تحليل شامل لمعايير عملية ثني الصفائح المعدنية من أجل الثني الدقيق

لتحقيق دقة أكبر في ثني مكونات الصفائح المعدنية للمصاعد، ثني الصفائح المعدنية معلمات العملية, تم قياس نصف قطر الانحناء (زاوية R) لمواد شائعة الاستخدام مثل SPC وSPHC وSUS304 و804-GG بدقة عند زاوية 90 درجة باستخدام مكبس CNC في ورشة تشكيل الصفائح المعدنية. استُخدم جهاز قياس بصري لتحديد نصف قطر الانحناء بدقة، بينما استُخدمت الفرجار الورني لحساب معامل الانحناء بدقة.

تُقدّم نتائج الاختبار بيانات مرجعية قيّمة، تدعم اختيار أدوات الثني الأمثل. وهذا يُساعد على تحسين دقة زاوية الانحناء أثناء عملية الثني، ويُحسّن بشكل ملحوظ دقة الحسابات البُعدية.

أهمية الاختبار في ثني الصفائح المعدنية

يُعدّ نصف قطر الانحناء (داخل R) ومعامل الانحناء من المعايير الأساسية التي تؤثر بشكل مباشر على جودة عملية ثني الصفائح المعدنية. يتأثر نصف قطر الانحناء بعوامل مثل أداة الثني، وسُمك المادة، وخصائصها، بينما يتحدد معامل الانحناء بسُمك المادة، ونصف قطر الانحناء، وزاوية الثني. إضافةً إلى ذلك، يلعب معامل الانحناء دورًا محوريًا في حساب أبعاد قطعة العمل بعد فردها.

الصيغة الحالية لحساب معامل الانحناء بزاوية 90 درجة هي α = 1.36t + 0.43R (حيث t (حيث يمثل سمك المادة). ومع ذلك، قد تنشأ أخطاء شائعة عند حساب معامل الانحناء، مثل:

• الفرق بين الاسمي t القيمة وسمك المادة الفعلي.
• الانحراف بين نصف قطر الانحناء الداخلي الفعلي (R) و R المطلوب الموضح في الرسم، والذي يتم افتراضه غالبًا في الحسابات.
• عدم الدقة الناتجة عن استخدام مقياس R، حيث يتم تقريب القيم الأقل من R3 إلى 0.25 والقيم الأعلى من R3 إلى 0.5.
• عدم مراعاة الاختلافات في المواد وطريقة الثني عند تحديد قيمة R للثني.

يمكن أن تتراكم هذه الأخطاء، خاصة عندما تخضع قطعة العمل لعمليات انحناء متعددة، مما يؤدي إلى ضعف دقة الأبعاد في المنتج النهائي.

للتغلب على هذه التحديات، قاس هذا البحث السماكة الفعلية لمواد الانحناء المختلفة، واستخدم أداة قياس بصرية لقياسات دقيقة لنصف القطر الداخلي والخارجي، وحسب معامل الانحناء الحقيقي. وتساعد مقارنة هذه النتائج بالصيغة في اختيار قوالب الانحناء المناسبة، وتحسين دقة زاوية نصف القطر، وتعزيز دقة الحسابات البُعدية.

مخطط اختبار لمعلمات عملية ثني الصفائح المعدنية

مواد الاختبار
المواد التي تم اختبارها في هذه التجربة هي SPCC وSPHC وSUS304 و804-GG، وجميعها من مصادر شركتنا. لكل مادة مواصفات سُمك مختلفة، موضحة بالتفصيل في الجدول 1، لتقييم سلوكها أثناء عملية الانحناء.

الجدول 1: مواد الاختبار وسماكتها (مم)

عينة الاختبار
بلغ قياس كل عينة مستخدمة في التجربة 100 مم × 100 مم، وتم إنتاجها باستخدام القطع بالليزر والتقطيع. وقد ضمن ذلك الحفاظ على دقة أبعاد العينات ضمن هامش خطأ لا يتجاوز 0.1 مم، مما وفر بيانات موثوقة للتحليل.

معدات الاختبار
تضمنت معدات الثني المستخدمة ما يلي: مكبس ثني CNC تقع في ورشة تشكيل الصفائح المعدنية. قوالب الأخدود على شكل حرف V المستخدمة في التجربة كانت من FASTI-50 و Beyeler، وتم اختيار القالب العلوي ذو الشكل الهلالي للثني الدقيق، كما هو موضح في الشكل 1.

لإجراء اختبارات إضافية، تم استخدام آلة ثني ثلاثية النقاط (3P250). تم اختيار قوالب القطع العلوية ذات السكين المستقيم لهذه التجربة، وهي القاطع المدبب R7 والقاطع الدائري R9، كما هو موضح في الشكل 2، وذلك لمقارنة الأداء بين أنواع القوالب المختلفة.

الجدول 2: معايير مكبس الثني، والمثقب، والقالب

طريقة اختبار لقياس معلمات الانحناء

لضمان دقة النتائج، تم قياس السماكة الحقيقية لكل عينة اختبار باستخدام ميكرومتر، مع حساب متوسط أربع عينات لكل سماكة من المادة. ثم تم ثني العينات باستخدام قوالب ثني مختلفة، مضبوطة على زاوية ثني (90 ± 1) درجة، بطول مستهدف 50 مم على أحد الجانبين، كما هو موضح في الشكل 3.

تم اختبار كل مواصفات السُمك خمس مرات لضمان الاتساق. بعد اكتمال عملية الثني، تم مسح محيطات زاوية الثني باستخدام جهاز قياس بصري لتحديد كل من نصف قطر الثني الخارجي (R outside) ونصف قطر الثني الداخلي (R inside) بدقة، كما هو موضح في الشكل 4.

ثم استُخدمت الفرجار لقياس أطوال كلا الجانبين، مما سمح بحساب معامل الانحناء. تكررت هذه العملية خمس مرات لكل سُمك للمادة، واستُخدم المتوسط الحسابي في التحليل اللاحق.

نتائج الاختبار والتحليل

يوفر جدول نتائج الاختبار بيانات تتضمن سمك المادة الفعلي، ونصف القطر الداخلي والخارجي للانحناءات بزاوية 90 درجة، ومعاملات الانحناء، ومعدلات التخفيف لكل مادة.

سُمك المادة الفعلي يقارن الجدول 3 بين السماكة الاسمية والسماكة الفعلية لعينات الاختبار، كما تم قياسها باستخدام الميكرومتر. ويُظهر أن السماكة الفعلية لخرسانة SPCC تقع ضمن نطاق 0.03 مم من سماكتها الاسمية، بينما كانت سماكة الفولاذ المقاوم للصدأ SUS304 غير المطلي أقل بحوالي 0.07 مم. أما بالنسبة للوحة SPHC المدرفلة على الساخن بسماكة 4.5 مم، فقد بلغت السماكة المقاسة 4.2 مم.

الجدول 3: السماكة الفعلية لمواد الاختبار (مم)

زاوية الانحناء الداخلية (R)_داخلي) نصف قطر الانحناء الداخلي (R_داخلييتأثر هذا الأمر بنوع المادة، وسماكة الصفيحة، وطريقة الثني، والأدوات المستخدمة. ومن بين هذه العوامل، أظهر نوع المادة التأثير الأكبر.

• R_داخلي(SUS304) > R_داخلي(SPCC)على سبيل المثال، مع عرض أخدود على شكل حرف V (Bv) يبلغ 12 مم، فإن R_داخلي بالنسبة لـ SPCC بسمك 1.2 مم، يبلغ سمكه 1.85 مم، بينما يبلغ سمك SUS304 2.09 مم.
• تأثير سمك الصفيحة على R_داخلي يكون الاختلاف طفيفًا عند استخدام قالب الثني نفسه. على سبيل المثال، عندما تكون قيمة Bv تساوي 12 مم في عملية الثني ثلاثي النقاط، فإن ألواح SUS304 ذات السماكات التي تتراوح من 1.0 مم إلى 2.0 مم يكون لها R_داخلي القيم بين 2.33 مم و 2.51 مم.
• R_داخلي(ثلاث نقاط) > R_داخلي(أخدود على شكل حرف V)أظهرت مقارنة بين قوالب سفلية متطابقة ذات أخدود على شكل حرف V (Bv = 7 مم، 12 مم، 16 مم) أن R_داخلي كانت قيمة الانحناء في الانحناء ثلاثي النقاط أكبر منها في الانحناء على شكل حرف V.
• زيادة حجم الدم تؤدي إلى زيادة المقاومة_داخليباستخدام تقنية الانحناء ثلاثي النقاط، أدت عروض الفتحات الأوسع (Bv = 24 مم، 32 مم، 40 مم) إلى R_داخلي تبلغ قيم R حوالي 4.0 مم، و4.7 مم، و5.9 مم على التوالي. لذلك، تؤثر المادة، وطريقة الثني، وعرض الفتحة جميعها على R._داخلي, مما يستدعي دراسة متأنية أثناء الإعداد.

تقليل السماكة ونصف قطر الانحناء الخارجي (R_خارجي) الفرق بين R_خارجي و R_داخلي تم استخدامها لحساب متوسط السماكة بالقرب من الانحناء (t' = R_خارجي - R_داخليتم تحديد نسبة التخفيض (η) على النحو التالي: η = (t – t')/t.

تشير البيانات إلى حدوث انخفاض في السماكة في جميع حالات الاختبار، حيث تراوحت معظم نسب الانخفاض بين 6% و15%. وتُعد العلاقة بين سماكة المادة وطريقة الثني وعرض الفتحة في عملية التخفيف معقدة، على الرغم من أن مادة SPHC أظهرت معدل انخفاض أقل، يتراوح بين 4% و6%.

ثني الانحناء قام جهاز القياس البصري بحساب قيم الاستدارة لـ R_داخلي و R_خارجي:

• عندما كانت قيمة Bv = 7-16 مم، كانت قيم الاستدارة ضئيلة، وعادة ما تكون ≤ 0.05 مم، مما يشير إلى دقة عالية.
• عند Bv = 24 مم، 32 مم، و 40 مم (جميعها في الانحناء ثلاثي النقاط)، تجاوزت قيم الاستدارة 0.1 مم، مما يشير إلى أن عرض الأخاديد الأكبر يقلل من استدارة الانحناء.

معامل الانحناء (α) يقارن الجدول أيضًا القيم المقاسة والمحسوبة لمعامل الانحناء (باستخدام الصيغة α = 1.36t + 0.43R)_داخليكانت الاختلافات طفيفة، مما يؤكد أن الصيغة قابلة للتطبيق على نطاق واسع من الظروف. يعتمد معامل الانحناء بشكل أساسي على سمك المادة (t) وقيمة R الفعلية._داخلي, ، مع تأثير نوع المادة وسماكة الصفيحة والأدوات على R_داخلي.

بالنسبة للمواد الجديدة أو ذات السماكات المتغيرة، من الضروري قياس كل من السماكة الفعلية وR_داخلي لضمان الحصول على نتائج دقيقة.

خاتمة

يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات الرئيسية من التحليل:

1. نتائج الاختبار: تكشف النتائج عن معاملات الانحناء Rinner و Router ومعاملات الانحناء لسمك الصفائح المستخدمة بشكل شائع من SPCC و SPHC و SUS304 و 804-GG عند معالجتها باستخدام آلات ثني الصفائح CNC مثل Beyeler و FASTI-50 و 3P250.
2. تأثير المادةلا يتأثر معامل رينر بقالب الثني فحسب، بل يتأثر أيضًا بشكل كبير بنوع المادة. تشير الاختبارات إلى أن معامل رينر للفولاذ المقاوم للصدأ SUS304 أكبر قليلاً من معامل رينر للخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (SPCC) في ظل ظروف ثني متطابقة.
3. اعتبارات طريقة الثنيعندما تظل معايير الانحناء الأخرى ثابتة، يكون معامل رينر أكبر عمومًا في الانحناء ثلاثي النقاط مقارنةً بالانحناء على شكل حرف V. يشير هذا إلى ضرورة مراعاة طريقة الانحناء عند اختيار معامل الانحناء.
4. صيغة معامل الانحناء العالميوُجد أن صيغة حساب معامل الانحناء، α = 1.36t + 0.43Rinner، قابلة للتطبيق عالميًا. ومن خلال تجميع بيانات السماكة الفعلية لمواد الانحناء شائعة الاستخدام، بالإضافة إلى قيم Rinner المقابلة لها من قوالب الانحناء، يمكن تحديد معامل انحناء أكثر دقة.