انواع خم کاری قطعات
به اختصار میتوان انواع خمکاری قطعات را به خمکاری به شکل V، خمکاری به شکل U که اصطلاحا به آن ناودانی هم میگویند و خمکاری به شکل گونیایی نیز دسته بندی نمود. که در ادامه هر یک جداگانه شرح داده میشود:
الف)خمکاری به شکل V: این روش، به یک سنبه و ماتریس فولادی آب داده شده، نیاز دارد. شکل سر سنبه و فرورفتگی ماتریس هردو مانند حرف انگلیسی V هستند. جهت مقابله با نیروی خمکاری و توان تحمل این نیرو، می‌‌بایست ماتریس را بر روی پایه‌‌ای با ارتفاع معین قرار داد و این دو را با ۲ پین و ۴ پیچ به یکدیگر متصل نمود. این روش قابلیت و امکان خمکاری در زاویه بین ۰ تا ۹۰ درجه را داراست و به علاوه قالب سادهای دارد. در حال حاضر از تجهیزاتی مانند غلتک، جهت سرعت بخشیدن به فرایند خمکاری و نیز دستیابی به شعاع معین استفاده میشود اما در هر صورت انتخاب شعاع سنبه و ماتریس صحیح در دستیابی به این شعاع معین بسیار اهمیت دارد.
ب)خمکاری به شکل U و یا ناودانی: این روش شباهت زیادی به روش گونیایی دارد اما وجه تمایز آن با خم کاری گونیایی اینست که در روش اخیر، با وارد کردن نیرویی برابر و در عین حال مخالف با جهت سنبه، از هر دو طرف خم، دو عمل خمکاری بر روی ورق صورت میگیرد. قابلیت ایجاد همزمان دو خم ۹۰ درجه‌‌ای، با دقت زیاد به عنوان مزیت این روش محسوب میشود و در مقابل امکان دارد در اثر بر‌‌گشت فنری، دهانه خم باز شود.
ج)خمکاری گونیایی: همانطور که از نام آن پیداست، این روش امکان ایجاد زاویه گونیایی، قائمه یا ۹۰ درجه را در خم فراهم میکند. بدین منظور می‌‌بایست از یک جفت سنبه و ماتریس استفاده نمود. هم چنان که ماتریس بر روی یک پایه قرار میگیرد جهت حفظ و حمایت ورق، از یک فشار انداز، برای کنترل در حین عمل خمکاری استفاده خواهد شد. شکل جای گیری صحیح قطعه در درون ماتریس، در واقع زمانی است که بازوی بلند‌‌تر آن بر روی فشار‌‌انداز قرار گیرد. در صورتی که سنبه به طرف پایین آورده شود، سبب چسبیدگی فشار‌‌انداز و قطعه مورد نظر خواهد شد و هر دو با هم به درون ماتریس فرو رفته و نهایتا بازوی کوچک‌‌تر، عمود و قائم بر بازوی بزرگتر میشود.
نکاتی در مورد اندازههای صحیح خم در عمل ورق کاری
عمل خم کردن روشی است که در آن با حرارت رسانی و یا حتی بدون آن، بتوان تا جایی که ممکن باشد بخشی از مواد را از حالت اصلی خود خارج نموده و یا به حالت مد نظر خود شکل داد. توجه به این نکته ضروری است که چنانچه ضخامت ورق برابر و یا کمتر از یک و نیم میلیمتر باشد، محاسبه قطر و شعاع متوسط، دیگر ضرورتی نداشته و با در نظر گرفتن اندازههای موجود در نقشه، گسترده قوس‌‌ها نیز محاسبه و اجرا خواهد شد.
در صورت افزوده بودن ضخامت ورق به مقدار بیش از یک و نیم میلیمتر، پس از در نظر گرفتن زاویه خمکاری و شعاع خمش کار، در وهله اول باید قطر متوسط را محاسبه و سپس به طول بسط و گستردگی قوس‌‌ها دست یافت. بسیار حائز اهمیت است که یک طراحی مکانیکی با واقعیت انطباق داشته باشد. برای برخورداری از اندازههای صحیح پس از اجرای خمکاری و در نقشه‌‌های گسترده، به مقادیر و پیش فرض‌‌های تجربی نیازمند هستیم.
مقدار خمیدگی با فاکتور K به شرح ذیل محاسبه میشود:
BA=pi(R + KT) A/180
در اینجا BA میزان خمیدگی، اندازه داخلی شعاع خم با R، فاکتور K نیز برابر با میزان t/T میباشد. همچنین در اینجا T برابر با ضخامت مواد وt نمایانگر فاصله از وجه داخلی تا سطح ورق خنثی است و در آخر A زاویه خمیدگی با احتساب درجه را نشان می‌‌دهد؛ این همان زاویه‌‌ای است که مواد بواسطه آن دچار خمیدگی میشود.
چالش‌‌های فرایند خمکاری
علی‌‌رغم استخدام نیروهای انسانی با تجربه و کار آزموده توسط صنایع و شرکت‌‌ها، که به منظور طراحی تجهیزات و قطعات ضروری، در زمینه شیت متال یا همان ورقهای فلزی صورت میگیرد و با وجود اینکه اکثر این طراحی‌‌ها با دقت و هوشمندی انجام گرفته‌‌اند و در راستای اهداف مدنظر قابلیت اجرایی دارند؛ اما در زمان اجرای کار و تولید هم‌‌چنان چالش وجود دارد. از آن جمله، عدم انطباق ابعاد و اجرا، نبود قابلیت ساخت و اجرای قطعاتی که طراحی شده با ضرورت‌‌ها و امکانات موجود در اجرای پروژه است که میتواند سبب تاخیر در اجرا و عدم دستیابی به نتیجه مدنظر گردد. این موارد را میتوان به شرح ذیل برشمرد:
عدم انطباق ورقهای نهایی با نقشه از نظر اندازه‌‌ها، پس از فرایند خمکاری
عدم رعایت و محاسبه دقیق فواصل و لقی‌‌ها
عدم انطباق شکل لبه خم‌‌ها با نظر طراح از نظر شکل ظاهری، تیزی یا گردی
عدم قابلیت اجرا و ساخت طراحی خمیدگی لبه‌‌ها (عدم موفقیت از طرح تا عمل)
موارد مذکور ممکن است به دلایل مختلفی از جمله عدم شناخت یا آگاهی کافی طراحان در موارد ذیل اتفاق افتد:
۱)نسبت به فرایند و روش خمکاری ورق‌‌ها در اجرای طراحی. ۲)نسبت به میزان و نوع کشش ورق‌‌ها، در فرایند ورق کاری. ۳)نسبت به قابلیت استفاده و نوع مناسب از سنبه و ماتریس برای ضخامتهای گوناگون ورق. ۴)نسبت به قابلیت و محدودیت دستگاهها و عملکرد آنها. ۵)نسبت به اندازه‌‌ها و میزان کمترین الی بیشترین حد شعاع خمیدگی برای ضخامتهای مختلف ورق.
تکنولوژی فرم‌دهی تجهیزات
در صنعت جهت تغییر فرم قطعات از فرآیند خمکاری استفاده میشود. خم کردن عملی است که در آن قسمتی از مواد را با حفظ سطح مقطع‌شان تا حد امکان از مسیر اصلی خارج کرده و به مسیر دلخواه در می‌آورند.
فرایند خمکاری ورقهای فلزی یکی از مهم‌ترین فرآیندهای تولید میباشد. خدمات خمکاری ورق روشی برای تبدیل ورق تخت فلزی به شکل مورد نظر بدون شکست یا نازک شدن موضعی شدید است. خمکاری فرآیندی است که در اغلب روش‌های شکل دادن وجود دارد.
از جمله کاربردهای فرآیند خمکاری ایجاد انحنا در یک ورق است؛ همچنین تبدیل ورق به ناودانی با مقاطع مختلف و در مواردی شکل‌های حلقوی بسیار پرکاربرد است. با توجه به کاربرد روزافزون این فرآیند در صنایع مختلف از قبیل خودروسازی، هواپیمایی، نظامی، لوازم خانگی و غیره میتوان به اهمیت این فرآیند پی برد.
انواع تکنولوژی خمکاری
این دستگاه از ساختمان سادهای تشکیل شده و برای ورق‌هایی با طول محدود و ضخامتهای کم به کار گرفته میشود.
ماشین خمکاری ساده ستونی
این ماشین در دو نوع با فک بالای ساده و یا با فک بالای لقمه‌ای بوده و از نظر ابعاد نیز در طول‌های مختلف به بازار عرضه می‌گردد. در این ماشین ورق فلزی مورد خمکاری بین دو فک بالا و پایین قرار گرفته و فک بالا که متحرک میباشد توسط دسته‌ای که به این منظور در نظر گرفته شده به پایین هدایت میشود و ورق را به بستر فک پایین محکم می‌فشارد. صفحه گردان که در قسمت جلوی ماشین قرار دارد به وسیله ی دو محور از دو طرف در یاتاقان قرار گرفته و در درون دو کشویی که به طور عمودی حرکت می‌کنند جاسازی شده است. صفحه گردان که وظیفه خمکاری را برعهده دارد به دو وزنه مجهز میباشد. نقش این وزنه‌ها افزایش نیروی خمکاری میباشد. تیغه پایینی که روی این صفحه قرار دارد میتواند برای ضخامتهای مختلف قابل تنظیم باشد. با چرخاندن فلکه صفحه گردان این صفحه به سمت پایین حرکت کرده و خمکن برای ضخامت جدید تنظیم می‌گردد و با استفاده از دسته صفحه گردان عمل خمکاری انجام میشود. زاویه حرکت صفحه گردان قابل تنظیم بوده و میتوان آن را برای ضخامتهای مختلف تنظیم کرد. با این ماشین‌های خمکاری ورقهای فولادی کم‌کربن را تا ضخامت ۳میلیمتر، ورقهای آلومینیومی را تا ضخامت ۶ میلیمتر و ورقهای برنجی و مسی را تا ضخامت ۵ میلیمتر میتوان خمکاری نمود..
ماشین خمکاری برقی
اجزای اصلی ماشین خمکاری برقی عبارت‌اند از :
موتور الکتریکی و جعبه‌دنده معکوس‌کننده دور
فک بالای دستگاه و متعلقات آن که حرکت خود را از الکتروموتور می‌گیرند.
صفحه گردان و متعلقات آن که حرکت خود را از الکتروموتور می‌گیرند.
تجهیزات تبدیل و انتقال نیرو
ماشین خمکاری برقی معمولا در طول ۱ تا ۶ متر بوده و به وسیله آنها میتوان ورقهای فولادی را تا ضخامت ۶ میلیمتر خمکاری نمود.
ماشین پرس خمکاری
این ماشین به کمک انواع قالب‌ها که به آنها سمبه و ماتریس میگویند کار می‌کنند. از آنها جهت صاف کردن، ایجاد فرورفتگی، برجستگی و خمکاری ورقهای فلزی در زوایای مختلف استفاده میشود. این ماشین‌های خمکاری در ابعاد مختلف ساخته و به کار گرفته می‌شوند، طول میز آنها معمولا ۲ تا ۶ متر برای اندازههای معمولی و در مدل‌های بزرگتر تا ۱۲ متر نیز میباشد. قالب‌های این ماشین‌های خمکاری نیز متناسب با مشخصات و طول دستگاه ساخته میشود. پرس‌های خمکن به گونه‌ای طراحی شده‌اند که که فشار را بر روی یک سطح باریک و طویل با حداقل میزان انحراف وارد می‌سازند. همین ویژگی باعث شده تا شکل ظاهری این پرس‌برک‌ها شبیه به یکدیگر ولی قدرت و ظرفیت آنها متغیر باشد. قسمت‌های مختلف این پرس‌ها شامل: بدنه، بستر، ضربه‌زن، سیستم متحرکه، قالب‌های سمبه و ماتریس میباشد.
فرم‌دهی تجهیزات و قطعات
فرم‌دهی تجهیزات و قطعاتفرآیند خمکاری ورقهای فلزی را با دستگاهها و روش‌های مختلفی انجام می‌دهند. خمکاری و فرم‌دهی ورقهای فولادی معمولا به دو روش سرد و گرم تقسیم میشود. معمولا برای فولادهای با درصد بالای کربن (حدود ۱/۲ درصد و بیشتر) با کاهش قابلیت خم‌پذیری ورق نیاز به خمکاری گرم میباشد. همچنین دستگاه‌های دستی و برقی و اتومات این کار را انجام می‌دهند.
از جمله روش‌های خمکاری ورق های فلزی میتوان از خمکاری v، خمکاری فلنج، خمکاری برشی، خمکاری دورانی، خمکاری منحنی، خمکاری هوایی و خمکاری u کانالی نام برد. با توجه به نوع و شکل مورد نیاز نهایی یکی از روش‌های فوق برای خمکاری ورقهای فلزی استفاده میشود. همچنین شکل سمبه و پانچ نیز تغییر میکند.
در خمکاری ورق فلزی قطعه‌ای تو خالی به نام سمبه روی قطعه قرار میگیرد و با اعمال فشار صفحات سنگینی ثابت نگه داشته میشود.سپس ابزار فولادی و سنگینی که پانچ نام دارد با وارد کردن فشار از بالا ورق را خم میکند. زاویه خم شدن ورق بستگی به میزان فشار وارد شده توسط پانچ دارد. بنابراین تنظیم میزان فشار پانچ پرس برک باید با دقت انجام شود. شکل نهایی ورق خم شده نیز بستگی به شکل سنبه و پانچ دارد. در برخی روش‌های خمکاری تحت پرس با ساختن قالب‌های مختلف میتوان خم‌های مورد نیاز را بر روی ورق فولادی ایجاد نمود.
محاسبه حداقل شعاع در خمکاری امری بسیار مهم است که به ضخامت، جنس و کاربرد قطعه بستگی دارد. زیرا در صورت خمکاری در شعاع پایین‌تر از شعاع مجاز ترک‌های سطحی در قطعه ایجاد شده و به قطعه آسیب جدی وارد می‌گردد. در این موارد میتوان از خمکاری به روش گرم استفاده نمود.