حساب قوة الانحناء: الانحناء الهوائي، ثني الهواء، الصقل
هل تساءلت يومًا عن كيفية حساب قوة الانحناء المطلوبة لتصنيع الصفائح المعدنية بدقة؟ في هذه التدوينة الثاقبة، سنستكشف في هذه المدونة الثاقبة تعقيدات حساب قوة الانحناء، ورسم...
في هذا المقال، سنستكشف في هذه المدونة عالم ثني الهواء الرائع ومخططات القوة التي تجعل ذلك ممكناً. انضم إلينا ونحن نتعمق في العلم الكامن وراء هذه العملية المهمة واكتشف كيف تشكل المنتجات التي نستخدمها كل يوم. استعد للتعجب من البراعة والدقة التي تدخل في كل عملية ثني.
يوفر مخطط قوة الانحناء الهوائي الخاص بنا، استنادًا إلى بيانات خبرة العملاء من مختلف الصناعات في جميع أنحاء العالم، دليلًا موثوقًا لمساعدتك على تحديد الحد الأدنى لضغط الانحناء بسهولة، والحد الأدنى لطول الحافة، ونصف قطر الانحناء المقابل لفتحات V المختلفة عند ثني الفولاذ الطري والفولاذ المقاوم للصدأ.
باستخدام هذا الرسم البياني، يمكنك توفير الوقت وزيادة الكفاءة في عملية الانحناء.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مكابح الضغط يمكن أن تساعدك حاسبة الحمولة الطنية في حساب قوة الثني المطلوبة لمنتجك المحدد من الألواح المعدنية.
نحن ندرك أهمية اختيار أنسب فتحة على شكل حرف V، ويوضح الرسم البياني الخاص بنا العلاقة المثلى بين سُمك المعدن وعرض فتحة V.
متطلبات الحمولة
ثني الهواء هو الطريقة المفضلة لـ ورقة التشكيل المواد باستخدام مجموعة المثقاب والقالب. تسمح حمولة التشكيل المنخفضة بـ مكابح الضغط قدرة أقل لتصنيع الأجزاء المشكّلة.
يوضح الشكل أدناه تفاصيل العلاقة بين سُمك المادة وفتحة القالب لمقاومة شد محددة للمادة تبلغ 60,000 رطل لكل بوصة مربعة. لاحظ أنه نظرًا لأن قوة الشد لمعظم أنواع الفولاذ الطري في أمريكا الشمالية تتجاوز 60,000 رطل لكل بوصة مربعة، فقد تكون هناك حاجة إلى قيم حمولة أعلى.
ملاحظة:
يوضح الرسم البياني أعلاه قيم الحمولة المناسبة لثني الفولاذ الطري في الهواء بخصائص شد تبلغ 60,000 رطل لكل بوصة مربعة. وتجدر الإشارة إلى أن معظم مصانع الصلب في أمريكا الشمالية تنتج معادن أكثر صلابة بخصائص ميكانيكية نموذجية تبلغ 44,000 PSI خضوعًا وقوة شد تصل إلى 80,000 PSI. تكون قيم الحمولة المطلوبة لتشكيل هذه المعادن أعلى بكثير ويجب أخذها في الاعتبار عند اختيار مكابح الضغط.
نسب سُمك القالب إلى المادة
الممارسة الصناعية القياسية لتحجيم فتحة القالب هي: ثمانية أضعاف سُمك المادة عندما يكون سمكها أقل من 1/2 بوصة، وعشرة أضعاف سُمك المادة عندما يكون سمكها 1/2 بوصة أو أكثر.
بالنسبة للمواد في حالة المعالجة بالحرارة، قد تحدد بعض صحائف بيانات المواد فتحات أكبر للقالب لمنع الشكل المشكل من التشقق.
بالنسبة لمواد ألواح القياس واللوح الخفيف، عادةً ما يكون نصف قطر المثقاب مساويًا لسُمك المادة. وبالنسبة للصفيحة الثقيلة، عادةً ما يكون نصف قطر الثقب من مرة ونصف إلى ثلاثة أضعاف سُمك المادة، اعتمادًا على خصائص الصفيحة التي يتم تشكيلها.
يسجل مخطط قوة الثني الهوائي عرض القالب السفلي V القياسي وقوة الثني المطلوبة المقابلة لثني الصفائح المعدنية المختلفة وأصبح مواصفات عامة في الصناعة.
ومع ذلك، لم يكن هناك مثل هذه المواصفات في البداية.
كل شركة تصنيع مكابح الضغط قرروا استخدام عرض V بناءً على خبرتهم الخاصة.
في ذلك الوقت، قامت أمادا بجمع وتلخيص بيانات الخبرة للعملاء من مختلف الصناعات في جميع أنحاء العالم ولخصت بيانات الخبرة الخاصة بالعملاء من مختلف الصناعات في جميع أنحاء العالم، وأخيرًا وضعت مخطط قوة الانحناء الموثوق التالي لعملية الانحناء.
من خلال مخطط قوة الانحناء هذا، يمكنك بسهولة تحديد الحد الأدنى لضغط الانحناء، والحد الأدنى لطول الشفة، و نصف قطر الانحناء تتوافق مع فتحات V المختلفة عند ثني الفولاذ الطري والفولاذ المقاوم للصدأ.
لتسهيل القراءة والطباعة، يمكنك تنزيل ملف PDF لمخطط قوة الانحناء الهوائي.
يمكنك أيضاً استخدام حاسبة حمولة مكابح الضغط لحساب قوة الانحناء المطلوبة لمنتجاتك من الصفائح المعدنية.
الثني الهوائي هو طريقة تُستخدم في تصنيع الصفائح المعدنية لتشكيل المعدن في الأشكال والزوايا المرغوبة باستخدام مكابح الضغط. وعلى عكس تقنيات الثني الأخرى، يتيح الثني الهوائي مرونة ودقة أكبر، حيث لا يتم ضغط المعدن بالكامل إلى أسفل القالب. وتترك هذه العملية فجوة أو "مساحة هوائية" بين المعدن والقالب، مما يوفر تحكماً أفضل في زاوية الثني ويقلل من خطر الإفراط في الثني أو تشوه المواد.
الأدوات الأساسية المستخدمة في الثني بالهواء هي المثقاب والقالب. المثقاب هو الأداة العلوية التي تضغط على الصفيحة المعدنية، في حين أن القالب هو الأداة السفلية ذات التجويف على شكل حرف V أو حرف U الذي ينحني فيه المعدن. على سبيل المثال، في تصنيع الأقواس لتطبيقات السيارات، يمكن استخدام قالب على شكل حرف V لإنشاء زوايا دقيقة تناسب متطلبات تركيب محددة. يعتمد اختيار المثقاب والقالب على عوامل مثل نوع المعدن وسماكته وزاوية الثني المطلوبة.
السمة المميزة للثني الهوائي هي الفجوة الهوائية بين المعدن وقاع القالب. تتوقف المثقاب قبل الضغط الكامل على المعدن في القالب، مما يسمح بإجراء تعديلات في زاوية الانحناء عن طريق تغيير عمق نزول المثقاب. تساعد هذه الفجوة الهوائية في الحفاظ على سلامة المعدن وتمنع التشوهات غير المرغوب فيها. في السيناريوهات التي تتطلب وجود تفاوتات ضيقة كما هو الحال في مكونات الطيران، يكون التحكم في فجوة الهواء أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق المواصفات المطلوبة.
يمكن أن تؤدي إضافة الوسائل البصرية لتوضيح هذه الخطوات إلى تعزيز الفهم. على سبيل المثال، يمكن أن توفر الرسوم البيانية التي توضح محاذاة الصفيحة المعدنية واللكمة الهابطة والانحناء الناتج توضيحًا للعملية.
يتميز الثني بالهواء بالعديد من المزايا مقارنةً بطرق الثني الأخرى، مثل الثني السفلي أو الثني بالصك.
يمكنك الحصول على المعلومات التالية من الهواء قوة الانحناء الرسم البياني أعلاه إذا كانت بيانات سُمك المعدن وريدوس الانحناء الداخلي معروفة:
تشير الفتحة على شكل V إلى المسافة عبر القالب السفلي الفم، ويجب اختيار الفتحة على شكل حرف V المناسبة للقالب وفقًا لسُمك الصفيحة المعدنية. يوضح مخطط الثني الهوائي أعلاه العلاقة المثلى بين سُمك المعدن وعرض الفتحة على شكل حرف V.
ومع ذلك، ستؤثر عوامل أخرى على اختيار العرض على شكل حرف V، بما في ذلك أطوال الشفة، ونصف قطر الثني الداخلي، وحمولة مكابس الضغط، وقدرة الأدوات.
| سُمك المادة 𞸍 | 0.5-2.5 | 3.0-8.0 | 9.0-10.0 | ≥12.0 |
| العرض على شكل حرف V | 6س | 8س | 10س | 12x |
الثني الهوائي في تصنيع الصفائح المعدنية هو تقنية تُستخدم لإنشاء انحناءات في الصفائح المعدنية دون أن يلامس المعدن القالب بالكامل. في هذه العملية، يتم استخدام مكابح ضغط مزودة بلكمة وقوالب على شكل حرف V أو على شكل حرف U. يضغط المثقاب على الصفيحة المعدنية لأسفل، ويدفعها إلى القالب، ولكنه يتوقف قبل الوصول إلى القاع، تاركًا فجوة بين المعدن والقالب. تسمح هذه الفجوة، أو "الفجوة الهوائية"، بالمرونة في تحقيق زوايا ثني مختلفة دون أن يتوافق المعدن تمامًا مع شكل القالب.
تشمل المكونات الرئيسية في عملية الثني الهوائي المثقاب والقالب اللذين يحددان شكل وحجم الثني، وفجوة الهواء التي توفر المرونة اللازمة لمختلف الزوايا وأنصاف الأقطار. تبدأ العملية بإعداد المثقاب والقالب وفقًا لنوع الصفيحة المعدنية وسُمكها وزاوية الثني المطلوبة. يتم بعد ذلك وضع الصفيحة على القالب ومواءمتها مع المثقاب. أثناء نزول المثقاب، يقوم بثني المعدن داخل القالب، مع التوقف قبل القاع لإنشاء فجوة الهواء.
يوفر الثني الهوائي العديد من المزايا، مثل المرونة في إنتاج مجموعة من زوايا الثني بنفس إعداد القالب، وعمليات إنتاج أسرع، وانخفاض تكاليف الأدوات، وتحكم أفضل في عملية الثني. ومع ذلك، فإن لها أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك دقة أقل مقارنةً بالثني السفلي وإمكانية حدوث ارتدادات ارتدادية، حيث يعود المعدن جزئيًا إلى شكله الأصلي بعد الثني. يمكن التحكم في هذا الارتداد عن طريق الثني الزائد أو استخدام تقنية التشكيل التكيفي.
بشكل عام، يعد الثني بالهواء طريقة متعددة الاستخدامات وفعالة ومناسبة لعمليات الإنتاج حيث لا تكون الدقة العالية أمرًا بالغ الأهمية، ولإنشاء أجزاء بزوايا ثني متفاوتة دون الحاجة إلى تغييرات متكررة في القالب.
لحساب قوة الانحناء المطلوبة لثني الهواء في تشغيل المعادن، يجب مراعاة عدة عوامل رئيسية، بما في ذلك خصائص المواد، وهندسة الانحناء، والأدوات المستخدمة. يمكن حساب قوة الانحناء (F) باستخدام المعادلة التالية:
أين:
على سبيل المثال، إذا كنت تثني فولاذًا طريًا بقوة شد 45 كجم/مم²، وسمك 2 مم، وطول ثني 100 مم، وباستخدام فتحة قالب 6 مم، فإن الحساب سيكون
تشمل الاعتبارات الإضافية نصف القطر الداخلي ونصف قطر الانحناء الأدنى. يمكن تقدير نصف القطر الداخلي باستخدام المعادلة:
لإجراء حسابات دقيقة، خاصة مع المواد المختلفة، ضع في اعتبارك:
حيث يكون (TS_{{{{{{النص{الأساسي}}}) غالبًا 60,000 رطل لكل بوصة مربعة للصلب الطري. ويضمن الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء ألا يتسبب الانحناء في حدوث تشققات، ويتم حسابه على النحو التالي:
إن استخدام مخططات قوة الثني الهوائية والآلات الحاسبة يبسط العملية من خلال توفير قيم محسوبة مسبقًا للمواد الشائعة وفتحات القوالب. تسمح هذه الأدوات للمستخدمين بإدخال معلمات محددة والحصول على قوة الثني المطلوبة مباشرة، مما يضمن عمليات تشغيل المعادن بشكل آمن ودقيق.
هناك عدة عوامل تؤثر على الحد الأدنى لطول الحافة القابلة للانحناء في الانحناء الهوائي، خاصةً عند استخدام مخطط قوة الانحناء الهوائي.
أولاً، سمك المادة أمر بالغ الأهمية؛ وعمومًا، يجب أن يكون طول الحافة أربعة أضعاف سمك المادة على الأقل. على سبيل المثال، تتطلب صفيحة بسمك 2 مم طول شفة لا يقل عن 8 مم.
ثانيًا، يؤثر أيضًا نصف قطر الانحناء، الذي يتم تحديده من خلال فتحة حرف V في القالب، على طول الحافة. يستلزم نصف قطر الانحناء الأكبر عادةً طول شفة أطول لضمان الانحناء المناسب.
ثالثًا، تفرض فتحة القالب وهندسة الأدوات الحد الأدنى من أبعاد الانحناء. يجب أن يكون طول الحافة كافياً للوصول إلى أعلى القالب بعد التشكيل.
بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن العامل K نفسه لا يحدد طول الحافة بشكل مباشر، إلا أنه ضروري لحساب بدل الانحناء، مما يؤثر على نمط التسطيح الكلي، وبالتالي على طول الحافة.
المعادلة الشائعة المستخدمة لتحديد الحد الأدنى لارتفاع الحافة المقبول هي:
وعلاوة على ذلك، فإن الحد الأدنى لمسافة الثقب من الانحناء، على الرغم من عدم ارتباطه المباشر بطول الحافة، مهم لمنع التشوه ويؤثر بشكل غير مباشر على تصميم الحافة.
وأخيرًا، يساعد الالتزام بإرشادات الصناعة والتفاوتات المسموح بها، مثل التفاوت المسموح به +/- 1 درجة على زوايا الانحناء وأنصاف أقطار الانحناء المتناسقة، في الحفاظ على الاتساق وضمان أطوال شفة كافية للثني الناجح.
من خلال النظر في هذه العوامل، يمكن للمصممين والمصنعين تحديد الحد الأدنى لطول الشفة القابلة للانحناء بدقة، مما يؤدي إلى تصنيع صفائح معدنية ناجحة ومتسقة.
تلعب فتحة القالب (V) في الثني الهوائي دورًا حاسمًا في تحديد العديد من الجوانب الرئيسية لعملية الثني. أولاً، تؤثر بشكل مباشر على نصف قطر الانحناء الداخلي، حيث تؤدي فتحة القالب (V) الأكبر إلى نصف قطر انحناء أكبر. ويكون هذا عادةً حوالي 16-20% من عرض فتحة القالب لمواد مثل الفولاذ المدلفن على البارد 60 KSI والفولاذ المقاوم للصدأ.
يشير المبدأ التوجيهي الشائع، المعروف باسم "قاعدة الثمانية"، إلى أن فتحة القالب على شكل حرف V يجب أن تكون ثمانية أضعاف سُمك المادة، على الرغم من أن هذا يمكن أن يتراوح بين 6 إلى 12 مرة حسب ظروف معينة. ويؤثر حجم فتحة القالب أيضًا على توزيع الإجهاد داخل المادة؛ حيث تؤدي فتحة القالب الأصغر إلى نصف قطر انحناء أكثر إحكامًا، مما يزيد من إجهاد الشد على الطبقة الخارجية وإجهاد الضغط على الطبقة الداخلية، مما قد يؤدي إلى تشوه المادة أو تشققها إذا تجاوزت الضغوط قوة المادة.
كما يتأثر الانزلاق الخلفي، وهو ميل المادة للعودة جزئيًا إلى شكلها الأصلي بعد الثني، بفتحة القالب على شكل حرف V. عادةً ما ينتج عن فتحة القالب الأكبر حجمًا ارتداد أكبر، مما يستلزم الإفراط في الثني لتحقيق الزاوية المطلوبة. وعلاوة على ذلك، تؤثر فتحة القالب على الحمولة أو القوة المطلوبة للثني، حيث تحتاج المواد الأكثر سمكًا وأنصاف الأقطار الأصغر إلى قوة أكبر.
وأخيرًا، تتأثر دقة وإنتاجية عملية الثني بفتحة القالب على شكل حرف V. إن الثني الهوائي، الذي يستخدم فتحة على شكل حرف V، أقل دقة بشكل عام من الثني القاعي أو الثني على شكل حرف V، ولكنه يوفر إنتاجية ومرونة أعلى، حيث يتطلب تغييرات أقل في الأدوات ويمكنه إنتاج أشكال مختلفة باستخدام أدوات قابلة للتعديل.
يمكن استخدام ثني الهواء لمجموعة واسعة من المواد، ولكن ملاءمته تعتمد على الخصائص المحددة لكل مادة. فهو فعّال مع مواد مثل الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والنحاس وبعض المواد البلاستيكية. على سبيل المثال، الألومنيوم قابل للطرق والتشكيل بدرجة كبيرة، مما يجعله مرشحًا جيدًا للثني بالهواء. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ مناسب أيضًا، إلا أنه يُظهر درجة أعلى من الارتداد، مما يستلزم إجراء تعديلات على عملية الثني. يمكن أيضًا ثني الفولاذ الكربوني عن طريق الهواء، على الرغم من أن الاختلافات في السُمك واتجاه الحبيبات يجب أن تؤخذ في الاعتبار.
ومع ذلك، هناك قيود يجب مراعاتها. يتطلب الثني بالهواء عموماً قوة أقل من طرق الثني الأخرى مثل الثني بالصك ولكن يمكن أن يكون أقل دقة. يعد اختيار الأدوات وفتحة القالب أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق زاوية الانحناء ونصف القطر المطلوبين. يمكن أن تؤثر التباينات في سُمك المادة بشكل كبير على زاوية الانحناء، كما أن الارتداد الزنبركي مشكلة شائعة تختلف حسب المادة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يقلل الانحناء بشكل عمودي على اتجاه الحبيبات من خطر التشققات والتشوه.
في الختام، على الرغم من أن الثني بالهواء متعدد الاستخدامات ويمكنه استيعاب مجموعة من المواد، إلا أنه غير قابل للتطبيق عالميًا. يتوقف نجاح الثني بالهواء على الاختيار الدقيق للمواد، والأدوات المناسبة، والفهم الشامل لخصائص المواد. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية أو تفاوتات ضيقة، قد تكون الطرق الأخرى أكثر ملاءمة.
عند القيام بعمليات الثني بالهواء على ماكينة ثني المكابس الهوائية، يجب اتخاذ العديد من احتياطات السلامة الهامة لضمان سلامة المشغلين وسلامة المعدات. أولاً، يجب على المشغلين دائمًا ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE)، بما في ذلك نظارات السلامة والقفازات وأحذية العمل، للحماية من الإصابات من الحواف المعدنية الحادة والمخاطر الأخرى.
قبل بدء تشغيل الماكينة، من الضروري فحصها بدقة. افحص التوصيلات الكهربائية، ومستويات السوائل الهيدروليكية، وافحصها بحثاً عن أي تلف مثل الشقوق أو الكسور. الصيانة الدورية للمعدات، بما في ذلك الأنظمة الهيدروليكية، أمر بالغ الأهمية لمنع وقوع الحوادث. يجب على المشغلين قراءة دليل التعليمات وفهمه ليصبحوا على دراية بعمل الماكينة ومبادئها.
يجب إبقاء منطقة العمل خالية من الأفراد والمعدات غير الضرورية لتقليل مخاطر الحوادث. يعد وضع اللوح المعدني بشكل صحيح، بالتوازي مع ماكينة الثني، أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الآمن. يمكن أن يؤدي الوضع غير الصحيح إلى اصطدام الصفيحة بالمشغل والتسبب في حدوث إصابة.
يوصى باستخدام حواجز الحماية لعزل منطقة عمل الانحناء وتنفيذ الإدارة البصرية لظروف السلامة. يمكن أن تمنع أجهزة الحماية الحديثة مثل الستائر الضوئية أو أجهزة الحماية الإلكترونية الضوئية النشطة (AOPD) المشغلين من الاقتراب أكثر من اللازم من منطقة الخطر، وإيقاف الماكينة إذا لزم الأمر.
من الضروري إجراء تقييمات منتظمة للمخاطر وضمان تدريب المشغلين، ويفضل أن يكون ذلك على يد مهندس متمرس، قبل استخدام الماكينة للمرة الأولى. تعتبر تدابير السلامة الكهربائية، مثل التأكد من أن المعدات مزودة بوصلة أرضية واقية (PE) وتجنب ملامسة المعدات الكهربائية بأيدي مبللة، أمرًا بالغ الأهمية.
تشمل الاحتياطات الإضافية تجنب تكديس المواد على ارتفاع عالٍ جدًا، والحفاظ على نظافة سطح العمل، والتعامل مع الصفائح المعدنية الرطبة بحذر نظرًا لطبيعتها الزلقة. كما أن التأكد من تشحيم الماكينة جيدًا قبل الاستخدام يمكن أن يمنع تلف اللفائف أو المواد.
من خلال اتباع احتياطات السلامة هذه، يمكن للمشغلين تقليل المخاطر المرتبطة بعمليات ثني الهواء بشكل كبير والحفاظ على بيئة عمل آمنة وفعالة.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO