس، این اندازه (شعاع داخلی خم) بیشتر می شود.
انواع خمکاری
سه روش اساسی برای خمکاری بر روی دستگاه های پرس برک وجود دارد، که هر کدام از آنها با رابطه موقعیت ابزار به ضخامت ماده تعریف می شوند. این سه نوع خمکاری، ایر بندینگ، باتمینگ و کوینینگ هستند. پیکربندی ابزار برای این سه نوع خمکاری تقریباً یکسان است. ابزاری که در حین فرآیند خمکاری و در ووضعیت داخلی خم ورق قرار میگیرد، پانچ نامیده می شود. پانچ ها معمولاً توسط گیره های مخصوصی به فک بالایی ماشین متصل می شوند و برای تولید نیروی خم کاری حرکت می کنند.
قالبی که ورق قبل از خمکاری بر روی آن قرار میگیرد و نهایتا وجه بیرونی ورق فرم داخل آن را به خود میگیرد و بر روی فک ثابت دستگاه پرس برک قرار میگیرد، ماتریس نام دارد.
خمکاری ایر بندینگ
این روش خم کاری مواد را با فشار دادن یک پانچ بر روی ورق تشکیل می دهد و آن را مجبور میکند در راخل یک ماتریس فرو رود که بر روی فک ثابت پرس برک نصب شده است. پانچ ورق را در وضعیتی خم میکند به طوری که فاصله بین پانچ و دیواره جانبی ماتریس بیشتر از ضخامت ورق (T) باشد. ممکن است در ماتریس زیرین قالب از V شکل و یا مربع شکل استفاده شود. در روش ایر بندینگ چون به نیروی خم کمتری نیاز است، عملیات خمکاری می تواند با ابزارهای کوچکتری نسبت به روش های دیگر انجام پذیرد.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
خمکاری باتمینگ
روش دیگر خمکاری برای از بین بردن فنریت ورق با تغییر شکل پلاستیک ورق در ماتریس خم است. نیروهای فشاری محلی شده بین پانچ و مرگ در آن منطقه به صورت پلاستیکی هسته الاستیک را تغییر شکل خواهند داد و از فنربک جلوگیری خواهند کرد. این کار را می توان با اعمال نیروی اضافی از طریق نوک پانچ پس از اتمام خم شدن انجام داد. تکنیکی که به باتمینگ معروف است.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
خمکاری کوینینگ
در کوینینگ، پانچ یا سنبه ورق را با ۵ تا ۳۰ برابر نیروی خمکاری ایربندینگ وارد ماتریس می کند و باعث تغییر شکل دائمی از طریق ورق می شود. برگشت فنری ورق در این روش اگر هم باشد بسیار ناچیز است. در روش کوینینگ با استفاده از ماتریس v شکل با دهانه 5t می توان به شعاع خم داخلی 0.4 t رسید. T بیانگر ضخامت ورق خم شده می باشد.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
خمکاری روتاری
خمکاری روتاری کار را با مکانیزمی مشابه اج بندینگ انجام می دهد. با این تفاوت که، در خم کاری روتاری از طراحی متفاوتی برای ماتریس استفاده می شود. یک سیلندر، با برش خاصی از زاویه مورد نظر، به عنوان پانچ عمل می کند. سیلندر می تواند تنها حول یک محور بچرخد و در تمام درجات دیگر از نظر حرکتی مقید شده است.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
خمکاری رول بندینگ
خم کاری رول بندینگ تکنیکی است که برای کارهای نسبتاً ضخیم مفید است. اگرچه ممکن است از ورق هایی با اندازه ها و ضخامت های مختلف استفاده شود، اما این یک فرآیند بزرگ تولیدی برای خم شدن قطعات صفحه فلزی بزرگ است. خمش رول از سه رول برای تغذیه و خم کردن صفحه به انحنای مورد نظر استفاده می کند. آرایش رول ها، خم دقیق کار را تعیین می کند. منحنی های مختلفی با کنترل فاصله و زاویه بین رول ها به دست می آید. یک رول قابل حرکت، توانایی کنترل منحنی فرآیند خم را فراهم می کند.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
خمکاری رول فرمینگ
شکل گیری رول فلز ورق یک فرآیند تولید پیوسته است، که از رول ها برای خم کردن یک مقطع فلزی ورق از یک هندسه خاص استفاده می کند. اغلب چند رول ممکن است در وضعیت سری به کار گرفته شود، تا به طور مداوم خم قطعه صورت گیرد.
شکل زیر این نوع خمکاری را نشان می دهد:
انواع دستگاه های خمکاری
دستگاه خمکاری پرس برک
دستگاه پرس برک ماشینی برای خم کاری ورق های فلزی است. این دستگاه عملیات خم کاری را با شکلی از پیش تعیین شده و با فشار بر روی قطعه کار بین پانچ (سنبه) و ماتریس انجام می دهد.
شکل زیر یک نمونه از این دستگاه را نشان می دهد:
دستگاه خم کن ورق نیمه اتوماتیک
در این نوع دستگاه فک بالای خم کن برای گرفتن ورق توسط الکتروموتور به حرکت درآمده و در کورس مشخصی به سمت بالا و پایین حرکت کرده و پس از گرفتن ورق توسط فک عمل خمکاری طبق زوایای مختلف با بالا آوردن پیشخوان دستگاه که توسط اپراتور انجام میگیرد عمل خم کاری صورت می پذیرد.
شکل زیر یک نمونه از این دستگاه را نشان می دهد:
دستگاه خم کاری ورق اتوماتیک
این نوع خم کن همانند خم کن های معمولی می باشد ولی در ابعاد بزرگتر و برای خمکاری ورق های تا ضخامت ۴ میلی متر ساخته میشود به گونهای که عمل خمکاری به صورت تمام اتوماتیک صورت می گیرد که خود این نوع به دو دسته الکترو مکانیکی و هیدرولیکی تقسیمبندی میشوند.
شکل زیر یک نمونه از این دستگاه را نشان می دهد:
خمکاری سامانه رشد
در انجام مراحل مختلف ورقکاری، نکات بسیار مهم و نا محسوسی وجود دارد که ارتباط تنگاتنگ بین طراح محصولات ورقی مثل (تابلو های برق، بدنه فلزی انواع ماشین آلات، قابهای فلزی محصولات روشنایی، سازه های تولید شده از خم ورق و غیره ) امری اجتناب ناپذیر است. چرا که مسائل مهمی از جمله ابعاد گسترده قطعه قبل از خمکاری برای ضخامتهای مختلف ورق، طراحی گوشه های مناسب خم شده، شعاع داخلی خم ورق، طراحی فاق و زبانه های متناسب جهت سهولت در مونتاژ نهایی و غیره را باید در مرحله اول تولید محصول یعنی طراحی در نظر گرفت تا نهایتاً محصولی با کیفیت، ارزان و با سرعت تولید بالا بدست آید.
گروه صنعتی فناور اوج مکانیک، با در اختیار داشتن افرادی متخصص در زمینه مراحل مختلف فرآیند ورقکاری، اعم از ایده پردازی طرح اولیه، مشاوره رایگان، طراحی، برشکاری، خمکاری و جوشکاری، می تواند شما را از ایده تا تولید محصول نهایی همراهی کند تا محصولی با کیفیت در اختیار شما قرار بگیرد.
شکلهای زیر نمونه هایی از کارهای انجام شده توسط این گروه صنعتی را نشان می دهد.
مزایا خمکاری ورق
به صوت کلی خمکاری دارای مزیتهای بی شماری است، به عنوان مثال از این روش در صنایع متنوعی اعم از فلزکاری، ساخت و ساز، خودروسازی، هوافضا و… مورد استفاده قرار میگیرد. به صورت کلی مزایای خمکاری به شرح زیر است:
- یکی از اصلیترین مزایای خمکاری ورق، توانایی آن در خصوص تولید طیف بسیار وسیعی از زوایا و اشکال در قوام بالا و دقت بسیار زیاد میباشد. این موضوع باعث میشود که فرایند خمکاری پیچیدگیهای مختص به خود را داشته باشد و قطعات مورد نظر به شکل منحنی و یا اشکال بسیار دقیق، ظریف و پیچیده را تولید کنند.
- از دیگر مزایایی که خمکاری به همراه دارد، مقرون به صرفه بودن آن به ویژه در تولید قطعات کوچک تا متوسط میباشد.
- خمکاری با سرعت بسیار بالایی انجام میشود و کارآمد قطعات با حداقل ضایعات مواد را به همراه خواهد داشت.
- هزینه نهایی پروژه با استفاده از خمکاری بسیار کاهش خواهد داشت.
- خمکاری ورق به روشهای متنوع خودکار و دستی صورت خواهد گرفت که نشان دهنده انطباق بالای آن خواهد بود.
- خمکاری خودکار برای تولید قطعات با مقیاسهای بزرگ و خمکاری دستی برای تولید مقیاسهای بسیار کوچک مورد استفاده قرار میگیرد
- فرمول خمکاری در بسیاری از موارد اعم از آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، آهن و دیگر فلزات انجام خواهد شد.
- خمکاری یک روش همه کاره در صنایع متنوع اعم از خودروسازی، ساخت و ساز، هواپیما سازی و… کاربرد دارد
- خمکاری ورق امکان تولید اشکال زوایای پیچیده را به تمامی کاربران خود برای تلید قطعات کوچک و بزرگ را فراهم میکند
معایب کلی خمکاری
به صورت کلی خمکاری دارای معایب مختص به خود نیز میباشد که عبارتاند از:
- ریکویل (recoil)
یکی از اصلیترین معایب خمکاری بلند شدن ورق از روی بستر میباشد که کاربران حرفهای میتوانند با استفاده از ورق گیر مناسب این عیب را به حد چشمگیری کاهش دهند.
- گوش دار شدن
گوش دار شدن از دیگر معایب خمکاری به شمار میرود که در اثر ناهمسانگردی ورق به وجود خواهد آمد. به زبان سادهتر در هنگامی که ورق در خمکاری در جهتهای متنوع رفتار متنوعی را از خود بروز دهد به اصطلاح به آن ورق ناهمسنانگر گفته میشود.
- گلویی شدن
در هنگامی که شعاع خم غیر مجاز انتخاب شود بدون شک طول نسبی مواد بیش از تنش مجاز افزایش خواهد داشت، همین موضوع نیز باعث کاهش ضخامت ورق خواهد شد.
- پوست پرتقالی شدن
در صورتی که ورق دانه بندی درشت و کیفیت پایینی داشته باشد با این عیب رو به رو خواهید شد.
نکاتی در خصوص خمکاری ورق
برای آن که شما بتوانید خمکاری ورق با موفقیت انجام شود بهتر است در این راه نکاتی را در نظر داشته باشید. این نکات به شرح زیر هستند:
- در مرحله اول برای خمکاری باید ابزار مناسبی را در نظر بگیرید. نوع ابزار خمکاری باید با توجه به ضخامت و دوام ورق فلزی انتخاب شود. به عنوان مثال در صورتی که خمکاری ورق ضخیم باشد باید از ابزار خمشی قویتری در این راه انتخاب کنید تا بتوانید فشار کافی را به ورق بدون شکستن آن اعمال کنید.
- در خمکاری شما باید از اندازه گیری و علامت گذاریهای دقیقی قبل از فرایند استفاده کنید. این امر باعث میشود که شما به صورت دقیق خمش ورق را تضمین کنید از بروز هر خطا جلوگیری میکند.
- در خمکاری شما باید از دنباله مناسبی استفاده کنید.
- برای خمکاری شما باید از گیرههایی استفاده کنید تا فلز مورد نظر شما در محل خمش صاف و پایدار باقی بماند.
جدول خم ورق
جدول خمکاری ورق های فلزی، پایه و اساس انتخاب ابزار مناسب در فرآیند خمکاری فلزات به شمار می رود. اصولا انتخاب ماتریس مناسب (v شکل) برای خمکاری ورق های فلزی از روی این جدول انجام می شود. با توجه به پیشرفت تکنولوژی در ساخت دستگاه های پرس برک (دستگاه خم)، امروزه نصب چنین جدولی بر روی این دستگاه ها در جاهای مختلف دنیا مرسوم نیست. چرا که دستگاه های پرس برک جدید با توجه توانمندیهای قدرتمند الکترونیکی به راحتی قالبهای مناسب برای خمکاری فلزات در ضخامت ها و طولهای مشخص شده را به اپراتور دستگاه نمایش می دهد.
شکل زیر یک نمونه از جدول مورد نظر را نشان می دهد:
کاربرد خمکاری ورق فلزی
خمکاری ورق فلزی کاربرد بسیاری در صنایع، ماشینسازی، هنر و غیره دارد. به چند مورد از کاربردهای این حرفه اشاره میکنیم:
صنایع خودروسازی: در تولید قطعات خودرویی مانند دربها، سقفها، پنجرهها، شاسی و بدنه خودرو، از دستگاه پرس برک برای شکلدهی ورقهای فلزی استفاده میشود.
صنایع ساختمانی: در تولید قطعاتی مانند دربها، پنجرهها و سایر قطعات ساختمانی، از دستگاه پرس برک برای خمش ورقهای فلزی استفاده میشود.
صنایع الکترونیک: در تولید قطعات الکترونیکی مانند قطعات کامپیوتری، تلفنهای همراه و سایر دستگاههای الکترونیکی، از دستگاه پرس برک برای شکلدهی ورقهای فلزی استفاده میشود.
صنایع تولید ماشین آلات: در تولید قطعات ماشینآلات مانند دستگاههای کشاورزی، دستگاههای صنعتی و سایر ماشینآلات، از دستگاه پرس برک برای خمش ورقهای فلزی استفاده میشود.
صنایع غذایی: در تولید بستهبندی مواد غذایی مانند قوطیهای نوشیدنی و سایر بستهبندیهای غذایی، از دستگاه پرس برک برای خمکاری ورقهای فلزی استفاده میشود.
برای مطالعه بیشتر در این زمینه می توانید مقاله
معرفی انواع دستگاه خم کن پروفیل و لوله + نکات خرید
را بررسی نمایید.
