مبادئ الثني باستخدام مكبس الضغط

المعادن، وخاصة الفولاذ والحديد، من أكثر المواد الخام استخدامًا. يعد إنشاء ثني دقيق وآمن في صفائح المعادن وضمان قابليته للتكرار (إنتاج متطابق) من أهم اهتمامات كل صانع يتعامل مع ثني المعادن. في الوقت الحاضر، هناك العديد من الأدوات والآلات المستخدمة في ثني المعادن، وأحد هذه الأجهزة الأكثر شيوعًا هو مكبس الضغط (Press Brake).

من ناحية أخرى، يدّعي بعض مصنعي مكابس الضغط أن دقة الثني في أجهزتهم تصل إلى ±1 درجة. هل يمكن أن يكون هذا الادعاء صحيحًا؟ ما هي العوامل التي تؤثر على الثني الدقيق وعالي الجودة في مكبس الضغط؟ ما العلاقة بين سماكة وطول الثني مع القوة المطلوبة للثني؟ ما هي المبادئ التي يجب اتباعها عند ثني الصفائح المعدنية باستخدام مكبس الضغط؟ ومجموعة من الأسئلة الأخرى التي سنحاول الإجابة عليها في هذه المقالة.

تقديم مكبس الضغط من تصنيع شركة بوزورك دياني للآلات:

مكبس الضغط هو جهاز يستخدم القوة الهيدروليكية التي توفرها الأسطوانات القوية، حيث يتم وضع الصفيحة بين القالب (المصفوفة) والمطرقة لثني الصفيحة بزوايا مختلفة. دقة الثني في الظروف المثالية (جهاز عالي الجودة، صفيحة سليمة، سمك متساوٍ، قالب ومطرقة عالية الجودة، فتحة $V$ مناسبة، ضغط مناسب، إلخ) يمكن أن تصل إلى ±1 درجة. هذه الدقة غالبًا ما يمكن تحقيقها بواسطة الأجهزة الأوروبية، في حين أن الأجهزة من شركات أقل موثوقية قد لا تكون قادرة على ذلك. وتفخر شركة بوزورك دياني للآلات بأن مكابس الضغط التي تنتجها قادرة على تحقيق هذه الدقة في الثني. بالطبع، هناك شروط مسبقة للوصول إلى هذه الدقة، والتي سنتعرف عليها لاحقًا في المقالة.

كل مكبس ضغط يتكون من عدة أجزاء، وسنذكر هنا الأجزاء المهمة التي تؤثر على عملية الثني.

• أ: الجسم: يجب أن يتمتع جسم الجهاز بالقوة اللازمة لعملية ثني مناسبة. عند تطبيق ضغط الأسطوانات على المطرقة ونقل هذا الضغط إلى القالب ثم إلى طاولة الجهاز، قد يتسبب الإجهاد الناتج (في حال عدم استقرار الجسم) في ثني الطاولة أو الأرجل أو هيكل الجهاز، مما يؤثر على عملية الثني. في بعض مكابس الضغط، نلاحظ أن الثني ليس متساويًا على طول الصفيحة. وتظهر هذه المشكلة بشكل أكبر عند استخدام أقصى سعة للجهاز. الجسم القوي هو أساس مكبس ضغط عالي الجودة. مكابس الضغط من تصنيع شركة بوزورك دياني تستخدم مواد خام عالية الجودة، وتصميمًا هندسيًا مدروسًا، ودقة وجودة عالية في التصنيع، مما يسمح لك بالعمل بسهولة بأقصى سعة للجهاز.
• ب: المطرقة والقالب: يجب أن تكون المطرقة والقالب مصنوعة من فولاذ قوي حتى لا تتعرض للكسر أو التآكل أو التشوه نتيجة ضغوط الثني. كما يجب اختيار فتحة $V$ في القالب بشكل صحيح لضمان تحقيق ثني عالي الجودة. لمزيد من المعلومات حول العلاقة بين فتحة $V$ وسمك الصفيحة، راجع مقالة “اختيار فتحة $V$ المناسبة لثني الصفائح في مكابس الضغط”. المطارق والقوالب التي تصنعها شركة بوزورك دياني مصنوعة من أفضل أنواع الفولاذ، وتم أخذ الاعتبارات الهندسية والجودة بشكل كامل في تصميمها وتصنيعها.
• ج: قوة الأسطوانات: ربما حدث لك أنك تواصلت مع مصنعي مكابس الضغط لشراء أو اختيار مكبس معين، وكان السؤال الأول من البائع هو “ما هو الطول والتناج المطلوب لمكبس الضغط؟”. تناج المكبس يعادل تمامًا قوة أسطواناته. يدعي بعض البائعين أن قوة مكبسهم هي 400 طن على سبيل المثال، ولكن قد تكون أقل من ذلك في الواقع. مكابس الضغط من تصنيع بوزورك دياني تمنحك قوة الثني (التناج) المطابقة تمامًا للرقم المعلن عنه. لذلك، عند شراء الجهاز، يمكنك التأكد من أن القوة تتطابق مع الرقم المسجل على الفاتورة والجهاز. القوة المطلوبة لثني الصفائح تعتمد على عدة عوامل، والتي يمكنك التعرف عليها بمزيد من التفاصيل في مقالة “كيفية حساب مقدار التناج وقوة مكبس الضغط”.
• د: نظام التحكم: جزء آخر مهم في أي جهاز هو نظام التحكم. تنتج بوزورك دياني مكابس ضغط بنظامي PLC وCNC بناءً على متطلبات العميل. نظام PLC أبسط وأسهل في الاستخدام، بينما يوفر نظام CNC ميزات متعددة.

للتعرف على ميزات كل نظام والفروق بينهما، يمكنك زيارة موقع شركة بوزورك دياني للآلات أو طلب المعلومات التفصيلية من خبرائنا.

المعلمات المهمة في ثني الصفائح باستخدام مكبس الضغط

كما ذكر سابقاً، يعد ثني الصفائح باستخدام مكبس الضغط أحد العمليات المهمة في الصناعات الإنتاجية المختلفة. لتحقيق أفضل جودة ثني ونتائج مرضية، يجب مراعاة المعلمات الأساسية التالية. هذه المعلمات تشمل:

• أ: المواد الخام (الصفائح)

تعتبر خصائص الصفائح مثل المادة، السمك، الجودة، الصلابة، والأبعاد عوامل حاسمة لتحقيق جودة ثني مثالية. كلما كانت المادة أنعم (مثل الألومنيوم)، كان الثني أسهل ويتطلب قوة أقل. وكلما كانت المادة أكثر صلابة وجفافاً (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ)، زادت الحاجة إلى قوة أكبر لإتمام الثني. على سبيل المثال، إذا كنت بحاجة إلى 100 طن من القوة لثني صفيحة من نوع ST37 بسمك معين، فستحتاج إلى 160 طن من القوة لثني صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ بنفس الأبعاد والسمك.

كذلك، قد يؤدي شراء الصفائح من مصادر غير موثوقة، حيث قد تختلف خصائص الصفائح الفعلية عن تلك المطلوبة، إلى تأثير سلبي على جودة الثني النهائية.

كما أن سمك وأبعاد الصفائح تؤثر أيضاً على جودة الثني. فعادة ما يتم ثني الصفائح الأقل سمكاً والأصغر حجماً بسهولة أكبر وبجودة أفضل، في حين تتطلب الصفائح السميكة والكبيرة مزيدًا من الدقة وقوة الثني. أيضاً، لوحظ أن الصفائح السميكة التي يتم قصها مسبقًا بواسطة أجهزة القطع الحراري قد لا تصل إلى دقة الثني المطلوبة بسبب التغيرات في خصائص المادة حول منطقة القطع، وقد لا يكون زاوية الثني متناسقة على طول الصفيحة.

تقدم مكابس الضغط من تصنيع شركة بوزورك دياني أعلى دقة وجودة ثني لمختلف أنواع سبائك الصفائح، مما يضمن نتائج مرضية في جميع التطبيقات.

• ب: زاوية الثني

تعد زاوية الثني واحدة من المعلمات الرئيسية في عملية الثني باستخدام مكبس الضغط، ولها تأثيرات متعددة على جودة ودقة الثني. تأثير زاوية الثني يمكن توضيحه كما يلي:

1. الإجهاد والانفعال: تؤثر زاوية الثني على توزيع الإجهاد والانفعال في الصفيحة. عادةً ما تتسبب الزوايا الحادة (الزاوية الصغيرة) في إنتاج إجهادات أعلى في منطقة الثني، مما قد يؤدي إلى تشقق أو كسر الصفيحة. لذلك، عند العمل بمواد صلبة، يتطلب استخدام زوايا حادة (أقل من 60 درجة) في الثني مهارة ودقة عالية.
2. الخواص المرنة للمعادن: عندما يتم ثني الصفيحة، فإنها غالباً ما تستعيد جزءاً من شكلها الأولي. وهذا يرجع إلى الخاصية المرنة للصفيحة. بشكل عام، يطلق على التغيرات القابلة للاستعادة تغيرات مرنة، وعلى التغيرات غير القابلة للاستعادة تغيرات بلاستيكية. تم كتابة العديد من المقالات للتعريف بهذا المفهوم ورسم منحنى الإجهاد-الانفعال للمعادن. تؤثر زاوية الثني بشكل مباشر على مدى استعادة الصفيحة لشكلها الأصلي. الزوايا الأكبر تعود بدرجة أقل، في حين أن الزوايا الأصغر تعود بدرجة أكبر. حساب مقدار الارتداد يعتبر صعباً، ويعتمد بشكل كبير على الخبرة والمهارة. لذا يمكن للخبير في الثني تقدير مقدار الارتداد بناءً على تجربته، أو باستخدام محاولات أولية لتحقيق زاوية الثني المطلوبة.
3. الدقة وقابلية التشكيل: تؤثر زاوية الثني على الدقة النهائية لشكل القطعة المنحنية. إذا لم يتم ضبط زاوية الثني بشكل صحيح، قد يختلف المنتج النهائي عن المواصفات المطلوبة. عند تصنيع الأُطر، إذا كانت الزاوية غير صحيحة، قد تختلف الأبعاد النهائية للإطار عن الأبعاد المطلوبة. يُنصح بفحص العينة الأولى وفقًا للمواصفات المطلوبة، وفي حال كانت الأبعاد صحيحة يمكن البدء في عملية الإنتاج.
4. منطقة التجميد: تُعرف منطقة التجميد في عملية الثني بأنها الجزء من الصفيحة حيث يحدث التغيير الدائم (أي الثني). (وهي المنطقة التي يتم فيها ضغط الصفيحة بين المطرقة والقالب). تتعرض هذه المنطقة للإجهادات الميكانيكية الناتجة عن عملية الثني، وعادةً ما تكون بالقرب من موقع الثني. كلما كانت زاوية الثني أكثر حدة، زادت تأثيرات التجميد في الصفيحة، وقد تؤدي إلى حدوث تشققات أو تشوهات. أي تغيير غير مرغوب فيه في منطقة الثني مثل التشوهات، التشققات، أو أي تشوه يُعرف بتجميد الصفيحة.
5. القوة والأمان الهيكلي: يمكن أن يسهم ضبط زاوية الثني بدقة في تحسين القوة الهيكلية للقطعة. زوايا الثني غير الصحيحة قد لا تتحمل الأحمال المطلوبة في الاستخدام النهائي.
6. التصميم والجمالية: في الحالات التي يكون فيها مظهر المنتج النهائي مهمًا، يمكن أن تؤثر زاوية الثني وطريقة تحقيقها بشكل كبير على جمالية القطعة. ثنيات “المرسومة” تعطي مظهرًا أنيقًا للمنتج النهائي.

في النهاية، يجب أن يتم اختيار الزاوية المناسبة لعملية الثني باستخدام مكبس الضغط بناءً على احتياجات المشروع الدقيقة ونوع الصفيحة المستخدمة لتجنب المشاكل المحتملة وتحقيق جودة عالية في الإنتاج.

• ج: حجم فتحة القالب V، طول وشعاع الثني

يعتبر حجم فتحة القالب في عملية الثني باستخدام مكبس الضغط أمرًا مهمًا للغاية، ولا يمكنك اختيار أي حجم لفتحة V عند ثني الصفيحة. بشكل عام، لا يمكن أن يكون حجم فتحة القالب أقل من 4 أضعاف سمك الصفيحة ولا أكثر من 12 ضعفًا، وإلا ستتدهور جودة الثني الناتج. لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، يمكنك الرجوع إلى مقال “اختيار فتحة V المناسبة في الثني باستخدام مكبس الضغط”.

كما أن طول الثني يؤثر على توزيع الإجهاد في منطقة الثني. يمكن أن تؤدي الثنيات الأطول إلى توزيع أقل للإجهاد في منطقة الثني، مما يقلل من احتمالية التشقق. ومع زيادة طول الثني، تتحسن دقة الثني عادةً، وذلك بسبب التوزيع الأكثر تساويًا للضغط على طول الثني. كما يمكن أن يؤثر طول الثني على الشكل النهائي للقطعة وجودة سطحها؛ حيث تؤدي الثنيات الأطول عادةً إلى نتائج أفضل.

يؤثر شعاع الثني (حافة الثني) على مدى تغيير شكل الصفيحة. تميل الشعاعات الأكبر إلى إحداث تغييرات شكلية أكثر سلاسة وتطبيق ضغط أقل على المادة، مما يقلل من احتمال التشقق. من جهة أخرى، تختلف الخصائص الميكانيكية للمواد المختلفة، ويجب اختيار شعاع الثني بناءً على هذه الخصائص. بالنسبة للمواد ذات القوة العالية، يجب أن يكون شعاع الثني أكبر لتجنب الكسر. كما أن شعاع الثني قد يؤثر على أداء القطعة وقوتها النهائية في بعض التطبيقات، حيث يمكن أن تكون الشعاعات الأصغر أكثر عرضة للتلف في ظل ظروف معينة من التحميل. بشكل عام، فإن اختيار الطول والشعاع المناسبين في عملية الثني باستخدام مكبس الضغط لا يؤثر فقط على الجودة النهائية للمنتج، بل يمكن أن يساعد أيضًا في تحسين أداء واستدامة القطعة. يجب على المهندسين والمصممين عند التصميم إيلاء اهتمام خاص لهذين المعلمين لتجنب أي مشاكل محتملة في الإنتاج والاستخدام النهائي.

• د: عمق الثني

يشير عمق الثني إلى المسافة الرأسية بين محور الثني والمنطقة التي تكون فيها الصفيحة في وضع أفقي قبل عملية الثني. يحدد هذا العمق زاوية الثني وكذلك مقدار التغيير في شكل المادة. يعتبر عمق الثني أحد المعلمات الرئيسية في عملية الثني باستخدام مكبس الضغط، وله تأثير على شكل وجودة القطعة النهائية.

يؤدي عمق الثني إلى تغيير شكل الصفيحة وزاويتها النهائية. يمكن أن يؤدي العمق القليل إلى زوايا أكثر انفتاحًا، بينما يمكن أن يخلق العمق الكبير زوايا أكثر حدة. كما أن عمق الثني يؤثر على استقرار القطعة النهائية؛ حيث تتميز الثنيات العميقة عادةً بخصائص هيكلية أفضل وتكون أكثر مقاومة للإجهادات الخارجية. من الجدير بالذكر أن القطع ذات عمق الثني المناسب تكون عادةً ذات خصائص تعب أفضل، وذلك بسبب توزيع الإجهاد بشكل أفضل.

يجب أن يكون عمق الثني مختارًا بعناية وفقًا لطول وسمك الصفيحة؛ حيث تحتاج الصفائح السميكة عادةً إلى عمق ثني أكبر لتحقيق أفضل النتائج. كما أن اختيار عمق الثني يجب أن يكون مرتبطًا بنوع المادة وخصائصها الميكانيكية. قد تستجيب بعض المواد للثنيات العميقة بشكل أفضل، بينما تحتاج مواد أخرى إلى ثنيات سطحية.

يعد عمق الثني معلمًا حيويًا في تصميم وإنتاج القطع المثنية باستخدام مكبس الضغط. يؤثر اختيار عمق الثني المناسب ليس فقط على دقة وجودة القطعة النهائية، بل يمكن أن يؤثر أيضًا على أدائها وقوتها واستدامتها. يجب على المهندسين حساب وضبط عمق الثني بدقة بناءً على خصائص المواد ومتطلبات التصميم.

• هـ: سرعة العمل

يمكن أن تؤثر سرعة الثني على الجودة النهائية ودقة عملية الثني. قد تتسبب السرعة غير المناسبة في ظهور عيوب؛ حيث لا تسمح السرعة العالية للمعدن بأخذ الشكل المطلوب بشكل صحيح، مما يزيد من احتمالية حدوث التشققات أو التشوهات في سطح العمل. وفي الوقت نفسه، فإن السرعة البطيئة تزيد من تكاليف الإنتاج. ومع ذلك، تأخذ مكابس الضغط من تصنيع بوزورك دياني جميع هذه الاعتبارات في الحسبان، ويقدم المتخصصون لدينا الاستشارات اللازمة حول هذا الموضوع.

• و: نوع وجودة الأدوات

يجب أن تكون الأدوات المستخدمة (مثل المطرقة، القالب، حامل القالب، إلخ) ذات جودة عالية ومناسبة لنوع الثني المطلوب. تفخر بوزورك دياني بأنها تستخدم مواد خام عالية الجودة وفولاذًا ممتازًا في منتجاتها.

• ز: إعدادات الجهاز

تعد الدقة في إعدادات مكبس الضغط، بما في ذلك قوة الثني، وطول شوط المطرقة، وزوايا مختلفة، واختيار فتحة V، ضرورية لنجاح عملية الثني. تجدر الإشارة إلى أن العديد من الاعتبارات المتعلقة بإعداد الجهاز قد تم تضمينها في كلا الطرازين من مكابس الضغط من تصنيع بوزورك دياني (PLC وCNC)، حيث يمكنك إدخال القيم الأولية دون الحاجة إلى إعدادات معقدة، إذ يقوم الجهاز بإجراء العمليات تلقائيًا.

الخلاصة: تتطلب عملية الثني باستخدام مكبس الضغط اتباع مبادئ وقواعد، وقد تعرفنا عليها في هذه المقالة. ومع ذلك، نظرًا لخصائص المواد (المعادن)، فإن الوصول إلى زاوية الثني الدقيقة والمطلوبة، إضافة إلى المعرفة بالنقاط المذكورة أعلاه، يتطلب أيضًا الخبرة العملية. سيكتسب العامل الماهر في الثني عبر عدة سنوات من العمل مع مكبس الضغط المعرفة والخبرات التي يمكن أن تساعدك في الوصول إلى أعلى جودة للثني. علاوة على ذلك، فإن اتباع النقاط المذكورة في هذه المقالة يعد أمرًا حيويًا للغاية. وتفخر شركة بوزورك دياني بأنها تقدم الدعم العلمي والفني والهندسي إلى جانب منتجاتها عالية الجودة في جميع مراحل الإنتاج.