خمکاری ورق‌های فلزی و کاربردهای آن

خمکاری ورق‌های فلزی یکی از روش‌های فرم دهی انواع ورق‌های فلزی و غیر فلزی جهت ایجاد خم در قطعات مختلف می‌باشد. در واقع خمکاری، کج کردن ورق حول یک محور مستقیم به منظور ایجاد تغییر شکل دائمی در آن تعریف می‌شود. مطالبی که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت:

• خمکاری چیست؟
• قابلیت خمکاری
• نکات خمکاری
• فرآیند خمکاری چگونه انجام می‌شود؟
• روش‌های خم کاری ورق فلز

خم کاری چیست؟

خمکاری ورق‌های فلزی چیست؟ هنگامی که قطعه تحت فرایند خمکاری قرار می‌گیرد، قسمت‌های داخلی ورق در منطقه خم تحت فشار و قسمت‌های بیرونی تحت کشش قرار می‌گیرند.‌وجود کشش و فشار در دو سطح ورق منجر به بوجود آمدن برگشت فنری در منطقه خم می‌شود.

خمکاری ورق‌های فلزی یکی از عملیات‌های بسیار پرکاربرد در صنعت است و برای مقاصد گوناگونی چون ساخت باکس فلزی در صنعت الکترونیک، ساختمان سازی، دامداری و کشاورزی، کشتی سازی، کارخانجات و… استفاده می‌گردد.

خمکاری ورق‌های فلزی عملی مکانیکی است که در آن به ورق فشار‌وارد شده و باعث خمش و زاویه دار شدن آن می‌شود.خمکاری ورق‌های فلزی روش‌های گوناگونی دارد که با توجه به مواردی چون جنس ورق، ضخامت آن، طرح مورد نظر برای خم کردن و میزان خمش، باید روش مناسب را انتخاب کرد. همچنین با توجه به جنس ورق فلزی باید مشخص کرد که خمکاری ورق‌های فلزی به صورت گرم اجرا شود یا به صورت سرد در دمای پایین انجام گیرد. این موضوع را تحت عنوان قابلیت خمکاری بررسی می‌کنیم.

قابلیت خمکاری

به منظور تشخیص مناسب ترین روش برای خم فولاد، قابلیت خمکاری آن را بررسی می‌کنیم.‌قابلیت خمکاری ورق‌های فولادی متغیر‌بوده و‌به میزان کربن آن‌ها بستگی دارد.‌با افزایش میزان کربن، قابلیت خمکاری کاهش می‌یابد. ورق‌های فلزی که درصد کربن آن‌ها ۱٫۲ است قابلیت خمکاری در‌حالت سرد را دارند و چنانچه درصد کربن از مقدار ذکر شده بیشتر شود، خمکاری به روش گرم انجام می‌پذیرد. ورق‌های غیر آهنی معمولا به روش سرد خم می‌شوند ولی بعضی از آن‌ها به دلیل نداشتن قابلیت انعطاف لازم بایستی ابتدا گرم و سپس خم شوند. ورق‌های روی و آلیاژهای آلومینیوم در حالت گرم بهتر خم می‌شوند.

نکات خمکاری

در اکثر موارد در طی عملیات خمکاری ضخامت ورق تغییری نمی‌کند.البته به دلیل کشش ایجاد شده هنگام خمکاری، ممکن است در پاره‌ای از موارد ضخامت قسمتی از ورق فلزی تغییر کند.

در خم کاری ورق فلزی، ممکن است در اثر بی دقتی، ورق چین خوردگی یا ترک خوردگی پیدا کند.بنابراین محاسبه دقیق مقدار فشار وارد شده توسط پانچ با در نظر گرفتن ضخامت ورق و شکل مورد نظر خمش، قبل از خمکاری، ضروری است و از بروز اشتباهات جلوگیری می‌کند.

برگشت فنری

به دلیل خاصیت ارتجاعی در فلزات پس از‌خمکاری قطعات، مقداری برگشت اتفاق می‌افتد و زاویه خمش کمتر از زاویه خمکاری مورد نظر حاصل می‌شود.این خاصیت را برگشت فنری گویند که نه تنها درمورد ورق‌های فلزی بلکه در شمش‌ها ، میله‌ها و سیم‌ها با سطح مقطع‌های مختلف نیز پیش می‌آید.

فرایند خمکاری چگونه انجام می‌شود؟

به طور کلی فرآیند خمکاری انواع ورق به نوع قطعه کار، ابعاد و ضخامت بستگی دارد. بعلاوه پارامترهایی همچون سایز خم، شعاع خم، زاویه خم، انحنای خم و مکان خم بر روی قطعه کار در خمکاری بستگی دارد. دستگاه‌ها و تجهیزات مختلفی برای برش و خمکاری ورق وجود دارد که از پر‌استفاده ترین ماشین خمکاری ورق می‌توان به دستگاه CNC پرس برک اشاره کرد. بنابراین فرایند خمکاری در صنعت بنام عملیات شکل دهی پرس برک نیز معروف است. پرس برک‌ها در ابعاد و سایزهای متنوعی (بین ۲۰ تا ۲۰۰ تن) در بازار وجود دارند.

خمکاری ورق با دستگاه خم CNC

خمکاری فلزات به روش کنترل عددی با کامپیوتر یا همان سی ان سی cnc، یک فرآیند ساخت محسوب می‌شود که این فرآیند با دستگاه‌های پرس برک cnc انجام می‌شود. این دستگاه‌ها عملیات خمکاری را به ضخامت تنها چند میلی‌متر تا قطعاتی به طول ۱۰ها متر بر روی ورق های فلزی انجام می‌دهند. دستگاه پرس برک سی ان سی به دو صورت می‌باشد که با اصطلاح داون فرمینگ و آپ فرمینگ شناخته می‌شوند. ورق فلزی حاصل از هر دوی این روش‌ها یکسان بوده و در هیچ کدام از روش‌ها، از‌نظر طرح و نوع قطعه‌ای که کار می‌شود، محدودیتی وجود ندارد. یکی از مزایای خم CNC افزایش دقت در محل خمکاری و کاهش خطاهای نصب و مونتاژ قطعات می باشد. همچنین در اکثر مواقع مشکل اساسی برگشت فنری را نیز می توان با خمکاری با دستگاه های پیشرفته برطرف نمود.

هر دستگاه خمکاری شامل یک ابزار بالا (پانچ) و یک ابزار پایین (سنبه) می‌باشد که ورق فلزی بین این دو ابزار قرار گرفته و به وسیله اعمال فشار صفحات سنگینی ثابت نگه داشته می‌شود. به طور معمول مقدار فشار این صفحات و پانچ جداگانه کنترل می‌شود.

در واقع، در کارگاه خمکاری ورق، انواع ورق با قرار گرفتن بر‌روی قطعه‌ای توخالی مانند سمبه و وارد کردن فشار از طرف بالا ( پایین آمدن ابزار فولادی و سنگین پانچ) ورق را در اشکال مختلف شکل می‌دهند.زاویه خم نیز با توجه به عمق نیروی اعمالی بر‌روی ورق تعیین می‌گردد.این عمق به طور دقیق برای رسیدن به زاویه مورد نظر کنترل می‌شود. به عبارتی دیگر‌،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. ممکن است ورق فلزی پس از خمکاری نیاز به پرداخت داشته باشد که توسط دستگاه‌های مخصوص انجام خواهد شد یا ممکن است لبه‌های کار به وسیله پرس برک پانچ شوند تا نیاز کمتری به پرداخت داشته باشیم.

روش‌های خم کاری ورق فلز

از جمله روش‌های خمکاری ورق‌های فلزی، می‌توان از‌خمکاری‌v، خمکاری‌فلنج، خمکاری‌برشی،خمکاری دورانی، خمکاری منحنی، خمکاری هوایی و خمکاری u (کانالی) نام برد. با توجه به نوع و شکل مورد نیاز نهایی قطعه، یکی از این روش‌ها برای خمکاری ورق‌های فلزی استفاده می‌شود. همچنین شکل سمبه و پانچ نیز تغییر می‌کند. رایج ترین روش خمکاری ورق، روش خمکاری V است. در این روش، ورق فلزی به نوعی پانچ می‌شود. به این ترتیب تمام زوایای 90 درجه و کمتر را می‌تواند پوشش دهد.

چند روش فرعی دیگر هم برای خمکاری ورق‌های فولادی موجود دارد که آنها را به اختصار توضیح می‌دهیم:

-خمکاری برشی، روشی از خمکاری است که توسط سمبه‌های برشی انجام می‌شود.

-در روش خمکاری دورانی، هم از سمبه و هم از پانچ استفاده می‌شود. این روش، خم ورق را در زوایای مختلف امکان پذیر می‌سازد.

-خمکاری هوا، نوعی دیگر از خمکاری ورق فلزی است. در این روش به سمبه احتیاجی نیست و توسط نیروی وارد شده از طرف پانچ، ورق خم می‌شود.

-برای خمکاری ورق‌های فولادی به شکل Z و U از دستگاه مخصوصی باید استفاده شود که هر کدام استانداردهای خود را دارد.

-قالب خمکاری U شکل، مشابه خمکاری گونیایی ساخته می‌شود. با این تفاوت که دو علم خمکاری گونیایی روی ورق انجام می‌شود و از هر دو طرف خم،‌ نیرویی برابر و در جهت مخالف سنبه وارد می‌شود .ایجاد هم زمان دو خم ۹۰ درجه‌ای و دقت زیاد این روش خمکاری از مزایای آن می‌باشد. باز شدن دهانه خم ناشی از برگشت فنری نیز جزء معایب آن محسوب می‌شود.

-به طور خلاصه، برای خمکاری ورق‌های فولادی، قبل از‌هر‌چیز‌باید ورق‌ها‌را از‌نظر‌ابعاد و ضخامت بررسی کرد. حتماً باید نوع خم، زاویه خم و طرح اولیه به دقت بررسی و سپس اقدام به خمکاری ورق شود.

-برای کاهش‌هر‌گونه نقص در‌عملیات و‌جلوگیری از ترک یا چین خوردگی ورق، خمکاری باید طبق اصول استاندارد انجام شود.

خمکاری ورق با دستگاه CNC

منبع : گروه تامین محتوای فولاد 24