انواع سنبه و ماتریس پرس برک
فهرست مطالب
مقدمه
امروزه فلزات نقش اساسی در صنعت و زندگی انسان‌ها ایفا می‌کنند. برای استفاده از فلزات عملیات‌های مختلفی بر روی آنها انجام می‌پذیرد تا نتیجه دلخواه حاصل شود. یکی از این عملیات‌ها که کاربرد زیادی در صنعت دارد، عملیات خم کاری است. روش‌های متنوعی برای ایجاد خم بر روی فلزات وجود دارد که، یکی از این روش‌ها استفاده از دستگاه پرس برک است. پرس برک‌ها در اندازه‌ها، انواع و توان‌های مختلف تولید می‌شوند. جهت انجام خم کاری با استفاده از این ماشین نیازمند بکارگیری ابزارهای خاصی به نام سنبه و ماتریس هستیم.
توضیح سنبه و ماتریس
سنبه ابزاری است که در قسمت بالای فک دستگاه پرس برک نصب درحالیکه ماتریس وسیله‌ای است که در قسمت پایینی ماشین بر روی میز کار قرار می‌گیرد. برای انجام عملیات خم کاری (خمش)، دستگاه پرس برک با اعمال نیروی به جک‌ها سبب به حرکت در آوردن سنبه شده و آنرا به سمت قطعه کاری که بر روی ماتریس (قالب) ثابت شده است، حرکت می‌دهد. (مطابق شکل زیر)
نیرویی که سبب حرکت و اعمال نیرو به فک و به تبع آن سنبه دستگاه می‌شود، از طریق منابع مختلفی در پرس برک تأمین می‌شود که بستگی به نوع آن پرس برک دارد. منابع تأمین نیرو در پرس برک‌ها عبارتند از: موتورهای مکانیکی، پنوماتیکی، برقی سروو و هیدرولیک.
برای آشنایی بیشتر با دستگاه پرس برک کلیک کنید.
استانداردهای سنبه و ماتریس پرس برک
با توجه به اینکه طیف گسترده‌ای از سنبه‌ها و ماتریس‌ها وجود دارد، با انتخاب درست از آنها می‌توان کیفیت و کارایی خم کاری فلز را تا حد بسیار بالایی بهبود بخشید.
از آنجایی که قطعات با اندازه استاندارد طراحی و تولید می‌شوند، استفاده از سنبه و ماتریس با اندازه استاندارد در پرس برک‌ها باعث راحتی و تسریع در جایگزینی این ابزارها می‌شود، زیرا نیاز به انجام تنظیمات زیادی در زمان تعویض این ابزارها نیست.
به مجموعه‌ای از گیره‌ها (کلمپ‌ها) (clamping device) برای ثابت نگه داشتن سنبه‌ها به قسمت‌های بالایی فک (ram) نیاز است. همچنین به طور مشابه، احتیاج به مجموعه‌ای از گیره‌ها برای استقرار ماتریس‌ها (قالب) در موقعیت مناسب خودشان است، تا با این کار به آنها اجازه دهد عملیات خم کاری (خمش) قطعه کار فلزی را با حرکت فک و سنبه دستگاه انجام دهد.
قطعه بندی ماتریس
با قطعه بندی ماتریس (Die segmentation) در پرس برک می‌توانیم باعث راحتی فرآیند خم کاری قطعات کار با اندازه‌های مختلف شویم.
سنبه و ماتریس پرس برک نیازمند داشتن دقت و کیفیت بالایی است، علی الخصوص در بخش نوک سنبه و دندانه‌های ماتریس، زیرا این ابزارها در هنگام عملیات خمش به صورت مستقیم با قطعه فلزی تماس برقرار می کنند. هرچقدر این ابزارها با کیفیت بهتر و بالاتری تولید شده باشند، می‌توانند سبب کاهش مدت زمان فرایند نصب شوند.
شرکت ماشین سازی بزرگ دیانی قادر به تولید انواع سنبه و ماتریس برای دستگاه پرس برک است. سنبه و ماتریس‌های تولید شده در این شرکت دارای بالاترین کیفیت بوده و در انواع مختلف و به سفارش مشتریان عزیز تولید می‌شوند.
انواع سنبه و ماتریس
ماتریس‌های پرس برک به 3 نوع، V-شکل (V-die)، U-شکل (U-die) و Z-شکل (Z-die) تقسیم می‌شوند. رایج‌ترین نوع ماتریس V-die است.
حداقل طول برآمدگی (flange) باید 4 برابر ضخامت مواد باشد، در غیر این صورت، نمی‌توان زاویه دقیق خمش را محاسبه کرد.
عرض دهانه در مجموعه‌های ماتریس با سنبه‌های مربوطه مطابق دارد، که این کار به پرس برک اجازه می‌دهد تا مواد را در زوایای مختلف خم کند.
سنبه‌های پرس برک عمدتاً به سه نوع سنبه صاف (مستقیم) straight punch، سنبه کله غازی gooseneck punch و سنبه نوک تیز(کمتر از 90 درجه) acute punch طبقه بندی می‌شوند. البته پرس برک‌ها دارای سنبه‌های دیگری نیز هستند که از جمله آنها می‌توان به، سنبه اُرسیsash punch، سنبه burring punch، سنبه استاندارد باریکstandard thin punch و سنبه استاندارد standard punch اشاره کرد.
انواع سنبه‌های پرس برک
ماتریس‌های پرس برک را می‌توان به انواع، ماتریس تک V (1V)، ماتریس دوبل V (2V) و ماتریس مولتی V دسته بندی کرد. در پایین شکل ماتریس 1V و 2V آورده شده است.
در ادامه ویدئویی از نحوه نصب سنبه‌های تولید شرکت ماشین سازی بزرگ دیانی را بر روی دستگاه پرس برک این شرکت مشاهده می‌کنید.
انتخاب سنبه و ماتریس
قطعه کار خم کاری
در ابتدا بایستی نوع و خواص مکانیکی فلزی را که قصد انجام عملیات خم کاری بر روی آن دارید، را بخوبی بررسی نمایید. سپس مواردی مانند ضخامت فلز، میزان باز شدن ماتریس، شعاع و زاویه خمش را مورد توجه قرار دهید. به عنوان مثال، برخی از فولادها نسبت به سایرین استحکام و مقاومت بیشتری دارند و به این مقاومت مقاومت کششی (UTS) فلز می‌گویند. استحکام کششی فلزات متفاوت است که نیاز به قالب‌های مقاومتی متفاوتی دارد.
برای آشنایی بیشتر با استحکام تسلیم و مقاومت کششی فلزات کلیک کنید.
ابزارهایی که برای خم کاری ورق‌های فلزی با ضخامت کمتر طراحی شده اند، ممکن است برای قطعه کارهای ضخیم‌تر مناسب نباشند و باعث سایش یا آسیب زودرس به ابزار و دستگاه پرس برک شوند.
دهانه V و شعاع قطعه کار
در حین انجام خم کاری نبایستی نیروی بیش از حد به قطعه کار وارد شود که موجب آسیب جدی و از بین رفتن آن شود. چنانچه شعاع داخلی کمتر از ضخامت صفحه فلز باشد، صفحه کشیده شده و منجر به تغییر شکل قطعه کار می گردد. اگر شعاع داخلی بزرگتر از ضخامت ورق باشد، تغییر شکل صورت نمی‌پذیرد.
برای انتخاب مناسب دهانه V-die، ما نبایستی فقط از تغییر شکل شعاع جلوگیری کنیم، بلکه باید شعاع کمتری را نیز در نظر بگیریم.
قانون 8
در مورد دهانه ماتریس‌های (قالب‌های) V در دستگاه پرس برک قاعده‌ای وجود دارد که به عنوان، قانون 8 شناخته می‌شود. این قانون که بر مبنای فولاد سرد کششی PSI 60000 است و برای اکثر فرآیندهای خمشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قانون در واقع بیان می‌کند که، میزان دهانه ماتریس V بایستی هشت برابر ضخامت ماده مورد خم کاری (خمشی) باشد. در محدوده تناژ مشخص شده، شعاع داخلی تقریباً برابر با ضخامت ماده قابل تولید است.
با اینکه قاعده 8 شناخته شده است، ولی یک قانون کامل نیست، زیرا در صورت تغییر ضخامت ماده، این عامل افزایش یا کاهش می‌یابد. در نتیجه، عرض بعضی از دهانه‌های V-die 6 برابر، 10 برابر و یا حتی 12 برابر ضخامت مواد است. برای صفحاتی با ضخامت بیشتر، معمولاً به یک دهانه V-die با ضخامت 10 برابر نیاز داریم، تا بتوانیم نیرو رو در یک سطح بزرگتر توزیع کنیم و با کاهش شکل پذیری آن از به وجود آمدن ترک در صفحه جلوگیری کنیم.
کاربرد قانون 8 در تعیین ماتریس
برای تعیین اندازه صحیح ماتریس‌های V، ابتدا ضخیم‌ترین و نازک‌ترین ورق فلزی را که باید خم شود را مشخص کنید، سپس از قانون 8 برای انتخاب درست ماتریس‌های V استفاده نمایید. کوچکترین ماتریس V را انتخاب کنید، سپس اندازه آن را دو برابر کنید تا اندازه ماتریس بعدی تعیین شود. این کار را تا جایی که به حداکثر اندازه ماتریس برسید، ادامه دهید. چنانچه مطابقت دقیق پیدا نشد، ابعاد باید به نزدیکترین قالب موجود گرد شوند. باید دقت داشت که، دهانه ماتریس V پرس برک بر شعاع مواد خمشی تاًثیر می‌گذارد. به صورت کلی، حالت ایده‌آل زمانی است که شعاع داخلی ماده برابر با ضخامت آن باشد. در عملیات خمش صفحه، اگر شعاع داخلی کمتر از 1 باشد، امکان دارد یک “برآمدگی جانبی” در خم ظاهر شود.
هرچه دهانه ماتریس V بیشتر باشد، شعاع صفحه فلزی بزرگتر است. با همه این تفاسیر، استحکام کششی مواد نیز بر شعاع اثر گذار است. در یک دهانه ماتریس V، هر چقدر ماده قوی‌تر باشد، شعاع آن بیشتر است. در فولاد نرم، شعاع خمش (R) معمولاً 8/1 دهانه V-die است که رابطه R=V/8 را نتیجه می‌دهد.
نهایتاً باید گفت که، این قاعده برای انواع مختلف فلز متفاوت خواهد بود.
حداقل طول برآمدگی یا پایه
هنگام انتخاب ماتریس‌های V شکل، توجه به طول برآمدگی یا پایه مورد نیاز قطعه کار بسیار مهم است. در طول خم کاری، ورق فلزی باید همیشه در تماس مستقیم با دندانه (شانه) ماتریس باشد. اگر طول برآمدگی کمتر از مقدار تعیین شده باشد، ورق داخل دهانه V شکل می‌افتد، که منجر به نتایج خمشی نادرست می‌شود. بنابراین، هرچه دهانه V شکل بزرگتر باشد، حداقل برآمدگی یا پایه مورد نیاز روی صفحه فلزی بزرگتر است. حداقل برآمدگی تشکیل شده توسط یک V-die حدود 70٪ دهانه V-die استاندارد است، در حالی که برآمدگی یک ماتریس زاویه حاد می‌تواند به 110٪ یا بیشتر از دهانه V-die برسد.
بنابر مطالب گفته شده، قبل از تعیین حداقل طول برآمدگی، ورق فلزی باید روی ماتریس قرار داده شود، به طوری که مواد در نقطه‌ای معادل 20% دهانه ماتریس V-die با دندانه ماتریس تماس پیدا کند.
مواد تشکیل دهنده و کیفیت سنبه و ماتریس
مواد تشکیل دهنده سنبه و ماتریس عامل مهمی در بهبود کیفیت خروجی خم کاری، قطعه کار و همچنین افزایش طول عمر ابزار است. هزینه نهایی تولید سنبه و ماتریس، بسته به عواملی مانند مواد مصرفی قطعه کار و دقت خمش متفاوت است. به طور کلی، مواد ابزار با کیفیت بالا شامل فولاد سخت شده، فولاد پرسرعت (HSS)و کاربید تنگستن است. فولاد سخت دارای دوام بالا و مقاوم در برابر سایش است و می‌تواند وزن و نیروهای بزرگ را تحمل کند. فولاد پرسرعت در برابر سایش مقاوم است، عمر مفید آن بالا بوده و هزینه آن نسبت به فولاد سخت بیشتر است. نهایتاً، کاربید تنگستن بالاترین کیفیت و هزینه را دارد.
نحوه نگهداری از سنبه و ماتریس
جهت افزایش طول عمر مفید سنبه و ماتریس پرس برک و همچنین کسب اطمینان از کیفیت خم کاری، بایستی از این ابزارآلات به صورت صحیح نگهداری کرد. از جمله این موارد می توان به، روغن کاری منظم، سنگ زنی و نظارت بر عملکرد ابزار مطابق دستورالعمل مورد استفاده و … اشاره کرد. بهتر است ابزارآلات را در قسمت‌های مخصوص مانند کابینت ابزار با کشو یا محفظه نگهداری کنید. برای جلوگیری از سایش قطعات، هر سنبه و ماتریس را با فوم یا پلاستیک از هم جدا کنید. همچنین سنبه و ماتریس‌ها را به طور مرتب با استفاده از یک پارچه نرم پاک کنید و نیز برای پیشگیری از زنگ زدگی آنها از اسپری ضد زنگ استفاده کنید.
سنبه و ماتریس پرس برک بر شکل و کیفیت قطعه کار خم کاری تأثیر می‌گذارد. پیش از انجام عملیات خم کاری، باید سنبه و ماتریس مناسب را با توجه به ویژگی، نوع و ضخامت ورق انتخاب کرد. همچنین لازم است شکل، زاویه و اندازه دهانه ماتریس با توجه به قطعه کار خمشی تعیین شود. با انتخاب درست ابزار می‌توان دقت عملیات خم کاری را بهبود بخشد.