شماره 196، خیابان لیفا، شهر هایان، نانتونگ، استان جیانگ سو، چین
تفاوت اساسی بین خم شدن فشار و رول خم شدن نهفته است چگونه نیرو اعمال می شود و این فرآیند چه هندسه ای ایجاد می کند . خمش پرس از یک پانچ (قالب بالایی) استفاده می کند که روی ورق فلزی که روی قالب پایینی قرار دارد فرود می آید تا یک خم مجزا در یک زاویه مشخص ایجاد کند - تغییر شکل در یک نقطه متمرکز می شود. خم شدن رول فلز را از میان مجموعهای از غلتکها عبور میدهد که بهطور تدریجی و پیوسته مواد را به صورت یک قوس، شعاع یا استوانه کامل منحنی میکنند - تغییر شکل در طول پخش میشود. به زبان ساده: خم شدن با فشار باعث ایجاد خم های تیز یا زاویه دار می شود. خم شدن رول اشکال منحنی یا دایره ای ایجاد می کند .
هر دو فرآیند تشکیل فلز ضروری هستند، اما نتایج هندسی کاملاً متفاوتی را ارائه می دهند. یک پرس ترمز یک ورق را در 90 درجه خم می کند تا یک پانل جعبه بسازد. یک رول صفحه یک ورق را به یک بخش لوله یا ظرف استوانه ای منحنی می کند. انتخاب نادرست بین آنها منجر به یک نتیجه غیرممکن (تلاش برای چرخاندن یک گوشه تیز) یا یک نتیجه بیهوده می شود (خم کردن ده ها نقطه افزایشی را فشار دهید تا منحنی را تقریب دهید که یک ماشین نورد در یک پاس ایجاد می کند). این مقاله هر دو فرآیند را به طور عمیق توضیح می دهد، آنها را در تمام پارامترهای کلیدی مقایسه می کند و راهنمایی برای انتخاب فرآیند مناسب برای هر برنامه ارائه می دهد.
خمش پرس - که بر روی یک دستگاه پرس بریک یا ماشین پرس انجام می شود - یک است فرآیند تغییر شکل نقطه . ورق فلزی روی یک قالب پایینی (قالب) قرار می گیرد و یک قالب بالایی (مگنه) تحت نیروی هیدرولیکی، مکانیکی یا سروالکتریکی فرود می آید تا فلز را به داخل حفره قالب فشار دهد. فلز در خط تماس بین نوک پانچ و ورق تغییر شکل پلاستیکی میدهد و یک زاویه خمشی را ایجاد میکند که با هندسه ابزار و عمق ضربه پانچ تعیین میشود.
خمش پرس یک تکنیک واحد نیست، بلکه یک خانواده از روش های مرتبط است که هر کدام نتایج متفاوتی را ایجاد می کنند:
خم کردن غلتکی - که بر روی یک رول صفحه، خم کن مقطع یا دستگاه نورد لوله انجام می شود - یک است فرآیند تغییر شکل پیشرونده مداوم . خم شدن غلتکی به جای اعمال نیرو در یک نقطه واحد، تنش خمشی را در طول یک ماده با تغذیه آن از طریق مجموعه ای از غلتک هایی که در یک پیکربندی هندسی چیده شده اند که باعث انحنا می شود، توزیع می کند. فلز به صورت منحنی پیوسته از غلتک ها خارج می شود و عبور های متعدد می تواند شعاع را به تدریج سفت کند تا زمانی که قوس مورد نظر یا سیلندر کامل به دست آید.
جدول زیر تفاوت های فنی کلیدی را نشان می دهد خم شدن فشار و خم شدن رول در تمام پارامترهای اصلی:
| پارامتر | خم شدن را فشار دهید | خم شدن رول |
|---|---|---|
| نوع تغییر شکل | تغییر شکل نقطه / خط | تغییر شکل پیشرونده مداوم |
| هندسه خروجی | زوایای گسسته (شکل V، کانال، جعبه، فلنج) | قوس ها، منحنی ها، استوانه ها، مخروط ها، اشکال مارپیچ |
| حداقل شعاع خمیدگی | به اندازه ضخامت مواد 0.5× (سکه گذاری) | به طور معمول 5-10× حداقل ضخامت مواد |
| حداکثر ضخامت ورق / صفحه | تا 25 تا 30 میلی متر در ماشین های با تناژ بالا | تا 100 میلی متر روی رول های صفحه سنگین |
| هزینه ابزار | متوسط (مجموعه قالب های استاندارد؛ قالب های سفارشی برای پروفایل های پیچیده) | کم برای صفحه (بدون تغییر ابزار)؛ متوسط برای بخش ها (رول های پروفایل) |
| جبران خسارت بهار | خودکار از طریق خمش بیش از حد CNC. با ضرب سکه از بین می رود | با پاس های اضافی جبران می شود. وابسته به تجربه اپراتور |
| تکرارپذیری ابعادی | ± 0.1 درجه تا 0.5 ± درجه در ترمزهای فشاری CNC | ± 1-3 میلی متر در شعاع (دستی)؛ در ماشین های رول CNC محکم تر است |
| اثر انتهایی تخت | قابل اجرا نیست (خم نقطه ای، پیوسته نیست) | ارائه در دستگاه های 3 رول ; با 4 رول یا پیش خم شدن به حداقل می رسد |
| علامت گذاری / خراش سطح | موضعی در منطقه تماس قالب. درج های پلی اورتان علامت گذاری را کاهش می دهد | در امتداد تماس غلتکی توزیع می شود. خطر روی سطوح از پیش رنگ شده یا صیقلی |
| تناژ / نیروی دستگاه معمولی | 30 تا 1000 تن | رتبه بندی بر اساس قطر غلتک و قدرت محرک (5-500 کیلو وات) |
| مهارت اپراتور مورد نیاز است | متوسط (برنامه نویسی CNC)؛ بالا برای قطعات پیچیده چند خم | بالا (قضاوت شعاع، مدیریت برگشت فنری، هندلینگ انتهایی) |
| ظرفیت طول قطعه | محدود به طول تخت ماشین (معمولاً تا 6 متر) | در اصل نامحدود است (عرض غلتک حداکثر عرض را تعیین می کند) |
اساسی ترین تمایز بین این دو فرآیند، هندسه ای است که آنها تولید می کنند. درک این موضوع از اشتباه رایج در تعیین فرآیند اشتباه برای طراحی قطعه معین جلوگیری می کند.
خمش پرس تولید قطعات با بخش های مستقیم که توسط خطوط خم گسسته از هم جدا شده اند . هر خم یک تغییر شکل زاویه ای منفرد و مشخص است. با ایجاد چندین خم متوالی روی یک قطعه، یک پرس ترمز می تواند پروفایل های پیچیده ای مانند:
چی خم شدن فشار نمی تواند به طور موثر تولید کند هر شکلی است که نیاز به یک سطح منحنی پیوسته بدون بخشهای مستقیم دارد - لوله، پوسته مخزن استوانه ای، تیر قوسی یا قیف مخروطی. تلاش برای تقریب منحنی با خمش پرس (تکنیکی به نام "خمش برآمدگی" یا "خمش پرس افزایشی") به ده ها خط خمشی نزدیک به هم نیاز دارد که با هم یک تقریب وجهی از یک منحنی را تشکیل می دهند. این کار وقت گیر و کار فشرده است و سطحی با وجوه مسطح قابل مشاهده به جای قوس صاف ایجاد می کند.
خم شدن رول تولید قطعات با سطوح منحنی پیوسته با شعاع ثابت یا متغیر . محدوده خروجی های ممکن شامل:
چی roll bending نمی تواند به طور موثر تولید کند هر شکلی با زاویه خم تیز و گسسته - گوشه 90 درجه، شیار V، لبه یا لبه فلنجی. تلاش برای ایجاد یک گوشه تیز با خم شدن بیش از حد روی رول صفحه یا به غلتک ها آسیب می رساند، مواد را به طور غیرقابل پیش بینی کج می کند، یا به سادگی به شعاع محکمی دست نمی یابد زیرا هندسه سه یا چهار غلتک نمی تواند مانند نوک پانچ ترمز فشاری، تنش را در یک خط متمرکز کند.
اسپرینگ بک - بازیابی الاستیک که باعث می شود پس از برداشتن نیروی خمشی، قسمت خم شده کمی به سمت شکل اصلی خود باز شود - بر خمش فشاری و خمش غلتکی تأثیر می گذارد، اما در هر فرآیند به طور متفاوتی مورد توجه قرار می گیرد.
در خمش پرس، برگشت فنری قابل پیش بینی است و می توان آن را به طور دقیق جبران کرد. برای خمش هوا، کنترل کننده CNC زاویه خمش مورد نیاز را بر اساس قدرت تسلیم، ضخامت و باز شدن قالب محاسبه می کند، سپس پانچ را طوری برنامه ریزی می کند که به زاویه کمی بیشتر از هدف فرود آید. هنگامی که پانچ جمع می شود، فنر فلزی به زاویه صحیح باز می گردد. پرس ترمزهای CNC مدرن به طور خودکار برگشت فنری را جبران می کنند اغلب شامل اندازهگیری بیدرنگ زاویه از طریق حسگرهای لیزری است که عمق پانچ را در اواسط ضربه تنظیم میکند تا زاویه هدف را با دقت 0.1 ± بدون توجه به تغییرات دستهای مواد به دست آورد.
در سکهسازی، برگشت فنری به طور کامل حذف میشود: فشردهسازی شدید در ناحیه خمش (کاهش ضخامت 25 تا 30 درصد) فلز را کاملاً پلاستیکی میکند و اساساً بازیابی الاستیک صفر را باقی میگذارد. این به قیمت نیروی مورد نیاز بسیار بالاست - ممکن است نیاز به یک خم سکه ای در فولاد 3 میلی متری باشد 5-10× نیروی همان زاویه خم شده در هوا .
فنر بک در خم شدن رول پیچیده تر است زیرا بر کل طول قطعه منحنی تأثیر می گذارد تا یک زاویه مجزا. مقدار برگشت فنری به استحکام تسلیم، ضخامت و شعاع هدف بستگی دارد. مواد با استحکام بالاتر و شعاعهای بزرگتر به نسبت بیشتری برگشت فنری تولید میکنند . در خم شدن رول، برگشت فنری معمولاً توسط:
هر دو فرآیند می توانند طیف وسیعی از فلزات را مدیریت کنند، اما محدودیت های عملی آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.
| مواد | خم شدن را فشار دهید Range | خم شدن رول Range | یادداشت ها |
|---|---|---|---|
| فولاد ملایم (S235–S275) | 0.5-25 میلی متر | 1-100 میلی متر | دسته های خمشی رول صفحه بسیار سنگین. پرس محدود به تناژ |
| بالا-strength steel (S355–S690) | 0.5-15 میلی متر | 2-80 میلی متر | برگشت فنری بالاتر در هر دو فرآیند. حداقل باریکتر شعاع برای مطبوعات |
| فولاد ضد زنگ (304، 316) | 0.5-20 میلی متر | 1-60 میلی متر | کار به سرعت سخت می شود. حداقل شعاع محکم تر از فولاد نرم است |
| آلومینیوم (سری 5xxx، 6xxx) | 0.5-20 میلی متر | 1-50 میلی متر | پشت بهار پایین; مزاج به طور قابل توجهی بر حداقل شعاع تأثیر می گذارد |
| مس و برنج | 0.3-10 میلی متر | 0.5-20 میلی متر | شکل پذیر; شکل پذیری عالی در هر دو فرآیند |
| تیتانیوم | 0.5-8 میلی متر (درجه 2) | 1-20 میلی متر | بک گراند بسیار بالا. نیاز به خمش بیش از حد قابل توجهی در هر دو فرآیند دارد |
یک مشاهده انتقادی: دسته های خمشی رول به طور قابل توجهی ضخیم تر از خمش پرس هستند برای کاربردهای سنگین بزرگترین ماشینهای نورد صفحه جهان میتوانند ورق فولادی را با ضخامت بیش از 100 میلیمتر و عرض 4 متر در پوستههای استوانهای برای مخازن ذخیره نفت، کشتیهای راکتور هستهای و سازههای دریایی خم کنند. هیچ پرس ترمز نمی تواند به این قابلیت نزدیک شود، زیرا نیروی خمشی مورد نیاز برای چنین ضخامت هایی به ابزار و قاب هایی با اندازه و وزن غیر عملی نیاز دارد.
هنگام انتخاب بین دو فرآیند برای کاربردهای دقیق، دقت ابعادی اغلب عامل تعیین کننده است. این دو فرآیند دارای پروفایل های دقت اساسی متفاوتی هستند:
ترمزهای پرس CNC مدرن به دست می آورند دقت زاویه ای ± 0.1 درجه تا 0.3 ± درجه بر روی مواد استاندارد با استفاده از اندازهگیری زاویه حلقه بسته بلادرنگ. دقت موقعیت سنج عقب معمولاً وجود دارد ± 0.1 میلی متر ، طول فلنج بسیار ثابت را در یک دسته تولیدی امکان پذیر می کند. تکرارپذیری خمش پرس آن را برای تولید قطعات یکسان با حجم بالا ایدهآل میکند - یک براکت ساختاری خودرو، یک تابلوی محفظه الکتریکی یا یک قطعه مبلمان را میتوان با تحملهای محدود دستهای به دستهای با حداقل تغییرات فرآیند تولید کرد.
محدودیت دقت کلیدی خمش پرس است تنوع مواد در یک دسته : اگر قدرت تسلیم یا ضخامت ورق ورودی در سرتاسر دسته متفاوت باشد (که در محدوده تحمل مواد استاندارد طبیعی است)، زاویه برگشت فنری کمی متفاوت خواهد بود. به همین دلیل است که اندازهگیری زاویه حلقه بسته که برای هر خم در زمان واقعی تنظیم میشود، استاندارد در کاربردهای ترمز فشاری دقیق است.
خم شدن رول به دست می آید تحمل شعاع ± 1-5 میلی متر در ماشین های دستی، سفت شده به ± 0.5-1 میلی متر در ماشین های CNC با بازخورد شعاع حلقه بسته. این تلورانسها برای مخازن، مخازن، لولهها و عناصر قوسی ساختاری که تغییر شعاع چند میلیمتری در تحمل کلی قطعه قابل قبول است، کاملاً کافی است. با این حال، خم شدن رول نمی تواند به دقت زاویه ای خمش پرس برای قطعاتی که نیاز به تعریف دقیق زاویه در مکان های خاص دارند، دست یابد.
اثر "انتهای صاف" - بخش خم نشده در انتهای جلو و انتهای صفحه در یک دستگاه سه رول - یک چالش دقت خاص در خم شدن رول است. این بخش مسطح معمولا اندازه گیری می کند نصف فاصله بین دو رول پایین . برای ماشینی با فاصله مرکزی 400 میلی متر بین رول های پایینی، هر انتهای آن تقریباً 200 میلی متر مواد صاف خواهد داشت. مدیریت این امر از طریق قبل از خم شدن، مواد اضافی (که پس از نورد بریده می شود)، یا استفاده از ماشین چهار رول بخشی از برنامه ریزی فرآیند برای پوسته های استوانه ای است.
اقتصاد تولید به طور قابل توجهی بین دو فرآیند بسته به اندازه دسته و پیچیدگی قطعه متفاوت است.
یک پرس ترمز CNC مدرن می تواند اجرا شود 3-8 خم شدن در دقیقه بر روی قطعات استاندارد ورق فلزی، بسته به اندازه قطعه، نیازهای حمل و نقل و تعداد قالب ها بین عملیات تغییر می کند. برای قطعات ساده با حجم بالا (یک خم 90 درجه در یک ورق 1 متر × 0.5 متر)، نرخ تولید 60 تا 120 قطعه در ساعت قابل دستیابی است. برای قطعات پیچیده چند خم که نیاز به تغییر ابزار و تغییر موقعیت دارند، نرخ موثر به طور قابل توجهی کاهش می یابد. زمان راه اندازی برای یک برنامه قسمت جدید است 5-20 دقیقه در یک دستگاه CNC مدرن در مقابل 30 تا 90 دقیقه در دستگاه های دستی.
خم شدن غلتکی فرآیندی کندتر از خمش پرس برای عملیات ساده است، اما به طور مداوم مواد را پردازش می کند - یک صفحه 6 متری را می توان در چند دقیقه از زمان نورد به داخل یک سیلندر غلت داد، در حالی که تقریب آن استوانه با خمش فشاری به ده ها خم جداگانه نیاز دارد. راه اندازی بر روی یک ماشین نورد برای یک شعاع جدید شامل تنظیم موقعیت غلتک و کالیبراسیون در برابر یک قطعه آزمایشی است - معمولاً 10-30 دقیقه برای اپراتورهای با تجربه در ماشین های دستی، کمتر روی رول های CNC با برنامه های ذخیره شده. برای تولیدات سفارشی در مقیاس بزرگ (یک پوسته مخزن تحت فشار، یک بخش سیلو دانه)، خم شدن رول به طور چشمگیری سریعتر از هر جایگزین مبتنی بر پرس است.
صنایع و کاربردهای خاصی که در آن هر فرآیند انتخاب استاندارد است، قابلیتهای هندسی و اقتصاد تولید آنها را نشان میدهد:
| صنعت / کاربرد | فرآیند غالب | دلیل |
|---|---|---|
| محفظه های برق و تابلوهای تابلو برق | پرس خم شدن | زوایای دقیق، فلنج ها، لبه ها؛ تحمل های سخت؛ ورق فلزی نازک |
| مخازن تحت فشار و پوسته های دیگ بخار | خم شدن رول | اشکال استوانه ای در صفحه سنگین؛ قطر بزرگ؛ انحنای مداوم |
| پانل های بدنه خودرو و قطعات ساختاری | پرس خم شدن | با حجم بالا؛ زوایای دقیق؛ فلنج ها و سفت کننده های ورق فلزی |
| مخازن ذخیره سازی نفت و گاز و لوله کشی | خم شدن رول | دوره های پوسته تانک؛ ساخت لوله با قطر بزرگ؛ صفحه ضخیم |
| پوشش های معماری و پانل های نما | پرس خم شدن | پانل های پروفیلی با خطوط تاشو دقیق؛ آلومینیوم و فولاد ضد زنگ |
| فلزکاری معماری منحنی (طاق، درگاه) | خم شدن رول | خمش بخش I-beams، HSS و کانال ها به قوس های صاف |
| کانال های HVAC و اجزای تهویه | پرس خم شدن | گوشه های مجرای مستطیلی و مربعی؛ اتصالات فلنجی؛ سنج نازک |
| سازه های دریایی و کشتی سازی | خم شدن رول | منحنی های آبکاری بدنه؛ تیرهای عرشه منحنی؛ صفحه ساختاری ضخیم |
| محفظه و قاب تجهیزات پزشکی | پرس خم شدن | محفظه های دقیق؛ فولاد ضد زنگ؛ فلنج های تحملی محکم |
| سیلوهای کشاورزی و سطل غلات | خم شدن رول | پوسته های استوانه ای؛ سقف های مخروطی؛ نورد ورق موجدار |
بسیاری از مجموعه های ساخته شده به هر دو نیاز دارند خم شدن فشار و خم شدن رول در مراحل مختلف ساخت آنها. شناخت این ترکیب از این تصور غلط جلوگیری می کند که این دو فرآیند همیشه جایگزین یکدیگر هستند - آنها اغلب مکمل یکدیگر هستند.
نمونه های کلاسیک ساخت فرآیند ترکیبی عبارتند از:
در این شرایط، مهندس طراح مشخص می کند که هر فرآیند به کدام ویژگی نیاز دارد بر اساس هندسه آن ویژگی. ویژگی های دایره ای، استوانه ای یا منحنی پیوسته به عملیات نورد می روند. فلنج ها، گوشه ها، زوایا و بخش های پروفیلی به عملیات پرس بریک می روند. کارگاههای تولیدی که به صنایع مختلف خدمات میدهند، معمولاً هر دو نوع ماشینها را دقیقاً به این دلیل نگهداری میکنند که اکثر ساختهای پیچیده به هر دو قابلیت نیاز دارند.
برای تعیین اینکه کدام فرآیند خمشی برای یک قطعه یا کاربرد معین مناسب است از معیارهای زیر استفاده کنید: