ثني الصفائح المعدنية: التعريف والأساليب والمواد

"إن إعداد القوة والقالب في ثني الصفائح المعدنية يحول الصفائح المسطحة إلى مكونات وظيفية وجمالية، ضرورية في كل شيء بدءًا من الفضاء الجوي وحتى السلع الاستهلاكية." 

إن معالجة الصفائح المعدنية بالشكل المطلوب له فوائد عديدة في التصنيع. لذلك، يستخدم المصنعون طرق تصنيع مختلفة لإنتاج مجموعة غنية من العناصر. هنا، ثني الصفائح المعدنية هي إحدى الطرق الأساسية. تستخدم هذه الطريقة العديد من التقنيات لتشويه الصفائح إلى نصف قطر انحناء محدد. في بعض الأحيان، يمكن أن يؤدي الانحناء وحده إلى إنشاء الشكل الهندسي النهائي، بينما في بعض الحالات يتم دمجه مع طرق تصنيع أخرى لإنتاج الجزء أو المنتج النهائي.

علاوة على ذلك، سنغطي بإيجاز الجوانب المختلفة للثني، بما في ذلك عمله وطرقه وأوراق المواد المتوافقة.

 

أساسيات ثني الصفائح المعدنية

يتضمن عمل ثني المعادن تطبيق قوة تتجاوز قوة الخضوع عند زاوية انحناء محددة. لذلك، تتشوه الورقة عند تلك الزاوية. يسمى الجزء المشوه من الصفائح المعدنية بالنكسة. بعد ذلك، تقوم طريقة الثني أيضًا بعمل انحناءات محددة، مثل شكل U أو V، بناءً على التطبيق المطبق تقنيات ثني الصفائح المعدنية. 

إذا نظرنا إلى إعداد الأدوات أو المعدات لثني الصفائح المعدنية، فإنها تتضمن ثلاثة مكونات رئيسية؛

• الانحناء يموت
• الفرامل الصحافة
• Punch

يشير قالب الانحناء إلى شكل محدد حيث يتم وضع ورقة العمل. تقوم اللكمة بتنفيذ القوى على الورقة وتشوهها وفقًا لهندسة القالب. في نفس الوقت، مكابح الضغط تتحكم في قوة الثقب والثني.

آلية ثني الصفائح المعدنية 

 

إنها الآلية الأساسية لثني الهواء، حيث يقوم المثقب بإجبار الصفيحة على الدخول في القالب لتحقيق الانحناء. بعد ذلك، إليك المصطلحات الأساسية المرتبطة بعملية ثني الصفائح المعدنية. 

بدل الانحناء

إنه الطول الإضافي للصفائح المعدنية المضافة لاستيعاب الانحناء. 

ل= أ ( ص + كيلو طن )

أ= زاوية الانحناء (راديان)

ص = نصف قطرها بن

ر = سمك

ك = ثابت (1/2 إلى 1/3)

بيند دائرة نصف قطرها

يوضح نصف قطر القوس الداخلي للانحناء منطقة تشوه المادة.

الحد الأدنى الانحناء الشعاع

يعتمد الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء القابل للتحقيق على نوع المادة وسمكها. في الأساس، إذا قمت بإصلاح نصف قطر الانحناء أقل من هذه القدرة، فسوف يبدأ في التصدع.

6 طن لسبائك آل، 4-6 طن لسبائك الصلب، الخ.

قوة الانحناء

القوة اللازمة لتشويه الورقة إلى الشكل المقصود أو القوة التي تمارسها اللكمة. 

F = kYLt2 / د

هذا الموضوع ذو علاقة بـ: أساسيات تصنيع الصفائح المعدنية

 

عملية ثني الصفائح المعدنية

يتطلب تحقيق الشكل النهائي من صفائح المعادن الخام مراحل مختلفة. أولاً، يجب تقطيعها إلى حجم صغير بناءً على التصميم. عادة، قطع الصفائح المعدنية بالليزر يستخدم لقطع الصفائح الكبيرة إلى الأبعاد المطلوبة. يمكن أن يقطع الليزر بدقة دون أي نتوءات أو الحاجة إلى مزيد من التشطيب. بعد ذلك، قم بإعداد القالب، واللكم، والضغط على الخبز. 

عملية ثني الصفائح المعدنية

 

فيما يلي شرح خطوة بخطوة لعملية ثني الصفائح المعدنية.

1. تحديد معلمات الانحناء

أولاً، أكمل حسابات الانحناء بالنسبة للمعايير الرئيسية مثل القوة المطلوبة، وبدل الانحناء، ونصف قطر الانحناء. بعض هذه القيم محددة أيضًا في الرسم الفني ثنائي الأبعاد للمشروع.

2. إعداد القالب واللكمة

يتضمن إعداد القالب واللكمة اختيار القالب المناسب واللكم على فرامل الضغط. يجب أن يتطابق شكل القالب مع ملف الانحناء المطلوب، ويجب أن يكون المثقاب متوافقًا من حيث الشكل والحجم. ونتيجة لذلك، تحتاج إلى تخصيص لكمة والموت من أجلها الانحناء المعدني المخصص. وهذا يعني أنه إذا كان الانحناء معقدًا (أي ليس قياسيًا مثل V أو L أو U أو القناة)، فيجب تخصيص القالب أولاً.

3. محاذاة ورقة العمل 

بعد ذلك، حافظ على المحاذاة الصحيحة للصفائح المعدنية على فرامل الضغط قبل الانحناء. من الضروري التأكد من أن الانحناء سيحدث بالزاوية الصحيحة بالنسبة للمحور المحايد. غالبًا ما يقوم المشغلون بوضع علامات على المعدن أو توقفات الماكينة التي تحدد موضع قطعة العمل بدقة.

4. تطبيق القوة باللكمة

وأخيرا، حان الوقت لتنفيذ عملية الانحناء. في هذه الخطوة، يقوم كبش الآلة بدفع المثقاب إلى داخل المعدن، مما يجبره على الدخول في القالب. كما ذكرنا سابقًا، يجب حساب القوة بدقة بناءً على خصائص المعدن ومعلمات الانحناء. خلاف ذلك، فإنه سوف يؤدي إلى أقل أو أكثر من الانحناء.

 

ما هي طرق ثني الصفائح المعدنية المختلفة؟

يمكن استخدام طرق مختلفة لثني الصفائح المعدنية بناءً على مواصفات الانحناء أو الشكل المطلوب. على سبيل المثال، يؤدي الانحناء على شكل حرف V إلى إنشاء شكل V بزوايا مثل 30˚، 45˚، 60˚، 80، إلخ. من ناحية أخرى، يعتبر الانحناء باللف مثاليًا للأسطح المنحنية. النقطة المهمة هنا هي أن كل طريقة لها آثار انحناء مختلفة.

الآن، دعونا نناقش كل ما هو مشترك طرق ثني الصفائح المعدنية واحدا تلو الآخر؛

1. الانحناء على شكل حرف V

هذا هو من بين الأكثر شيوعا خدمات ثني المعادن التي يمكن أن تلبي متطلبات الانحناء المختلفة. كما هو مقترح من الاسم، يتضمن الانحناء على شكل حرف V قالبًا على شكل حرف V، ولكمًا، وفواصل ضغط. تعمل هذه الطريقة على إنشاء انحناءات بزوايا مختلفة على صفائح رفيعة وسميكة إلى حد ما. يمكن أن يكون فاصل الضغط هيدروليكيًا أو ميكانيكيًا أو CNC.

يمكن لآلات الثني CNC أو فواصل الضغط أن تفرض ضغطًا دقيقًا على ورقة العمل (فوق قالب V). 

اللكم اليدوي مقابل اللكم التلقائي

 

في ظل طريقة الانحناء هذه، هناك تقنيتان محددتان.

• ثني الهواء

In ثني الهواءيدفع المكبس قطعة العمل لتستقر على نقطتي القالب. ومع ذلك، ينخفض ​​المكبس مسافة أقل من عمق القالب. توفر هذه الآلية مرونة في زوايا الثني، مما يسمح بضبط شوط مكبس الثني دون تغيير الأدوات. 

أحد عيوب ثني الهواء هو "العودة الربيعية". يمكن أن تعود الورقة للخلف، مما يؤثر على دقة الزاوية.

• الانحناء السفلي 

تشبه هذه التقنية ثني الهواء، إلا أنها تبذل قوى صغيرة بعد الانتهاء من الثني لمعالجة الزنبرك الخلفي. لذلك، فهو أكثر دقة من ثني الهواء. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الانحناء السفلي قوة ثني أكبر نسبيًا. وهو متوافق مع الأوراق السميكة.

إلى جانب ثني الحواف بالهواء وثنيها من الأسفل، هناك عمليات أخرى لتشطيب الحواف مثل: هدب الصفائح المعدنية تُستخدم هذه التقنيات غالبًا لتقوية الحواف وإزالة الزوايا الحادة في الأجزاء المصنعة.

2. لفة الانحناء أو المتداول

عملية الانحناء لفة

 

تحوّل هذه الطريقة أوراق العمل إلى أشكال منحنية. إلى جانب ثني الأنابيب والمواسيريستخدم تُستخدم بكرات متعددة لثني الصفيحة المعدنية أثناء مرورها من خلالها. ويمكن تعديلها وفقًا لدرجة الانحناء المطلوبة.

إنه مثالي لـ؛

• أقماع
• أنابيب
• أقماع

يمكن لطريقة التدحرج أيضًا التعامل مع صفائح أكثر صلابة وسميكة حيث يمكن أن تمارس البكرات ضغطًا أعلى.

3. الانحناء الدوراني

الانحناء الدوراني 

 

والفرق الرئيسي في الانحناء الدوراني هو آليته. يدور قالب الثني حول الصفائح المعدنية بهذه الطريقة لإنشاء الانحناء المطلوب. على عكس الآخرين، فإنه لا يتضمن ضغط الصفائح المعدنية، وبدلاً من ذلك، يدور المثقاب حول النقطة الثابتة على الورقة لممارسة قوة مستمرة حول نقطة الانحناء. 

• التعامل مع الأوراق الكبيرة والمواد الثقيلة
• تستخدم في بناء السفن والفضاء والسيارات. 
• يمكن تعديل عدد البكرات.

4. خطوة الانحناء

ويشير إلى عدة انحناءات صغيرة على فترات متفاوتة على طول ورقة العمل. دعونا نلقي نظرة على مثال جزء الانحناء المتدرج، القادوس المخروطي. هنا، الانحناءات على شكل حرف V المتكررة مطلوبة لتشكيل الخطوات بين الانحناءات. 

وبالتالي، فإن الطبيعة المتزايدة للانحناءات تقلل من تأثير الارتداد للحصول على نتائج دقيقة. كما أنها مناسبة ل الانحناء المعدني المخصص نظرًا لأنه من الممكن إجراء العديد من الانحناءات المعقدة والفريدة من نوعها باستخدام تقنية الانحناء المرحلي.

أمثلة التطبيق؛ 

• قسم جناح الطائرة
• العناصر المعمارية والزخرفية
• أجزاء السيارة مثل المصدات أو ألواح الأبواب
• بناء الحواجز وأقسام الهيكل في السفينة

 

ما هي الصفائح المعدنية التي يمكن ثنيها؟ خيارات المواد 

جانب آخر مهم من ثني الصفائح المعدنية هو توافق المعدن والسبائك. هذا تصنيع الصفائح المعدنية يمكن تطبيق هذه التقنية على أوراق المواد المختلفة. ومع ذلك، فإن الاختيار يختلف حسب الخصائص المطلوبة وطريقة الثني المقصودة. عادة، ثني صفائح الألمنيوم, ثني الفولاذ المقاوم للصدأوالصفائح النحاسية هي الأكثر شيوعًا في مشاريع التصنيع. 

يوضح الجدول التالي مواد ثني الصفائح المعدنية والدرجات الشائعة والخصائص الرئيسية.

الجدول: المعادن والسبائك لثني الصفائح المعدنية 

معدن أو سبيكة	درجات	خصائص المفتاح
الامونيوم	1100 ، 3003 ، 5052 ، 6061	خفيف الوزن، مقاوم للتآكل، قابلية تشكيل جيدة، ناعم إلى متوسط ​​القوة، إلخ.
ستانلس ستيل	304، 316، 410	قوة عالية، مقاومة ممتازة للتآكل، مقاومة للحرارة
معدن الكربون	A36 ، 1018 ، 1045	صلابة عالية، ليونة، قوة، وفعالية من حيث التكلفة
نحاس	C26000، C28000	قوة جيدة، قابلة للطرق للغاية، مقاومة للتآكل، إلخ.
النحاس	C11000، C12200	الموصلية الكهربائية والحرارية ممتازة،
التيتانيوم	الصف 2 ، الصف 5	قوة عالية، ومقاومة استثنائية للتآكل، وتوافق حيوي
سبائك النيكل	إنكونيل 625، مونيل 400	الاستقرار الحراري، ومقاومة التآكل، وقوة جيدة.
زنك	زمك 3، زمك 5	صلابة جيدة، ليونة عالية، وقوة التأثير.

هذا الموضوع ذو علاقة بـ: ثني أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ: شرح التفاصيل

 

عمليات تشكيل الصفائح المعدنية الأخرى 

أما عمليات ثني الصفائح المعدنية الأخرى، مثل التمديد والقص، فلها آثار مميزة على التصنيع.

1. شد الصفائح المعدنية

تعمل طريقة التشكيل هذه على توسيع مساحة سطح ورقة العمل دون تغيير السُمك بشكل ملحوظ. يعد التمدد هو الأفضل لإنشاء منحنيات ذات نصف قطر كبير وأشكال معقدة.

علاوة على ذلك، هناك حد لمدى تمديد الورقة، والذي يعتمد على سمك ونوع المادة. إذا قمت بالتمدد بما يتجاوز قوة الشد القصوى (UTS)، فسوف يتسبب ذلك في حدوث تشققات أو قد تنكسر الورقة.

2. الشقوق وعلامات التبويب في تصنيع الصفائح المعدنية

هذه هي الميزات الهامة الأخرى لتصنيع الصفائح المعدنية لعملية التشكيل. يشير الشق إلى مقطع مقطوع في الورقة، حيث تتم إزالة شكل معين من الحافة أو السطح. وفي الوقت نفسه، عادة ما يتم ترك الامتدادات على حافة جزء من الصفائح المعدنية.

تُستخدم الشقوق والألواح عادةً في تجميع أجزاء تصنيع الصفائح المعدنية. على سبيل المثال، تسهل الشقوق الوصول إلى اللحام في المواضع المعقدة.

3. رسم الصفائح المعدنية أو الرسم العميق 

تتضمن هذه العملية سحب صفيحة معدنية فارغة إلى قالب تشكيل باستخدام لكمة ميكانيكية أو هيدروليكية. فهو يقوم بتمديد المعدن الفارغ بشكل قطري إلى قالب تشكيل لتشكيل جزء عميق ومتماثل محوريًا مثل الأسطوانة أو الصندوق. 

هنا، يسمح استخدام القالب بالحصول على نتائج متسقة وقابلة للتكرار. لذلك، هذه الطريقة فعالة للإنتاج بكميات كبيرة. 

خدمات ثني الصفائح المعدنية في Boda

هل تبحث عن الخبرة والمرافق المتقدمة لتصنيع الصفائح المعدنية لتنفيذ تصميمات الانحناء الخاصة بك؟ في Boda، لدينا خدمات ثني الصفائح المعدنية يضم فريقًا من المهندسين ذوي الخبرة ومكابح الضغط CNC للتعامل مع مشروعك.

لدينا أكثر من 50 خيارًا من المعدن والسبائك. يمكنك اختيار أي صفائح معدنية بدرجة محددة لمتطلباتك. وبالتالي، لدينا تشطيب سطح الصفائح المعدنية ستضمن الأساليب أيضًا الجمالية والتشطيب المطلوب. لذا، قم بتحميل تصميم الصفائح المعدنية الخاصة بك و طلب عرض أسعار. وسنقوم بعد ذلك بالاتصال بك لتزويدك بمعلومات مفصلة ودقيقة. 

 

وتلخيصا 

يمكن معالجة الصفائح المعدنية وتحويلها إلى مجموعة غنية من أشكال الانحناء بطرق ثني مختلفة. يعد استخدام طريقة الانحناء الصحيحة والمعلمات مثل قوة الانحناء، والحد الأدنى من نصف قطر الانحناء، وبدل السرير أمرًا ضروريًا لتحقيق الانحناء المطلوب. علاوة على ذلك، فإن تطبيقات ثني الصفائح المعدنية منتشرة على نطاق واسع، بدءًا من المواد الاستهلاكية وحتى صناعة الطيران وبناء السفن. 

 

الأسئلة الشائعة

هل منتجات ثني الصفائح المعدنية متينة؟

نعم، فهي تعتبر بشكل عام منتجات متينة. ومع ذلك، فإن العمر الافتراضي (من 5 إلى 25 سنة) يعتمد بشكل أساسي على نوع المعدن أو السبائك ومعالجات ما بعد المعالجة. 

ما هو استخدام آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون في ثني الصفائح المعدنية؟

إن آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون هي أفضل طريقة لقطع الصفائح المعدنية الكبيرة بدقة إلى الحجم المطلوب قبل إجراءات الثني. إنها توفر دقة عالية وقطعًا نظيفة بأقل قدر من النفايات.

ما هي تكلفة ثني الصفائح المعدنية؟

قد تختلف التكلفة بشكل كبير بناءً على عوامل مثل نوع المعدن والسمك وتعقيد الانحناء وكمية الأجزاء المطلوبة. القول إنها لا تزال أكثر فعالية من حيث التكلفة من التصنيع أو الصب. 

هل ثني الصفائح المعدنية دقيق؟

نعم، إن عملية ثني الصفائح المعدنية هي عملية دقيقة للغاية. يمكن للتقنيات والمعدات الحديثة، مثل مكابح الضغط CNC، التحكم بدقة في زوايا الانحناء والقوة والموضع للحصول على انحناءات دقيقة.

 

المصادر

1. إيكوماباي، مادوشيل، ن. (2020). لمحة موجزة عن عملية الانحناء في تشكيل الصفائح المعدنية. في التقدم في هندسة التصنيع (ص149-159). سبرينغر نيتشر سنغافورة بي تي إي المحدودة https://doi.org/10.1007/978-981-15-5753-8_14 

2. كوبوكي، تي وجين، ي. (2021). ثني الصفائح المعدنية غير المتماثلة على شكل حرف V يستخدم قوالب منفصلة بسرعات مختلفة لأشكال الانحناء المتنوعة وقابلية التشغيل. حوليات CIRP، 70(1)، 219-222. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.03.015