مخطط قوة الانحناء الهوائي (أمادا)
في هذه المدونة، سنستكشف في هذه التدوينة العالم الرائع لانحناء الهواء ومخططات القوة التي تجعل ذلك ممكناً. انضم إلينا بينما نتعمق في العلم الكامن وراء هذا...
هل تساءلت يومًا عن كيفية حساب قوة الانحناء المطلوبة لتصنيع الصفائح المعدنية بدقة؟ سنستكشف في هذه المدونة الثاقبة تعقيدات حساب قوة الانحناء، مستفيدين من خبرة المهندسين الميكانيكيين المخضرمين. اكتشف العوامل الرئيسية التي تؤثر على قوة الانحناء وتعلم كيفية تطبيق معادلات مجربة لتحسين عمليات تشكيل المعادن لديك. استعد لرفع مستوى معرفتك في مجال ثني الصفائح المعدنية إلى آفاق جديدة!
في الوقت الحاضر، تم اعتماد معادلات حساب قوة الانحناء المستخدمة على نطاق واسع من مصادر أجنبية دون أي معلومات عن مصدرها أو نطاق تطبيقها.
تقدم هذه المقالة تحليلاً منهجيًا لعملية اشتقاق معادلة حساب قوة الانحناء، بالإضافة إلى المعلمات المطلوبة.
علاوة على ذلك، تم تقديم نهج جديد لحساب قوة الانحناء لتوسيع نطاق تطبيقه.
يعد حساب قوة الثني للصفائح المعدنية أمرًا ضروريًا لتحقيق عمليات ثني دقيقة وفعالة. يساعد فهم هذه الحسابات في اختيار الأدوات المناسبة وضمان جودة الانحناءات. يقدم هذا الفصل لمحة عامة عن المفاهيم الأساسية، والأدوات، والنصائح العملية لحساب قوة الانحناء في أعمال الصفائح المعدنية.
تُعد حسابات قوة الثني ضرورية في أعمال الصفائح المعدنية لضمان تطبيق المقدار الصحيح من القوة أثناء عملية الثني. وهذا يمنع هدر المواد وتلف الأدوات ويضمن جودة الانحناء المطلوبة. تساعد الحسابات الدقيقة في اختيار مكابح الضغط والأدوات المناسبة، مما يؤدي إلى كفاءة الإنتاج وتوفير التكاليف.
يمكن حساب قوة الانحناء (F) اللازمة لثني صفيحة معدنية باستخدام المعادلة:
حيث:
غالبًا ما يتم تقريب نصف القطر الداخلي (R) للانحناء بناءً على فتحة القالب (V):
يتم تحديد فتحة القالب (V) بناءً على سُمك الصفيحة (S):
ويضمن الحد الأدنى لطول الحافة عدم سقوط المادة أثناء عملية الثني ويتم حسابه مع مراعاة فتحة القالب وزاوية الثني.
في السنوات الأخيرة ماكينة مكابس المكابس على نطاق واسع في مختلف الصناعات ووسعت من قدرات المعالجة.
على الرغم من شيوعها، كان هناك نقص في المناقشة المنهجية حول حساب قوة الانحناء.
حاليًا، هناك نوعان تقريبًا من صيغ حساب قوة الانحناء الموصى بها في كتيبات المنتجات المختلفة شركات تصنيع مكابح الضغط.
في الصيغة
تعتمد الصيغة الموصى بها لحساب قوة الانحناء من قبل الشركة المصنعة على الصيغة المذكورة سابقاً.
تم أخذ هاتين الصيغتين من كتيبات المنتجات المختلفة، ومع ذلك، لا يوجد دليل على دقتها.
الآلة الحاسبة ذات الصلة: حاسبة حمولة مكابس الضغط على المكابس
الشكل 1 عبارة عن تمثيل تخطيطي لـ عملية الانحناء من ورقة.
يتم شرح حساب قوة الانحناء ومعلماته على النحو التالي:
العرض الموصى به لفتحة القالب السفلية (V) للثني الحر هو 8 إلى 10 أضعاف سُمك الصفيحة (S)، مع نسبة عرض إلى سُمك V/S = 9.
توفر الشركات المصنعة لمكابح الضغط قيم عرض القالب (V) ونصف القطر الداخلي (r) لقطعة الشُّغْلَة المثنية في جدول معلمات قوة الثني. عادةً ما تكون نسبة نصف القطر إلى العرض هي r = (0.16 إلى 0.17) V، وفي هذه الحالة، يتم استخدام القيمة 0.16.
أثناء عملية الانحناء، تخضع المادة في منطقة التشوه لتشوه كبير في اللدونة أثناء عملية الثني، مما يؤدي إلى انحنائها حول خط الوسط.
في بعض الحالات، قد تظهر شقوق صغيرة على السطح الخارجي للمنطقة المنحنية.
يكون الإجهاد في منطقة التشوه، باستثناء الجزء القريب من الطبقة المركزية، قريبًا من قوة الشد للمادة، حيث يكون الجزء العلوي من الطبقة المحايدة مضغوطًا والجزء السفلي في حالة شد.
يوضح الشكل 2 المقطع العرضي ومخطط الإجهاد المقابل في منطقة التشوه.
عزم الانحناء عند مقطع منطقة التشوه هو:
يوضح الشكل 1 عزم الانحناء الناتج عن قوة الانحناء في منطقة التشوه.
من م1 = M2نحصل على:
عند ثني الصفيحة باستخدام قالب عام على ماكينة الثني، كما هو موضح في الشكل 3، يتم ثني معظم الصفائح إلى 90 درجة. في هذه الحالة، K هي:
بالتعويض ب K في المعادلة (1)، نحصل على:
تبلغ قوة الشد للمواد العادية، σb، 450 نيوتن/مم². يمكن استخدام هذه القيمة في الصيغة (2) لحساب النتيجة.
تتفق معادلة حساب قوة الانحناء التي تم الحصول عليها هنا مع المعلومات الواردة في الكتيبات الأجنبية.
المتغيرات في الصيغة هي:
كما يتبين من عملية الاشتقاق، عند استخدام الصيغتين (2) أو (3) لحساب قوة الانحناء، من المهم التأكد من استيفاء شرطين إضافيين: يجب أن تكون نسبة العرض إلى السُمك (V/S) تساوي 9، ونسبة نصف القطر إلى العرض تساوي 0.16.
إذا لم يتم استيفاء هذه الشروط، فقد ينتج عن ذلك أخطاء كبيرة.
يمكن أن يكون حساب قوة الانحناء معقدًا عندما يتعذر استيفاء المتطلبين الإضافيين (نسبة العرض إلى السمك V/S = 9 ونسبة نصف القطر إلى العرض = 0.16) بسبب قيود التصميم أو العملية.
في مثل هذه الحالات، يُنصح باتباع الخطوات التالية:
ستوفر هذه الخطوات نتيجة أكثر دقة ويمكن الاعتماد عليها مقارنة باستخدام الصيغة الشائعة الاستخدام. ويرد مثال لتوضيح هذه العملية في الشكل 4.
بمعلومية: سُمك الصفيحة (S) = 6 مم، وطول الصفيحة (l) = 4 م، ونصف قطر الانحناء (r) = 16 مم، وعرض فتحة القالب السفلي (V) = 50 مم، وقوة شد المادة (σb) = 450 نيوتن/مم².
سؤال: كيف يمكننا حساب قوة الانحناء اللازمة لثني الهواء؟
فيما يلي الخطوات:
أولاً، احسب نسبة العرض إلى السُمك ونسبة نصف القطر إلى العرض:
ثم احسب العرض المتوقع لمنطقة التشوه:
وأخيرًا، استخدم الصيغة (1) لحساب قوة الانحناء:
إذا تم استخدام المعادلة الموصى بها عادةً لحساب قوة الانحناء:
يمكن الاستدلال من P1 / P2 = 1.5 أن الفرق بين P1 و P2 هو 1.5 مرة.
ويرجع السبب في هذا التباين إلى أن نصف قطر الانحناء في هذا المثال كبير نسبيًا، مما يؤدي إلى زيادة المساحة المشوهة، وبالتالي يتطلب قوة انحناء أكبر.
تبلغ نسبة نصف القطر إلى العرض في هذا المثال 0.32، وهو ما يتجاوز المعايير المذكورة سابقًا.
استخدام الصيغة القياسية لحساب قوة الانحناء غير مناسب لهذا السيناريو. يمكن ملاحظة مزايا استخدام الطريقة الجديدة للحساب في هذا المثال.
بالإضافة إلى ذلك، تتوفر آلة حاسبة على الإنترنت لحساب قوة الانحناء باستخدام الطريقة الجديدة.
جدول قوة الشد
| المواد | قوة الشد | ||
|---|---|---|---|
| أمريكي | أوروبي | الصين | نيوتن/مم² |
| 6061 ألومنيوم 6061 | ألو 50 | LD30 | 290 |
| 5052 ألومنيوم 5052 | ألو35 | LF2 | 303 |
| 1010 فولاذ طري 1010 | DC01 | 10/10F | 366 |
| A 536 -80 G 60-40-18 | GGG-40 | QT400-18 | 400 |
| A 351 G CF 8 | G-X 6CrNi 18 9 | Q235 | 450 |
| أ 572 G50 | S 355 MC | Q345 | 550 |
| 304 ستانلس ستانلس 304 | إينوكس V2A | 0Cr18Ni9 | 586 |
| 316 ستانلس ستانلس 316 | Inox V4A | 0Cr17Ni12Mo2 | 600 |
| سبيكة منخفضة 4140 | 42 CrMo 4 | 42CrMo | 1000 |
تختلف معادلات حساب معلمات الصياغة عن معادلات ثني الهواء.
1. عرض وريد القالب:
V = الصفائح المعدنية السُمك × 5
2. يتم تحديد نصف القطر الداخلي بواسطة طرف المثقاب، والذي يجب اختياره وفقاً للمعادلة التالية:
نصف القطر = سُمك الصفيحة المعدنية × 0.43.
3. القوة المطلوبة لصك العملة ：
F(ن/م) = السُمك2× 1.65 × قوة الشد (نيوتن/مم2) × 4.5 × 4.5/عرض المخروط المخروطي
4. تظل معادلة حساب الحد الأدنى للحافة الداخلية كما هي:
الحد الأدنى من الحافة الداخلية = وريد القالب × 0.67
تحتاج بعض الأدوات إلى قوة معينة لإخضاع الصفيحة المعدنية والتحكم في الارتداد من أجل الحصول على المظهر الجانبي المطلوب.
وكمثال على ذلك، سنتناول أدوات التبديل، التي تقوم بعمل ثنيتين في وقت واحد بمسافة قصيرة بين الثنية والثنية المضادة.
حيث تقوم هذه الأدوات بعمل ثنيتين في آن واحد, سبرينجباك يجب إلغاؤها بالكامل عن طريق الصياغة.
معادلة حساب القوة اللازمة هي:
تتألف أدوات التبديل عادةً من حامل إدراج يتم فيه تثبيت أدوات التبديل المختارة وفقًا للزاوية والزاوية المطلوبة باستخدام براغي تثبيت.
من المهم طلب المشورة الفنية من الشركة المصنعة قبل الشراء، لأن هذه الأنظمة لا يمكنها ثني الصفائح المعدنية الرقيقة إلا بحد أقصى 2 مم، ولكن الحد الأقصى للسمك يعتمد على نوع الإدخال وقد يكون أقل من 2 مم.
فيما يلي إجابات على بعض الأسئلة المتداولة:
تلعب قوة الشد دورًا حاسمًا في تحديد قوة الانحناء المطلوبة للصفائح المعدنية. قوة الشد هي أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة أثناء تمددها قبل أن تنكسر. عندما يتم ثني الصفيحة المعدنية، فإنها تتعرض لإجهاد الشد والضغط على حد سواء. ويتعرض السطح الخارجي للثني لإجهاد الشد، بينما يتعرض السطح الداخلي لإجهاد انضغاطي.
تتأثر قوة الانحناء المطلوبة بشكل مباشر بقوة الشد للمادة لأن قوة الشد الأعلى تعني أن المادة يمكنها تحمل إجهاد أكبر دون أن تفشل. وهذا يعني أنه بالنسبة للمواد ذات قوة الشد الأعلى، يلزم وجود قوة أكبر لتحقيق نفس درجة الانحناء مقارنةً بالمواد ذات قوة الشد الأقل.
لحساب قوة الانحناء، يتم النظر في إجهاد الانحناء، الذي يرتبط بقوة الشد. معادلة إجهاد الانحناء
يتضمن عزم الانحناء (M)، والمسافة من المحور المحايد إلى الألياف الخارجية (c)، وعزم القصور الذاتي للمقطع العرضي (I). يتأثر عزم الانحناء بالقوة المطبقة وطول ذراع الرافعة. يعد التأكد من أن إجهاد الانحناء لا يتجاوز قوة الشد للمادة أمرًا حيويًا لمنع حدوث فشل أثناء الانحناء.
باختصار، تستلزم قوة الشد الأعلى قوة ثني أعلى لثني الصفيحة المعدنية دون التسبب في تعطلها، مما يسلط الضوء على أهمية مراعاة خواص المواد في حسابات قوة الثني.
عند حساب قوة الانحناء للصفائح المعدنية، يجب مراعاة عدة عوامل رئيسية لضمان الحصول على نتائج دقيقة وموثوقة. تتضمن العوامل الرئيسية التي تؤثر على حسابات قوة الانحناء ما يلي:
تلعب خصائص المواد دورًا حاسمًا، خاصةً قوة الشد وقوة الخضوع. قوة الشد هي أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تفشل، حيث تتفاوت قوة المواد المختلفة. على سبيل المثال، تتراوح قوة الشد للألومنيوم بين 200-300 نيوتن/مم²، بينما تتراوح قوة الشد للفولاذ الطري (Q235) بين 370-500 نيوتن/مم²، والفولاذ المقاوم للصدأ بين 650-700 نيوتن/مم². وتحدد قوة الخضوع الإجهاد الذي تبدأ عنده المادة في التشوه بلاستيكيًا، حيث تتطلب قوة الخضوع الأعلى قوة ثني أكبر.
يؤثر سُمك المادة بشكل كبير على قوة الانحناء، حيث أن المواد الأكثر سُمكًا تقاوم التشوه بشكل أكبر، مما يستلزم قوة أكبر. تتضمن المعادلات الحسابية عادةً سُمك المادة كمتغير رئيسي.
نصف قطر الانحناء وزاويته مهمان أيضًا. ويؤثر نصف قطر الانحناء الداخلي، أو نصف قطر الانحناء، على القوة المطلوبة، حيث يحتاج نصف القطر الأصغر إلى قوة أكبر بسبب زيادة تركيز الإجهاد. تؤثر زاوية الانحناء على القوة المطلوبة، حيث تعتمد معظم الحسابات على انحناء بزاوية 90 درجة ولكنها تتطلب تعديلات لزوايا مختلفة.
تؤثر تهيئة الأدوات والقوالب، وتحديدًا فتحة القالب السفلية على قوة الثني. ويرتبط عرض قناة القالب السفلي في ماكينة الثني بسُمك المادة، وقد يتطلب الثني الدقيق فتحة V أضيق للمواد الأقل سمكًا.
يؤثر عامل K-عامل K وموضع المحور المحايد أيضاً على عملية الانحناء. على الرغم من أن العامل K-عامل K يرتبط بشكل مباشر أكثر بحساب بدلات الانحناء والخصمات، إلا أنه يؤثر على سلوك الانحناء الكلي والقوة المطلوبة من خلال تحديد موضع عدم انضغاط المادة أو تمددها.
وأخيرًا، عادةً ما يتضمن حساب قوة الانحناء معادلة تتضمن قوة الشد للمادة وسمكها وطول الانحناء. على سبيل المثال، المعادلة المبسطة للصلب منخفض الكربون هي:
حيث (t) هو السُمك بالملليمتر و(l) هو الطول بالمتر، والنتيجة بالطن.
من خلال مراعاة هذه العوامل، يمكنك حساب قوة الانحناء المطلوبة لعمليات ثني الصفائح المعدنية بدقة، مما يضمن ضبط ماكينة مكابح الضغط بشكل صحيح لتحقيق الانحناء المطلوب دون التسبب في فشل المواد أو التشوه المفرط.
لتحديد الإعدادات المناسبة لماكينة مكابح الضغط، تحتاج إلى النظر في عدة عوامل رئيسية لضمان ثني الصفائح المعدنية بدقة وكفاءة. أولاً، حدد نوع المادة وسُمكها، حيث يؤثر ذلك بشكل كبير على قوة الثني المطلوبة. تتفاوت المعادن المختلفة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم، في قوتها ومرونتها، مما يؤثر على القوة اللازمة للثني.
بعد ذلك، احسب الحمولة المطلوبة باستخدام المعادلة (P=650S²L/V)، حيث (P) هي قوة الانحناء، و(S) هي سماكة الصفيحة المعدنية، و(V) هي فتحة القالب السفلي. ضع في الاعتبار طول الانحناء وزاوية الانحناء، حيث تتطلب الزوايا الأكثر حدة حمولة أعلى. تأكد من دعم المواد والمحاذاة المناسبة لمنع الانحراف وعدم الدقة.
تتطلب طرق الثني المختلفة، مثل الثني الهوائي، والثني السفلي، والثني السفلي، والطحن، حمولات مختلفة، حيث يكون الثني الهوائي هو خط الأساس ويتطلب الطحن حوالي ثمانية أضعاف حمولة الثني الهوائي. تأكد من أن الحمولة لا تتجاوز حد الحمولة المركزية لمكابح الضغط لتجنب التحميل الزائد والتلف المحتمل.
حدد الأدوات المناسبة التي تتوافق مع المواد ومتطلبات الثني، مع التأكد من محاذاة الأدوات وتركيبها بشكل صحيح. قم بمعايرة الماكينة عن طريق فحصها وتنظيفها، وضبط مقياس الظهر، ومعايرة موضع الكباش وزاويته. قم ببرمجة مكابح الكبس وفقًا للحمولة المحسوبة ومعلمات الثني، وقم بإجراء اختبار تشغيل على المواد الخردة لضبط الإعدادات وضمان الحصول على النتائج المرجوة.
باتباع هذه الخطوات، يمكنك تحديد الإعدادات المناسبة بدقة لماكينة مكابح الضغط، مما يؤدي إلى عمليات ثني الصفائح المعدنية بدقة وكفاءة.
إن المعادلات والخطوات المقدمة لحساب قوة الانحناء مناسبة ليس فقط للانحناء الزاوي للصفيحة ولكن أيضًا للانحناء على شكل قوس (والذي يجب أن يشار إليه تقنيًا على أنه الانحناء بزاوية مع نصف قطر انحناء كبير).
من المهم أن تضع في اعتبارك أن تشكيل شكل القوس يتطلب تصميم قالب فريد من نوعه.
عند إسقاط منطقة التشوه، يجب أن يعتمد الحساب على معلمات العملية التي تم تحديدها أثناء العملية، والتي لا يمكن تحديدها من خلال صيغة واحدة.
في مصنع أبراج حديدية محددة، نجحنا في ثني أسطوانة بسماكة جدار 12 مم، وقطر 800 مم، وطول 16 مترًا باستخدام مكبس 28000 كيلو نيوتن ماكينة الفرامل وقالب دائري.
استُخدمت الطريقة الموضحة في هذه المقالة لتحديد قوة الانحناء وأنتجت نتائج مرضية عند تصميم قالب لشكل قوسي.
المزيد من القراءة:
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 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR