هل تساءلت يومًا كيف يتم تصنيع الأشكال المعقدة مثل المخاريط والأسطوانات من الصفائح المعدنية المسطحة؟ تستكشف هذه المقالة العملية الرائعة لثني اللفائف، وتوضح الخطوات والطرق المستخدمة لتحويل المواد البسيطة إلى أشكال معقدة. استعد للكشف عن الأسرار الكامنة وراء هذه التقنية الهندسية الأساسية وعزز فهمك للتصنيع الميكانيكي.
يتم تشكيل قطع العمل الأسطوانية والمخروطية من خلال عملية دورانية تنطوي على تدوير المصفوفة العامة - الخط الذي يحدد شكل الشكل الجانبي للشكل - 360 درجة حول خط الدوران المركزي داخل مستوى واحد. ويدعم هذا المبدأ الأساسي عملية الدرفلة المخروطية.
بالنسبة لقطع الشُّغْلَة الأسطوانية، تحافظ مصفوفة التوليد على اتجاه موازٍ لخط الدوران المركزي، مما ينتج عنه قطر موحد على طول الطول. في المقابل، تتميز قطع الشُّغْلَة المخروطية بمصفوفة مولدة مائلة بزاوية محددة على خط الدوران المركزي، مما يؤدي إلى إنشاء شكل مدبب بأقطار متفاوتة على طولها.
يعتمد تشكيل قطع العمل الأسطوانية والمخروطية على مبدأ الانحناء ثلاثي النقاط. تتضمن هذه الطريقة تطبيق القوة في ثلاث نقاط متميزة على قطعة العمل: نقطتا دعم ونقطة ثني واحدة. في الدرفلة المخروطية، عادةً ما يتم تمثيل هذه النقاط بثلاث بكرات - بكرتان داعمتان مخروطيتان وبكرة ضغط واحدة - تعملان في تناسق لتشكيل المادة.
أثناء دوران قطعة العمل بين هذه البكرات، تمارس أسطوانة الضغط قوة محكومة مما يسبب تشوهًا بلاستيكيًا موضعيًا. يعمل هذا التشوه، جنبًا إلى جنب مع الحركة الدورانية، على تشكيل المادة تدريجيًا في الشكل الأسطواني أو المخروطي المطلوب. تُعد زاوية البكرات وموضعها، خاصةً بالنسبة للأشكال المخروطية، أمرًا حاسمًا في تحقيق الاستدقاق المقصود ودقة الأبعاد.
هناك ثلاث خطوات في عملية التدوير:
الخطوة الأولى
لبدء عملية ثني البكرة، قم بتلقيم قطعة العمل في أسطوانة العمل لماكينة ثني البكرة. تتكون ماكينة ثني البكرات من ثلاث بكرات لماكينة الثني ذات الثلاث بكرات أو أربع بكرات لماكينة الثني ذات الأربع بكرات.
بالنسبة لماكينة الثني ذات الثلاث أسطوانات، توجد أسطوانة واحدة فوق قطعة العمل وتسمى الأسطوانة العلوية، بينما تُعرف الأسطوانتان الموجودتان أسفل قطعة العمل بالأسطوانات السفلية.
في ماكينة الثني ذات الأربع بكرات، توجد ثلاث بكرات تقع تحت قطعة العمل، حيث توجد واحدة في نفس المستوى الرأسي للأسطوانة العلوية، وتُعرف باسم الأسطوانة السفلية الوسطى، والأخرى على جانبي الأسطوانة العلوية، وتسمى الأسطوانة الجانبية.
الأسطوانة العلوية لـ ثني اللفافة يمكن للماكينة ثني قطعة العمل بأي بكرتين من البكرات الجانبية والبكرات الوسطى والسفلية. تغطي هذه المقالة فقط الترتيب المتماثل للبكرتين السفليتين أو البكرات الجانبية والبكرات العلوية.
الخطوة الثانية:
الخطوة الثانية في التدحرج عملية الانحناء هو تغذية بكرة العمل بحركة ثني ثلاثية النقاط. في بعض الحالات، يتم استخدام البكرة العلوية للضغط على التغذية لأسفل، بينما يتم استخدام البكرة السفلية أو لفة جانبية يتحرك لأعلى.
لأغراض وصفية، استنادًا إلى مبدأ الحركة النسبية، تعتبر الشُّغْلَة والبكرة السفلية أو الجانبية ثابتة، ويتم الضغط على البكرة العلوية لأسفل. عند دحرجة الشُّغْلَة الأسطوانية، تكون الأسطوانة العلوية موازية للأسطوانة السفلية أثناء ضغطها لأسفل. عند دحرجة الشُّغْلَة المخروطية، تكون الأسطوانة العلوية مائلة على الأسطوانة السفلية أثناء عملية الضغط.
وكلما زاد الاختزال، يزداد انحناء المولد ومحيطه.
الخطوة الثالثة:
تتضمن الخطوة الثالثة في عملية ثني اللفافة تدوير قطعة العمل من خلال الحركة الدورانية لبكرة الشغل. وفي هذه الأثناء، يتم الحفاظ على ثبات تصغير البكرة العلوية، مما يؤدي إلى أن يكون لكل مولد من الشُّغْلَة نفس الانحناء أو توزيع الانحناء ويصبح أسطوانة دائرية أو أسطوانة مخروطية الشكل.
هناك العديد من الطرق لتدوير المخروط مع ماكينة درفلة الألواحكل منها مناسب لقطع العمل المختلفة وبخصائصها الفريدة. وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة، من المهم التأكد من تزامن مولد قطعة العمل مع مولد البكرة العلوية أثناء عملية الدرفلة.
الأسطوانة المخروطية هي عبارة عن صفيحة فولاذية على شكل مروحة يتم دحرجتها في ماكينة ثني الألواح من لفة العمل الأسطوانية. من المهم التأكد من تزامن المصفوفة التوليدية لقطعة العمل مع مصفوفة اللفة العلوية أثناء عملية الدرفلة.
حركة المروحة على شكل مروحة صفيحة فولاذية بين بكرات الشغل يمكن اعتبارها حركة مجمعة للحركة المنتظمة لكل نقطة على مصفوفة مولد الشغل في الاتجاه العمودي على محور بكرة الشغل (يمكن للحركة الدورانية لجهاز النقل الرئيسي لبكرة الشغل الأسطوانية تحقيق هذه الحركة) ودوران قطعة الشغل حول خط رأسي يمر بنقطة معينة على مصفوفة المولد.
لجعل الرأس الكبير أسرع أو الرأس الصغير أبطأ، يتم تطبيق عزم إضافي على الصفيحة الفولاذية على شكل مروحة للتغلب على الاحتكاك بين قطعة العمل وبكرة الشغل. هذا هو مفتاح دحرجة المخروط.
تتطلب الحركة الدورانية لقطعة العمل حول الخط الرأسي الذي يمر عبر هذه النقطة على المولد الخاص بها أصغر عزم.
واعتمادًا على ما إذا كان يتم استخدام أسطوانة الدفع (الكتلة) أثناء عملية الدرفلة، يمكن تصنيفها إما بطريقة أسطوانة الدفع أو بطريقة الأسطوانة غير الدافعة.
هناك الأنواع التالية من طرق البكرات غير الدافعة:
1) طريقة وسم التقسيم:
لتنفيذ هذه الطريقة، ارسم عدة مصفوفات مولدة على سطح مروحة قطعة العمل. ثم، قم بمحاذاة كل مولد لقطعة العمل مع مولد البكرة العلوية ولف قطعة العمل على جانبي كل مولد باستخدام تقسيم المصفوفة.
على الرغم من بساطة هذه الطريقة، إلا أنها طريقة تقريبية وغير متصلة ذات كفاءة منخفضة.
يتم تحقيق دوران الصفيحة الفولاذية على شكل مروحة حول خط الشاقول، الذي يمر بنقطة محددة على مصفوفة التوليد، عن طريق محاذاة المصفوفة يدويًا.
2) طريقة اللف المخروطي:
تُستخدم طريقة البكرات المخروطية لقطع العمل المزودة بثلاث بكرات مدببة. يتم تحديد مستدق الأسطوانة المخروطية بواسطة قطعة العمل، ولا يوجد انزلاق بين قطعة العمل وسطح الأسطوانة.
توجد بكرات نشطة ذات بكرات مدببة (عادةً بكرات علوية) وبكرات غير نشطة ذات أكمام مجزأة. تنزلق قطعة العمل وغطاء الأسطوانة وقلب الأسطوانة ضد بعضها البعض. كلما زاد عدد البكرات، يقل الانزلاق بين قطعة العمل والكم.
تتم حركة الصفيحة الفولاذية على شكل مروحة مباشرة من خلال أسطوانة مخروطية. طريقة الأسطوانة المخروطية هي الطريقة الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، وهي مناسبة للإنتاج الأحادي الصنف والإنتاج بكميات كبيرة.
3) طريقة لفة التثبيت:
بشكل عام، تُستخدم طريقة لفة التثبيت مع ماكينة الثني بأربع أسطوانات. ولتنفيذ هذه الطريقة، قم بإمالة الأسطوانة السفلية، وشبك الطرف الكبير من الشُّغْلَة بالبكرات العلوية والسفلية، وضبط مقدار الإمالة وقوة التشبيك للأسطوانة السفلية لتناسب مختلف قطع العمل.
يتم إنجاز الحركة الدورانية للوحة فولاذية على شكل مروحة حول خط رأسي يمر عبر نقطة معينة على مصفوفة توليدها عن طريق الاحتكاك بين أسطوانة التثبيت وسطح قطعة العمل. على الرغم من أن هذه الطريقة بسيطة، إلا أنها تتطلب خبرة، وعندما يكون المستدق كبيرًا أو تكون قطعة العمل سميكة، فإنها غالبًا ما تستخدم مع أسطوانة الدفع.
تتميز طريقة الأسطوانة غير الدافعة بميزة أن حافة صفيحة قطعة العمل لا تلامس الأسطوانة الدافعة، ويمكن صنع الحافة المائلة أولاً ثم دحرجتها. تؤثر سلامة الحافة المائلة على جودة اللحام. يمكن أن تتسبب طريقة أسطوانة الدفع في إتلاف الحافة المائلة لقطعة الشُّغْلة، خاصةً بالنسبة لقطع العمل ذات الاستدقاق الأكبر أو الأكثر سمكًا.
ومع ذلك، فإن إنشاء حافة مائلة على قطعة عمل دائرية بعد اللف يمثل تحديًا كبيرًا. لصنع الحافة المائلة أولاً ثم دحرجة المخروط، تم تصميم جهاز اللف التالي على ماكينة ثني الألواح ثلاثية الأسطوانات مع أسطوانة نشطة 70 × 3500 كبكرة علوية لكل من الأسطوانة والمخروط.
تم تصميم جلبة مخروطية مكونة من ثلاثة أقسام للبكرة العلوية لبرج التوربينات الهوائية بناءً على مستدق البرج. يتم توصيل الغلاف المخروطي بإحكام بالأسطوانة العلوية بمفتاح. يبلغ متوسط سُمك الغلاف المخروطي 35 مم وهو مروي ومخفف. يتم تنسيقها ديناميكيًا مع الأسطوانة العلوية.
يتم إخماد أسطح البكرتين السفليتين، ويمكن وضع أسطوانة تشبيك صغيرة مدفوعة بأسطوانة زيت في الفراغ بين البكرتين السفليتين. يجب أن تشبك أسطوانة التثبيت قطعة العمل والبكرة العلوية لمنع انزلاق قطعة العمل مع الأسطوانة العلوية. تكون نتيجة الدحرجة الفعلية عبارة عن سمك 26 مم Q345 قطعة العمل. نظرًا لصغر حجم مستدق قطعة العمل، يمكن تحقيق تأثير أفضل بدون أسطوانة تشبيك. إذا كانت الأسطوانة العلوية مقواة أيضًا، فسيكون من الأسهل إزالة الغلاف المخروطي وتركيبه. هذا هو مزيج من طريقة الأسطوانة المخروطية وطريقة أسطوانة التشبيك.
نظرًا لأن الأسطوانة السفلية عبارة عن أسطوانة أسطوانية والأسطوانة العلوية مغطاة بغطاء أسطواني، فإن الهيكل بسيط والتكلفة منخفضة. هناك عدة أنواع من طرق بكرات الدفع:
1) يتم تعيين أسطوانة دفع على البكرة العلوية على جانب الانقلاب:
يتم تثبيت أسطوانة الدفع في القسم الانتقالي بين جسم البكرة العلوي والمحمل الجانبي للفة العلوية المقلوبة من خلال محامل محورية وشعاعية.
يتم إدخال جزء من أسطوانة الدفع في إطار الانقلاب للحد من دوران أسطوانة الدفع مع الأسطوانة العلوية.
تتلامس أسطوانة الدفع بشكل عام مع حافة اللوحة الطرفية الصغيرة لقطعة الشُّغْلة، وتتحقق الحركة الدورانية للوحة الفولاذية على شكل مروحة حول خط راسيا يمر بنقطة معينة على مولدها الخاص بواسطة قوة الاحتكاك بين أسطوانة الدفع وحافة لوحة قطعة الشُّغْلَة.
هذه الطريقة مناسبة لقطعة الشُّغْلَة ذات سمك اللوح الأصغر، والمستدق الأكبر، وأسطوانة دفع الرأس الأصغر.
2) يتم وضع أسطوانة دفع على البكرة السفلية على جانب الانقلاب:
يتم ضبط أسطوانة الدفع على كتلتي محمل الأسطوانة السفلية على جانب الانقلاب، ويتم توصيلها مباشرةً بشكل ثابت مع الجزء العلوي من مقعد محمل الأسطوانة السفلي.
مبدأ العمل هو نفس مبدأ الطريقة الأولى، وهو مناسب لقطعة الشغل ذات الأسطوانة المستدقة الأكبر والأسطوانة الدافعة الأصغر حجمًا، وسمك اللوحة أكبر من الطريقة الأولى.
3) يتم ترتيب أسطوانة دفع على الإطار على الجانب المقلوب:
يتم تثبيت الأسطوانة الدافعة على الإطار على الجانب المقلوب لماكينة الثني ذات الأربع لفات بمسامير، ويكون المستوى العلوي لأسطوانة الدفع أعلى قليلاً من المولد السفلي للفة العلوية.
4) يتم ترتيب أسطوانة دفع على إطار الانقلاب:
يتم تثبيت بكرات الدفع على جانبي الأسطوانة العلوية وعلى إطار الانقلاب، مع وضع مفاتيح انزلاقية قصيرة بين إطار الانقلاب وإطار الماكينة.
5) يتم وضع أسطوانة دفع على سرير الماكينة:
يتم تثبيت إطار أسطوانة الدفع على السرير بمسمار، ويتم تثبيت أسطوانة الدفع على جانبي الأسطوانة.
يمكن أن يدور إطار أسطوانة الدفع حول عمود السنارة، ويمكن رفع أسطوانة الدفع وخفضها داخل إطار أسطوانة الدفع.
6) يتم ترتيب أسطوانة دفع على الإطار في جانب ناقل الحركة:
يتم ترتيب مستوى تركيب كبير على جانبي الأسطوانة العلوية على الإطار على جانب ناقل الحركة.
يحتوي المستوى على خيوط داخلية اختيارية، وأخاديد شبه منحرف، وأعمدة مسامير، ومفاتيح، وما إلى ذلك لتثبيت جهاز أسطوانة الدفع، مما يسمح بتغيير الوضع النسبي لجهاز التروس واتجاهه بالنسبة لبكرة العمل حسب الحاجة.
يتم تركيبها جميعًا على الجانب المنخفض من الإطار. وبوجه عام، لن تتداخل قطعة العمل معها، وتكون أسطوانة الدفع قريبة من سطح بكرة العمل.
يمكن استخدام هذه الطريقة في دحرجة قطع الشُّغْلَة ذات المستدق الأكبر وأسطوانة دفع الرأس الأصغر.
تستخدم جميع الطرق 2 و4 و5 و6 بكرتي دفع تقعان على جانبي البكرة العلوية.
أثناء التشغيل، يتم وضع اللوح مقابل بكرتي الدفع، حيث تقوم بكرة الدفع في جانب التغذية ببذل عزم دوران على الشُّغْلَة وتقوم بكرة الدفع في جانب التفريغ بتوجيه الشُّغْلَة.
تحت قوة بكرات الدفع، سوف تنحرف قطعة العمل عن موضعها الأصلي.
في معظم الأوقات، تكون قطعة العمل ملامسة لعجلة ترس واحدة فقط.
تمارس أسطوانة الدفع على جانب التغذية عزم الدوران على الشُّغْلة، بينما تقوم أسطوانة الدفع على جانب التفريغ بتوجيه الشُّغْلَة. إذا كانت الشُّغْلَة تدور بعيدًا جدًا حول الخط المركزي، يتم حظرها مرة أخرى بواسطة أسطوانة الدفع على جانب التفريغ.
تعمل بكرتا الدفع معًا لتوجيه وتطبيق عزم الدوران.
إن التأثير التوجيهي لبكرتي دفع أفضل من تأثير بكرة واحدة، كما أن عزم الدوران الذي تمارسه بكرتا دفع على قطعة العمل أكبر من تأثير بكرة واحدة. ومع ذلك، تكون بكرتا الدفع على جانبي البكرة العلوية.
عندما تكون أسطوانة الدفع للرأس الصغير لقطعة الشغل صغيرة، فليس من السهل حجب قطعة العمل. عند استخدام بكرتي دفع، يتم توجيه قطعة العمل بشكل أفضل ويمكنها التحرك لأعلى ولأسفل على طول محورها الخاص. وينتج عن ذلك تآكل أقل على حافة اللوحة وعمر تبريد أطول لسطح عجلة التثبيت.
عند استخدام بكرتي دفع، يخلق التلامس بين قطعة العمل وعجلة التروس قوة شعاعية مباشرة وفعالة أكثر، بدلاً من الاعتماد على الاحتكاك، لذلك لا توجد حاجة للنظر في معامل الاحتكاك.
كلما كانت أسطوانة الدفع أبعد من البكرة العلوية، كلما كان ذراع القوة أطول، مما يؤدي إلى زيادة عزم الدوران المطبق. وهذا موضح في الشكل 1 والشكل 2. يتطلب سمك الأنبوب المخروطي الملفوف أيضًا أسطوانة دفع أكبر للطرف الصغير من الشُّغْلَة.
في الطريقة 6، توجد كتل تحمل على طرفي أسطوانة الدفع، مما يجعلها عارضة مدعومة ببساطة ذات قدرة تحمل كبيرة. وعلى النقيض من ذلك، في الطريقة 5، تكون عجلة التثبيت عبارة عن عارضة ناتئ ذات قدرة تحمل صغيرة نسبيًا.
في الطريقة 5، تقع أسطوانة الدفع على سرير المخرطة، وتقل احتمالية تداخل الشُّغْلَة والإطار مع بعضهما البعض.
استخدمنا الطريقة 6 على ماكينة ثني ثلاثية اللفائف مقاس 55 × 3200 لف قطعة عمل بزاوية نصف مخروطية 30 درجة.
لتجنب التداخل بين قطعة العمل والإطار العريض، تمت إضافة قوس بارتفاع متر واحد مع جزء سفلي كبير وجزء علوي صغير بين أسطوانة الدفع ومستوى تركيب الإطار، وتم إدخال عجلة الإيقاف في سطح لفة العمل على طول الاتجاه المحوري.
في بعض الأحيان، عندما تكون الشُّغْلَة مسطحة ولا يمكن لأسطوانة الدفع الوصول إليها، يمكن حل المشكلة عن طريق ثني الشُّغْلَة أولاً أو تحريك أسطوانة الدفع إلى أسفل.
تتمثل عيوب طريقة أسطوانة الدفع في تلف حافة اللوحة عند أحد طرفي قطعة العمل.
يمكن لأسطوانة الدفع أن تدور حول محورها الخاص وتتحرك لأعلى ولأسفل على طول محورها، ويتم إخماد سطحها لتقليل الضرر الذي يلحق بحافة اللوحة.
لا يمكن أن تؤدي زيادة المسافة بين أسطوانة الدفع والبكرة العلوية إلى تقليل القوة بين أسطوانة الدفع وقطعة الشُّغْلَة فحسب، بل تزيد أيضًا من القوة على قطعة الشُّغْلَة السميكة، وهو ما يتطلب ثني طرف اللوحة الأطول مسبقًا إن أمكن.
يعد الاحتكاك ومعامل الاحتكاك عاملين مهمين للغاية في عملية دحرجة المخروط.
وفي حالة طريقة الأسطوانة غير الدافعة، يمكن تحقيق تأثير أفضل بدون أسطوانة التثبيت، وقد يرجع ذلك إلى اختلاف معامل الاحتكاك بين الأسطوانة العلوية والأسطوانة السفلية.
أثناء درفلة أنبوب مخروطي فولاذي عالي القوة بسمك 40-50 مم لمشروع كبير الحجم على صفيحة ثلاثية اللفائف مقاس 100 × 4000 ماكينة درفلة، تم قطع جميع البراغي الخاصة بتثبيت عجلة التروس على الإطار في جانب المحرك، وتوقف المشروع.
وفقًا لتحليلنا الميداني وخبرتنا، قد يكون سبب ذلك هو الرنين.
يُقترح إضافة القليل من زيت التشحيم بين قطعة العمل والأسطوانة السلبية لتغيير معامل الاحتكاك وتردد الاهتزاز.
وهذا لا يحل المشكلة فحسب، بل يسمح أيضًا بدحرجة قطع العمل الأكثر سمكًا، حيث إن زيت التشحيم يقلل أيضًا من الحمل الدوراني لقطعة الشغل حول خط الشاقول الذي يمر بنقطة على مصفوفة توليدها.
تجدر الإشارة إلى أنه يجب إزالة زيت التشحيم الموجود على قطعة العمل بعد اللف لتجنب التأثير على جودة اللحام.
تعتمد متطلبات القوة لقطع العمل المختلفة في مختلف طرق الدرفلة المخروطية على كل من المعرفة التجريبية والحسابات النظرية. يعد التقدير الدقيق للقوة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين العملية وسلامة المعدات.
من التحليل السابق، يتضح من التحليل السابق أنه في بعض الطرق، تقوم أسطوانة دفع واحدة فقط بتطبيق عزم الدوران على الشُّغْلَة. يمكن أن يؤدي هذا التوزيع غير المتكافئ للحمل بين بكرات الدفع إلى تركيز الإجهاد واحتمال تعطل المعدات.
توضح دراسة حالة توضح هذه النقطة: استُخدمت ماكينة درفلة صفيحة مقاس 70 × 3000 مم لدحرجة مخروط غلاف الفرن العالي مقاس 60 × 2000 مم باستخدام الطريقة 6. أثناء عملية الدرفلة، تعطلت مسامير التوصيل بين الأجزاء العلوية والسفلية من الإطار الجانبي لناقل الحركة بسبب عدم كفاية القوة. بعد تحسين تصميم وصلة الإطار، اكتملت عملية الدرفلة بنجاح. يؤكد هذا الحادث على أهمية التقدير الدقيق للقوة والتصميم القوي للمعدات.
في الطريقة 1، تعتمد أسطوانة الدفع بشكل أساسي على الاحتكاك بين الأسطوانة وقطعة العمل لنقل القوة. عادةً ما تكون القوة العمودية على الأسطوانة الدافعة أكبر بعدة مرات من قوة الاحتكاك، مما قد يؤدي إلى تلف الشُّغْلَة أثناء الدحرجة. هذا الخطر مرتفع بشكل خاص بالنسبة للمواد الرقيقة أو اللينة.
عند اختيار طريقة الدرفلة المخروطية، ضع في اعتبارك العوامل التالية:
لتحسين عملية الدرفلة المخروطية:
من خلال تقييم هذه العوامل بعناية واستخدام تقنيات هندسية متقدمة، يمكن للمصنعين اختيار أنسب طريقة للدرفلة المخروطية لضمان جودة المنتج وكفاءة العملية وطول عمر المعدات.