I. المقدمة

تُعد معالجة الصفائح المعدنية عملية شاملة لتشكيل المواد على البارد، عادة للمقاطع التي يقل سمكها عن 6 مم، مثل الفولاذ والألمنيوم والنحاس وغيرها من الألواح المعدنية. الميزة المميزة لمعالجة الصفائح المعدنية هي تناسق السماكة في نفس الجزء.

مكبس الثني نصف قطر الانحناء، خصم الانحناء،, سماحية الانحناء, ، وعامل K هي معلمات أساسية في معالجة الصفائح المعدنية.

تشمل التقنيات المستخدمة في صناعة تشكيل المعادن القص، الثقب/القطع/الدمج، الثني، الطي، اللحام، التثبيت بالمسامير، الوصل، والتشكيل، مثل صناعة هيكل السيارة.

يتضمن ثني الصفائح المعدنية تغيير زاوية اللوح المعدني، مثل ثنيه على شكل V أو U. هناك طريقتان بشكل عام لثني الصفائح المعدنية: الثني بالقالب، المستخدم للهياكل المعقدة ذات الحجم الصغير والمعالجة الكمية المحدودة، و مشاكل الثني باستخدام مكبس الكبح (Press Brake), ، المستخدم للهياكل الأكبر أو الإنتاج المحدود.

II. ما هو نصف قطر الانحناء في الصفائح المعدنية؟

2.1 التعريف

يشير نصف قطر الانحناء إلى المسافة من محور الانحناء إلى سطح اللوح أو القضيب عند ثنيه — ويُشار إليه عادة بأنه نصف القطر الداخلي.

يُعتبر هذا المنحنى الداخلي ضروريًا لكل من السلامة الهيكلية والجودة الشكلية للقطعة النهائية. نصف قطر الانحناء الخارجي يساوي عادة نصف القطر الداخلي زائد سماكة اللوح.

• نصف قطر الانحناء الداخلي (Ir): هو الانحناء في الجانب الداخلي من الثني، ويُستخدم كنقطة مرجعية أساسية لجميع الحسابات اللاحقة، مثل حساب سماحية الانحناء وتحديد عامل K.
• نصف قطر الانحناء الخارجي (Or): يساوي نصف القطر الداخلي زائد سماكة المادة (T)، أو Or = Ir + T.

بينما يتحدث الناس غالبًا عن نصف قطر الانحناء، فإن مفهومين أساسيين — وغالبًا ما يُخلط بينهما — يحددان ما إذا كان التصميم سينجح أو يفشل:

(1) نصف قطر الانحناء الأدنى

وهو الحد الفيزيائي للمادة: أصغر نصف قطر انحناء داخلي يمكن الوصول إليه دون حدوث تشققات أو كسور في السطح الخارجي.

تُحدد قيمته من خلال ليونة المادة وصلابتها وسماكتها. دفع هذا الحد يشبه السير على حافة منحدر — قد يكون ذلك ممكنًا فعليًا، لكنه يخلق تركيزات شديدة للإجهاد عند الانحناء، مما يؤدي إلى نقاط ضعف هيكلية خفية مهيأة للفشل المستقبلي.

(2) نصف قطر الانحناء الأمثل

نصف قطر الانحناء الأمثل يعكس الإتقان الحقيقي للحرفة — توازن بين الجودة، القوة الهيكلية، الاستقرار البعدي، والكفاءة الاقتصادية. غالبًا ما يضع الإجماع الصناعي هذه النقطة المثالية عند Ir ≈ T تقريبًا.

عند هذه النسبة، يكون توزيع الإجهاد عبر الطبقات الداخلية والخارجية أكثر اتساقًا، وتظل عملية الانحناء مستقرة، ويُقلل الارتداد الزنبركي، وتكون ثبات الزاوية في أفضل حالاته. اختيار هذا القطر الأمثل لا يتعلق فقط بجعل العملية تعمل — بل بجعلها صحيحة، مما يؤثر مباشرة على موثوقية المنتج وربحيته.

2.2 لماذا يعد نصف قطر الانحناء مهمًا

نصف قطر الانحناء أكثر بكثير من كونه قياسًا هندسيًا بسيطًا؛ فهو عامل أساسي يؤثر في التصميم، وإمكانية تنفيذ العملية، وكفاءة التكلفة من الأساس.

(1) شريان الحياة للجودة

اختيار نصف قطر الانحناء هو فعليًا تعهد بجودة منتجك.

نصف القطر غير المناسب هو أصل عدد لا يحصى من المشكلات: صغير جدًا، وستواجه خطر التشقق؛ كبير جدًا، وستظهر التجاعيد؛ غير متسق، وستواجه فوضى في الأبعاد وكوارث في التجميع. نصف القطر المختار جيدًا يوزع الإجهاد بالتساوي، محافظًا على القوة، بينما يعمل الانحناء الحاد كمضخم للإجهاد — وغالبًا ما يصبح أول نقطة فشل تحت الاهتزاز أو التحميل.

(2) رافعة التكلفة

هامش الربح لديك غالبًا ما يختبئ في أنصاف أقطار الانحناء. توحيد أنصاف أقطار الانحناء في تصميماتك يسمح بإعادة استخدام أقصى للأدوات الموجودة، مما يجنبك الحاجة إلى أدوات ضغط وقوالب مكلفة ومخصصة لقلة من الأجزاء الفريدة.

هذا لا يقلل فقط من تكاليف الأدوات، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من وقت التوقف الناتج عن تبديل القوالب وأدوات الضغط — وهو أحد أكبر التكاليف الخفية في التصنيع الحديث.

علاوة على ذلك، يساعد نصف القطر العقلاني في تقليل معدلات الهدر، مما يوفر المواد، والعمالة، والطاقة.

(3) إمكانية العملية

نصف قطر الانحناء يحدد الخط الفاصل بين الرؤية الإبداعية والتنفيذ العملي. إنه أول “حارس بوابة” لتحديد ما إذا كان يمكن لمفهوم المصمم أن يغادر شاشة التصميم ويصل إلى أرض المصنع.

على سبيل المثال، الفولاذ عالي القوة أقل ليونة بكثير من الألمنيوم الطري، مما يعني أنه يتطلب نصف قطر انحناء أكبر بكثير ليُشكّل بأمان. أي تصميم يتجاهل هذه الحقائق الفيزيائية — بغض النظر عن مدى ذكائه — سيبقى رسمًا غير قابل للتنفيذ، وسيُلغى حتمًا في مرحلة الإنتاج.

2.3 المنطق الداخلي لنصف قطر الانحناء

للتمكن فعليًا من إتقان نصف قطر الانحناء، يجب أن تفهم علاقته الجوهرية بمفهومين أساسيين آخرين: نصف قطر الانحناء، عامل K (المحور المحايد)، ومقدار السماح بالانحناء — التي تشكل معًا "المثلث الذهبي" المتكامل."

(1) نصف قطر الانحناء – “السبب”

هذا هو مدخل التصميم — نقطة البداية. نصف قطر الانحناء الداخلي (Ir) يُختار بناءً على الوظيفة، والقوة، والجماليات. هذا القرار الهندسي يشكل بداية سلسلة المنطق بأكملها.

(2) عامل-K / المحور المحايد – “الجسر”

عندما ينحني المعدن، يتمدد السطح الخارجي بينما ينضغط السطح الداخلي. وبينهما يقع المحور المحايد — وهو مستوى، من الناحية النظرية، لا يتغير طوله.

في الواقع، لأن الضغط أسهل من الشد، ينتقل المحور المحايد من منتصف السُمك تمامًا (الموضع النظري ‎50%‎) نحو الجانب الداخلي للانحناء. يكمّن دور عامل-K في تحديد مقدار هذا الانتقال، ليكون بمثابة الجسر بين نية التصميم والحقيقة الفيزيائية.

يُعرَّف على أنه النسبة بين المسافة من المحور المحايد إلى السطح الداخلي (t) إلى إجمالي سُمك المادة (T):‏ K = t / T.

(3) بدل الانحناء – “النتيجة”

هذه هي النتيجة النهائية التي توجه عملية الإنتاج. بمجرد أن نعرف نصف قطر الانحناء (Ir) ونستخدم عامل-K لتحديد موقع المحور المحايد، يمكننا حساب الطول القوسي الفعلي بدقة على طول الطبقة المحايدة في منطقة الانحناء — وهو بدل الانحناء (BA).

الصيغة هي: BA = الزاوية × (π/180) × (Ir + K × T)

منطق المثلث الذهبي واضح تمامًا: نصف قطر الانحناء (السبب)، مع فيزياء انحناء المادة (كما يوضحها جسر عامل-K)، يحدد في النهاية بدل الانحناء (النتيجة) لضمان دقة مقاس البليانك.

جدول بدل الانحناء يمكن أن يكون أداة لا تقدر بثمن لتوفير الوقت وضمان الدقة.

III. ما الذي يحدد نصف قطر الانحناء في الصفائح المعدنية؟

تؤثر العديد من العوامل على نصف قطر الانحناء الممكن تحقيقه في الصفائح المعدنية، بما في ذلك قوة المادة وسُمكها وعرض فتحة القالب وسعة مكبس الثني.

3.1 خصائص المادة

تؤثر خصائص المادة التي يتم ثنيها بشكل كبير على نصف قطر الانحناء الممكن تحقيقه. تشمل الخصائص الأساسية مقاومة الخضوع والصلادة والمرونة ونوع المادة.

3.1.1 التغيرات في نصف قطر الانحناء حسب نوع المادة:

3.1.2 تأثير الخصائص الميكانيكية:

(1) اللدونة

فكر في هذا كـ “مرونة” المادة. المواد ذات اللدونة العالية (مثل الألمنيوم الطري أو الفولاذ منخفض الكربون) تتصرف مثل غصن الصفصاف المرن، إذ يمكنها تحمل أنصاف أقطار انحناء صغيرة جدًا دون أن تتشقق.

(2) القوة

يشمل ذلك مقاومة الخضوع (النقطة التي يبدأ فيها التشوه الدائم) وقوة الشد (النقطة التي يحدث عندها الكسر). المواد عالية القوة (مثل الفولاذ عالي المقاومة والفولاذ المقاوم للصدأ) تشبه غصنًا صلبًا وهشًا؛ إذ يتطلب ثنيها قوة أكبر بكثير، ولمنع الطبقة الخارجية من الانكسار تحت الشد، يلزم نصف قطر انحناء أكبر وأكثر لطفًا. أما المواد اللدنة مثل الألمنيوم أو الفولاذ منخفض الكربون فيمكن ثنيها إلى أنصاف أقطار أصغر دون التأثير على متانتها.

(3) الصلادة

المواد ذات الصلادة العالية تميل إلى أن تكون أقل لدونة، مما يزيد من خطر التشقق عند الثني بنصف قطر صغير.

(4) المرونة (معامل يونغ)

المواد ذات المرونة المنخفضة تُظهر ارتدادًا نابضيًا أقل، مما يجعل تشكيلها إلى أنصاف أقطار صغيرة أسهل.

(5) اتجاه الحبيبات

إليك تفصيل يميز المحترفين الحقيقيين عن العاملين العاديين: اتجاه الحبيبات. أثناء الدرفلة، تتمدد البلورات الداخلية للصفائح المعدنية، مما يخلق اتجاهًا غير مرئي مشابهًا لاتجاه ألياف الخشب. يمكن أن يؤثر الارتباط بين خط الانحناء واتجاه الحبيبات بشكل عميق على النتيجة.

1) عبر اتجاه الحبيبات (الانحناء العمودي): هذه هي الممارسة المثلى. عندما يكون خط الانحناء عموديًا على اتجاه الحبيبات، يتوزع الإجهاد بالتساوي عبر عدد لا يحصى من الحبيبات، مما ينتج عنه صلابة مثالية. يتيح هذا تحقيق نصف قطر انحناء أصغر وأكثر اتساقًا مع الحد الأدنى من خطر التصدع.

2) مع اتجاه الحبيبات (الانحناء الموازي): هذا خيار عالي المخاطر. عندما يسير خط الانحناء بالتوازي مع اتجاه الحبيبات، يتركز الإجهاد على عدد قليل من الحدود الضعيفة للحبيبات، مما يجعلها تتمزق بسهولة مثل الورق وتنتج شقوقًا على الجزء الخارجي من الانحناء.

إذا كانت قيود التصميم تجعل هذا الأمر لا مفر منه، يجب التعويض بنصف قطر انحناء أكبر (عادة على الأقل 1.5× من سمك المادة) لتقليل المخاطر — رغم أن ذلك يزيد مباشرة من قيود التصميم وتكاليف التصنيع.

3.1.3 إرشادات خاصة بالمادة:

تقدم هذه الإرشادات نقطة انطلاق قوية. للحصول على مواصفات تقنية أكثر تفصيلاً وقدرات الأدوات لمواد مختلفة، ندعوك لاستكشاف صفحتنا الرسمية. الكتيبات.

3.2 سمك المادة

(1) العلاقة بين السمك ونصف قطر الانحناء

سماكة المادة هي العامل الأكثر مباشرةً والأساسي الذي يؤثر على نصف قطر الثني. تشكل هذه العلاقة الأساس لجميع حسابات الثني.

يمكن تلخيص العلاقة بين السماكة ونصف قطر الثني كما يلي:

• بالنسبة للمواد التي تقل سماكتها عن 6 مم، يكون نصف قطر الثني عادةً مساويًا لسماكة المادة.
• بالنسبة للمواد التي تتراوح سماكتها بين 6 مم و12 مم، يكون نصف قطر الثني عادةً من 1.25 إلى 1.5 ضعف السماكة.
• بالنسبة للمواد التي تزيد سماكتها عن 12 مم، يكون نصف قطر الثني عادةً من 2 إلى 3 أضعاف السماكة.

(2) نسبة نصف القطر إلى السماكة

تنص قاعدة “1T” الشائعة الاستخدام على أن نصف قطر الثني الداخلي المثالي (Ir) يساوي سماكة المادة (T). تحظى هذه القاعدة بتقدير كبير لأنها توازن بشكل مثالي الإجهادات الشد والضغط عبر منطقة الثني عندما يكون Ir ≈ T، مما ينتج عنه عملية ثني سلسة ومستقرة بزاوية دقيقة وتراجع نابضي منخفض.

ومع ذلك، هذه القاعدة ليست عالمية. في بعض الحالات، يجب التخلي عن الإرشاد العام لصالح الحسابات الدقيقة أو اختبارات الثني:

1) المواد ذات الألواح السميكة

بالنسبة للألواح السميكة (مثل تلك التي تزيد عن 6 مم)، يكون الفرق في التشوه بين الطبقات الداخلية والخارجية كبيرًا. سيؤدي نصف قطر 1T إلى تركّز إجهاد مدمر. عادةً يجب زيادة نصف القطر إلى 1.5× أو 2× أو حتى 3× من السماكة لضمان التشكيل الآمن.

2) المواد عالية القوة

بالنسبة للمواد عالية القوة أو الصلبة ذات المطيلية المنخفضة، فإن حتى الصفائح الرقيقة لا يمكنها تحمل ثنيًا حادًا من نوع 1T وتتطلب نسبة R/T أكبر.

3) متطلبات الدقة العالية

بالنسبة للأجزاء ذات التفاوت المقاس بالميكرونات، قد يؤدي استخدام نصف قطر تقريبي إلى أخطاء غير مقبولة. في مثل هذه الحالات، يجب حساب طول النمط المسطح بدقة باستخدام صيغ سماحية الثني بناءً على عامل K.

3.3 عرض فتحة القالب

إن عرض فتحة القالب في آلة الثني (ويُسمى أيضًا عرض قالب V) له تأثير كبير على نصف قطر الثني. ينتج عن فتحة قالب V الأكبر نصف قطر ثني أكبر، بينما تؤدي الفتحة الأصغر إلى نصف قطر ثني أضيق.

(1) عرض أخدود V

في عملية الثني بالهواء الشائعة الاستخدام، يعتبر عرض فتحة قالب V العامل الأكثر أهمية في تحديد نصف قطر الثني الداخلي.

إحدى الإرشادات المجربة هي أن يكون عرض فتحة قالب V مساوياً لثمانية أضعاف سماكة المادة (V = 8 × T). ينطبق ذلك أساسًا على الفولاذ منخفض الكربون بقوة شد تبلغ حوالي 450 نيوتن/مم².

بالنسبة للمواد الأخرى، يجب تعديل هذا العامل: غالبًا ما يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ معاملًا بقيمة 10 أو 12، بينما يعمل الألمنيوم الطري جيدًا بمعامل 6.

في الثني الهوائي، يتكوّن نصف قطر الثني الداخلي “في الهواء” فوق القالب على شكل حرف V، ويكون تقريباً نسبة ثابتة من عرض القالب على شكل V.

تعود هذه النسبة إلى المبادئ الفيزيائية: بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون، تبلغ حوالي 16–17%، وبالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ حوالي 20–22%. عملياً، يعني هذا أنه يمكنك “برمجة” نصف قطر الثني المطلوب بشكل فعال من خلال اختيار عرض القالب على شكل V بعناية.

(2) نصف قطر رأس الأداة الضاغطة

يختلف دور نصف قطر رأس الأداة الضاغطة بشكل كبير اعتماداً على طريقة الثني التي تختارها:

1) في الثني الهوائي:

يكون دوره هنا ثانوياً. طالما أن نصف قطر رأس الأداة الضاغطة لا يزيد عن النصف قطر الذي يتشكل طبيعياً من فتحة القالب على شكل V، فإن نصف قطر الثني النهائي سيُحدد بواسطة عرض القالب. ولكن احذر: إذا كان نصف قطر رأس الأداة الضاغطة صغيراً جداً—خصوصاً إذا انخفض عن حد حرج يبلغ 63% من سمك المادة—فإنها تتوقف عن العمل كأداة تشكيل وتبدأ بالتصرف مثل شفرة تقطع في المادة. يمكن أن يترك هذا علامات غير جميلة ويخلق تركيزات إجهاد خطيرة.

2) في الثني السفلي والتطريق (التكوين بالقوة):

يكون تأثيرها حاسماً. في كلتا الطريقتين، يتم دفع الأداة الضاغطة بقوة داخل المادة، مما يجبرها على مطابقة شكل الأداة تماماً. ونتيجة لذلك، يكون نصف قطر الثني الداخلي النهائي مطابقاً تماماً لنصف قطر رأس الأداة الضاغطة.

(3) التأثيرات الديناميكية لتآكل الأدوات

الأدوات ليست دائمة. مع مرور الوقت، يتآكل رأس الأداة الضاغطة ونصف قطر الكتف في القالب حتماً أثناء الاستخدام. يؤدي هذا التآكل تدريجياً إلى زيادة نصف قطر الأدوات الفعّال. والنتيجة المباشرة؟ باستخدام نفس البرنامج والمعاملات، قد تنحرف الأجزاء المنتجة اليوم عن حدود التفاوت في الأسبوع المقبل بسبب هذا التغير الهادئ والمتزايد في نصف القطر—وهي مشكلة “زحف” جودة دقيقة ولكن شائعة في الإنتاج طويل الأمد.

لمعالجة ذلك، نفّذ برنامج صيانة وقائية وتحقق بانتظام من أنصاف الأقطار الحرجة باستخدام مقاييس نصف القطر أو أجهزة قياس الشكل. يجب إعادة طحن الأدوات المتآكلة أو استبدالها إذا تجاوزت الحدود المقبولة. وفي مكابح الضغط CNC المتقدمة، يمكن للمشغلين المهرة أيضاً تطبيق تعويض فوري—مثل ضبط عمق الاختراق بدقة—لمعادلة التآكل المعروف.

3.4 الإجهادات الانضغاطية والشدية

أثناء الثني، يخضع لوح الفولاذ لإجهادات انضغاطية وشدية، والتي تؤثر أيضاً على نصف قطر الثني في مكبح الضغط.

يتم ضغط الجزء الداخلي من المحور المحايد، مما يخلق مقاومة للانضغاط، بينما يتم شد الجزء الخارجي من المحور المحايد، مما ينتج مقاومة شدية. بعد تحرير قطعة العمل، تؤدي الإجهادات الانضغاطية والشدية المتبقية إلى ارتداد نابض، مما يزيد زاوية الثني النهائية.

تميل المواد الأصعب والأكثر سماكة إلى حدوث ارتداد أكبر، وتتطلب ثنياً زائداً لتحقيق الزاوية النهائية الأصغر المقصودة.

3.5 نصف قطر رأس الأداة الضاغطة

يحدد نصف قطر رأس الأداة الضاغطة كيفية تشكّل المادة أثناء الثني وكيفية تفاعلها مع القالب. كلما أمكن ذلك، طابق نصف قطر رأس الأداة الضاغطة مع نصف القطر الداخلي الطبيعي الناتج عن فتحة القالب على شكل V لتحقيق زوايا متسقة وتقليل تآكل الأدوات.

(1) نصف قطر رأس الأداة الضاغطة المثالي:

يجب أن يكون نصف قطر الأداة الضاغطة على الأقل 63% من سمك المادة لمنع تركيز الإجهاد المفرط، والذي يمكن أن يتلف الأداة وقطعة العمل.

على سبيل المثال، لورقة بسماكة T = 4 مم، يجب أن يكون نصف قطر طرف الثاقب الأدنى:

(2) التفاعل مع خصائص المادة:

• إذا كان نصف قطر طرف الثاقب صغيرًا جدًا، فقد يخترق المواد الصلبة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يسبب عيوبًا في السطح أو تآكلًا مبكرًا للأداة.
• إذا كان كبيرًا جدًا، فقد يتداخل مع نصف قطر الانحناء الطبيعي، مما يؤدي إلى نتائج غير متسقة.

أفضل الممارسات:

بقدر الإمكان، طابق نصف قطر طرف الثاقب مع نصف القطر الداخلي الطبيعي الناتج عن فتحة القالب على شكل V لضمان زوايا متسقة وتآكل أدنى للقالب.

3.6 طرق الثني

طريقة الثني المحددة المختارة لها تأثير مباشر على نصف قطر الانحناء المتحقق. في عمليات مكابس الثني، هناك تقنيتان رئيسيتان: الثني بالهواء والثني السفلي، ولكل منهما خصائص مميزة تؤثر على نصف القطر.

(1) الثني بالهواء

تتصل الورقة فقط بحواف الثاقب والقالب، لذا فإن نصف قطر الانحناء يعتمد بدرجة أقل على هندسة الثاقب والقالب، وسماكة المادة، وإعدادات مكبس الثني. يسمح بمجموعة من أنصاف الأقطار لكنه يتطلب تعويضًا لارتداد الزنبرك.

(2) الثني السفلي

يجبر المادة على الاستقرار بالكامل مقابل القالب، مما ينتج نصف قطر انحناء دقيقًا ومتسقًا بحدود صارمة. تفرض هذه الطريقة متطلبات أعلى على قوة الكبس وضغط الأدوات، مما يجعلها مثالية للنتائج الدقيقة والقابلة للتكرار.

(3) الطبع بالقوة (Coining)

تُطبّق ضغطًا عاليًا جدًا لدفع طرف الثاقب إلى داخل المادة، مما يحقق أدق نصف قطر للانحناء. وهي طريقة كثيفة الموارد تُستخدم لأنصاف الأقطار فائقة الدقة ولتقليل ارتداد الزنبرك إلى أدنى حد.

التفاعل مع خصائص المادة:

• إذا كان نصف قطر رأس الثاقب صغيرًا جدًا، فقد يخترق المواد الصلبة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يسبب عيوبًا سطحية أو تآكلًا مبكرًا للأداة.
• أما إذا كان كبيرًا جدًا، فقد يهيمن على نصف قطر الانحناء الطبيعي، مما يؤدي إلى نتائج غير متناسقة.

أفضل الممارسات:

• طابق نصف قطر رأس الثاقب قدر الإمكان مع نصف القطر الداخلي الطبيعي الناتج عن فتحة القالب بشكل V لضمان زوايا متسقة وتقليل التآكل على الأدوات.

رابعًا. حساب نصف قطر الانحناء في مكبس الثني

و قاعدة الثمانية أضعاف هي دليل عام لتحديد فتحة القالب على شكل V، وتشير إلى أن فتحة القالب يجب أن تكون 8 أضعاف سُمك المادة. ومع ذلك، لا توجد صيغة دقيقة لتحديد نصف قطر الانحناء المثالي للصفائح المعدنية، ولكن في ظل ظروف قوة محددة، يمكن تقدير نصف قطر الانحناء ليكون مساويًا لسُمك اللوح.

من المهم ملاحظة أن تغييرات سُمك المادة ستؤثر على دقة هذا التقدير. قد تتراوح فتحة القالب على شكل V من 6 إلى 12 ضعف سُمك المادة. يرتبط نصف قطر الانحناء ارتباطًا وثيقًا بسُمك المادة. بالنسبة للمادة التي يقل سُمكها عن 6 مم، يكون نصف قطر الانحناء مساويًا لسُمك المادة.

بالنسبة لسماكات المواد الأكبر من 6 مم وأقل من 12 مم، يكون نصف قطر الانحناء عادةً 1.5 ضعف سُمك المادة. أما بالنسبة لسماكات المواد الأكبر من 12 مم، فيكون نصف قطر الانحناء حوالي 3 أضعاف سُمك المادة.

يمكن حساب نصف قطر الانحناء في مكبس الثني باستخدام الصيغة التالية، وجميع القيم بالملليمترات:

• R هو نصف قطر الانحناء
• V هو عرض فتحة القالب على شكل V
• MT هو سُمك المادة

على سبيل المثال، إذا كان عرض فتحة الـ V هو 50 مم وسماكة المادة 5 مم، فسيكون نصف قطر الانحناء كما يلي:

من المهم أن تضع في اعتبارك أن هذه مجرد إرشادات تقريبية وهناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على نصف قطر الانحناء، مما يجعل من الصعب تحديد رقم دقيق.

عندما تكون سماكة الصفيحة مساوية لنصف قطر الانحناء، يتم تحقيق نصف قطر الانحناء المثالي. يكون الانحناء الذي يتكون بهذا النصف قطر متناسقاً في الزاوية والحجم ويتميز بأقل ارتداد مرن ممكن.

5.1 ما هو الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء في عمليات الثني باستخدام مكبس الفرامل؟

إذا كان نصف قطر الانحناء أصغر، فسيكون الإجهاد على الجزء الخارجي من الانحناء أكبر وستزداد قوة الشد. سيتم تشوه اللوح أو تشققه أو انكساره أثناء الثني. لتجنب هذه المشكلات، يجب الانتباه إلى الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء.

نظرًا لاختلاف طرق الثني وخصائص القوالب والمواد، قد تمتلك القطع المختلفة أنصاف أقطار دنيا مختلفة للانحناء، ومن الصعب حساب القيمة الدقيقة. ومع ذلك، من أجل الحصول على قطعة مثنية مثالية قدر الإمكان، يجب ضبط نصف القطر الداخلي ليكون قريبًا قدر الإمكان من سماكة اللوح.

لاختيار ألواح ذات قابلية عالية للسحب، فكلما زادت مقاومة الشد والصلابة للمادة، زاد نصف القطر المطلوب.

5.2 ما هو التعبير الحسابي لمقدار خصم الانحناء وبدل الانحناء؟

يشير خصم الانحناء إلى مقدار التمدد الذي يحدث أثناء عملية الثني. يتم حسابه على أنه الفرق بين الطول الكلي للحافة والطول الكلي المسطح.

المعطيات:

• المادة: فولاذ مقاوم للصدأ
• السماكة (T): 2 مم
• نصف قطر الانحناء الداخلي (R): 3 مم
• زاوية الانحناء (A): 90°
• عامل K (K): 0.44

الحساب خطوة بخطوة:

(1) حساب بدل الانحناء (BA)

الصيغة الخاصة ببدل الانحناء هي:

بإدخال القيم:

(2) حساب التراجع الخارجي (OSSB)

الصيغة الخاصة بالتراجع الخارجي هي:

بإدخال القيم:

OSSB=3+2
OSSB=5 مم

(3) حساب خصم الثني (BD)

الصيغة الخاصة بخصم الثني هي:

بإدخال القيم:

(4) الملخص:

• بدل الانحناء (BA): 6.1 مم
• التراجع الخارجي (OSSB): 5 مم
• خصم الانحناء (BD): 3.9 مم

(5) التطبيق:

لتحقيق انحناء بزاوية 90° مع نصف قطر انحناء داخلي قدره 3 مم على صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة 2 مم، تحتاج إلى ضبط خصم الثني على 3.9 مم أثناء عملية الثني. هذا يعني أنك بحاجة إلى ثني الصفيحة أكثر بمقدار 3.9 مم للتعويض عن الارتداد بعد الثني، مما يؤدي في النهاية إلى تحقيق زاوية الانحناء المطلوبة وهي 90°.

(6) مثال عملي:

افترض أن لديك قطعة من الصفائح المعدنية تحتوي على ضلعين، كل منهما بطول 40 مم، وقاعدة بطول 100 مم. الطول الإجمالي قبل الثني هو:

بعد أخذ خصم الثني في الاعتبار:

لذلك، يجب أن يكون طول النمط المسطح 172.2 مم لتحقيق الأبعاد المطلوبة بعد الثني. الجزء الخامس: الأخطاء الشائعة والتطبيقات المتقدمة في تشغيل ماكينة الثني الهيدروليكية.

Ⅴ. الأخطاء الشائعة والتقنيات المتقدمة

5.1 الأخطاء الشائعة

(1) اختيار نصف قطر انحناء صغير جدًا

أحد الأخطاء الشائعة في تشغيل مكبس الثني هو اختيار نصف قطر انحناء صغير جدًا بالنسبة للمادة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشققات أو كسور أو تشوه دائم، مما يضعف السلامة الهيكلية والمظهر الجمالي للمنتج.

لتفادي هذه المشكلة:

1) راجع نسبة الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء إلى سماكة المادة، وضع في الاعتبار اتجاه الألياف — إذ أن الثني بعكس اتجاه الألياف يزيد من خطر التشقق.

2) استخدم جدول سماح الانحناء أو أدوات برمجية (مثل جداول قوة الثني بالهواء) لتحديد نصف قطر الانحناء المناسب.

(2) وضع الميزات بالقرب الشديد من خط الانحناء

تتعرض الثقوب أو الشقوق أو الأخاديد الموضوعة بالقرب الشديد من خط الانحناء غالبًا للتشوه أثناء عملية الثني. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إضعاف المادة أو جعل هذه الميزات غير صالحة للاستخدام.

للوقاية من ذلك:

1) ضع الميزات على بعد لا يقل عن ثلاثة أضعاف سماكة المادة مضافًا إليها نصف قطر الانحناء من خط الانحناء.

2) إذا كان لا بد من وضعها أقرب، فقم بتكبير الفتحات أو أعد تصميم الجزء لتقليل التشوه.

(3) تباعد الإزاحات بشكل غير صحيح

يمكن أن تؤدي الإزاحات أو الانبعاجات الموضوعة بالقرب الشديد من بعضها إلى تداخل الأدوات أو تشوه المادة، مما يعقد عملية الثني ويزيد من التكاليف بسبب الحاجة إلى أدوات خاصة.

لتجنب ذلك:

ارجع إلى إرشادات التباعد القياسي للإزاحات، واستشر مهندسًا للحصول على حلول مخصصة عند الضرورة.

(4) تجنب تصميم الحواف الضيقة

يمكن أن تؤدي الحواف الضيقة جدًا إلى انحناءات غير دقيقة وتشوه في الجزء وحتى تلف الأدوات. كما تجعل الحواف الضيقة من الصعب الحفاظ على تلامس ثابت مع الأدوات أثناء الثني.

لتقليل مثل هذه المخاطر:

1) تأكد من أن عرض الحافة لا يقل عن أربعة أضعاف مجموع سماكة المادة ونصف قطر الانحناء.

2) إذا كانت هناك حاجة إلى عرض أصغر، فكر في تقليم الحافة بعد عملية الثني.

(5) ضمان توافق المادة مع أدوات التشغيل

يمكن أن يؤدي استخدام مزيج خاطئ من المادة وأدوات التشغيل إلى تحميل مفرط على مكبس الثني، أو حدوث انحناءات غير دقيقة، أو تلف الأدوات. على سبيل المثال، يمكن أن يتسبب نصف قطر رأس الثقب الحاد جدًا بالنسبة للمادة في حدوث تشققات.

للوقاية من ذلك:

طابق نصف قطر رأس الثقب مع سمك المادة، واختر الأدوات المناسبة لنوع المادة والهندسة المطلوبة للانحناء.

(6) وضع المادة بشكل غير صحيح

يمكن أن يؤدي وضع المادة بشكل غير صحيح إلى انحناءات غير دقيقة، أو نتائج غير متساوية، أو هدر في المادة. تكون هذه المشكلة أكثر وضوحًا عند التعامل مع الحواف القصيرة أو الأشكال المعقدة.

لضمان الدقة:

1) حافظ على التلامس الكامل بين المادة والأداة طوال عملية الثني.

2) استخدم قالب V أصغر للحواف القصيرة، أو قم بتقليمها بعد الثني إذا لزم الأمر.

(7) تجاهل التعويض عن الارتداد

الارتداد — ميل المادة إلى العودة جزئيًا إلى شكلها الأصلي بعد الثني — غالبًا ما يُغفل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى أجزاء لا تتوافق مع المواصفات المطلوبة.

لمعالجة ذلك:

1) افهم مرونة المادة واضبط زاوية الثني وفقًا لذلك.

2) استخدم تقنيات الثني الزائد أو أدوات تشغيل متخصصة (مثل قوالب الطي الكامل) لمواجهة الارتداد بفعالية.

5.2 استراتيجيات ثني المواد الصعبة والأشكال المعقدة

غالبًا ما تفشل الطرق القياسية عند مواجهة “العملاء الأصعب” — المواد المتطرفة والهندسيات شديدة التعقيد. في مثل هذه الحالات، تحتاج إلى استراتيجيات مخصصة على مستوى الخبراء، كما لو أنك تجري عملية جراحية دقيقة مصممة خصيصًا لكل تحدٍ فريد.

(1) الصفائح السميكة والصلب عالي المقاومة

تشمل التحديات المتعلقة بهذه المواد قوى ثني هائلة، وارتدادًا شديدًا، وميلًا للتشقق تحت الإجهاد.

1) أنصاف الأقطار الكبيرة غير قابلة للتفاوض: تخلَّ عن فكرة استخدام أي نصف قطر أصغر من سمك المادة (T). استخدم نصف قطر للانحناء يعادل عدة مرات سمك المادة لتوزيع الإجهادات الداخلية المدمرة.

2) القوالب ذات الفتحات الواسعة ضرورية: تجاوز قاعدة “8×” لفتحات قوالب V. بالنسبة للفولاذ عالي المقاومة، قد تتطلب فتحات قوالب V أن تكون بعرض 12× إلى 16× من سمك المادة لتوفير المساحة الكافية والمرونة اللازمة للتشوه.

3) التسخين المسبق هو ‘المهدئ’: تسخين أنواع معينة من الفولاذ إلى بضع مئات من درجات مئوية قبل الثني يمكن أن يقلل مؤقتًا من مقاومة الخضوع، مما يحسن الليونة بشكل كبير — مثل تهدئة وحش بري — ويمنع التشققات بفعالية.

4) الآلات عالية الحمولة والصلابة هي العمود الفقري: استخدم مكابس ذات حمولة كافية وهياكل عالية الصلابة (ويُفضل أن تحتوي على تعويض هيدروليكي للانحناء) للتعامل مع القوى الهائلة وضمان زوايا متناسقة على طول خط الثني بالكامل.

(2) الصفائح الرقيقة والمكونات الدقيقة

هنا، التحديات معكوسة — تجنب أي تشوه ولو بسيط أو تلف سطحي مع تحقيق دقة الأبعاد على مستوى الميكرون.

1) حماية السطح هي ‘القفاز الأبيض’: ضع طبقة واقية مقاومة للتآكل بين الأدوات واللوح، أو استخدم مواد ناعمة مثل البولي يوريثين في القالب السفلي. هذا يمنع ظهور العلامات على الألمنيوم أو صفائح الستانلس المصقولة أو الألواح المطلية — ويتم التعامل معها برقة كالأعمال الفنية الراقية.

2) أدوات صغيرة نصف القطر متخصصة هي ‘إبرة التطريز’: استخدم مكابس وقوالب مصقولة بدقة ذات نصف قطر صغير لتشكيل الحواف الصغيرة بدقة.

3) التحكم الدقيق في الضغط هو ‘التنفس’: استخدم مكابس سيرفو كهربائية أو هجينة عالية الدقة، قادرة على التحكم بالقوة والمشوار بمستوى الميكرون، لتطبيق ضغط خفيف يشبه ‘التنفس’ لثني الصفائح الرقيقة دون إتلافها.

(3) الأشكال U / Z / المقاطع المعقدة

التحديات الرئيسية هي الأخطاء التراكمية في الثنيات المتعددة، والارتداد غير المتوقع، والتداخل بين قطعة العمل والآلة نفسها.

1) محاكاة تسلسل العملية تحدد النجاح: تسلسل الثني هو العامل الحاسم. استخدم برامج متخصصة في البرمجة خارجية لإجراء محاكاة ثلاثية الأبعاد — مثل تخطيط خطوات لعبة الشطرنج — لاستعراض العملية مسبقًا ووضع المسار الأمثل الذي يتجنب التصادمات بين الجزء والآلة.

2) الأدوات المتخصصة هي “المفتاح”: غالبًا ما تتطلب ثنيات Z المعقدة استخدام مكبس عنق الإوزة لتجنب التداخل بمهارة مع الحواف المشكلة مسبقًا. أما الثنيات العميقة جدًا على شكل U فقد يلزم تنفيذها على مراحل متعددة أو باستخدام قوالب عالية جدًا مصنوعة حسب الطلب.

3) التحكم الدقيق في الارتداد هو جوهر العملية: في الأشكال المعقدة، يُحدث الارتداد من كل ثنية أخطاء في تموضع الثنية التالية، مما قد يؤدي إلى سلسلة من عدم الدقة. إن القياس والتعويض بدقة عن الارتداد في أول ثنية هو الخطوة المحورية التي تحدد نجاح العملية بأكملها.

5.3 المعايير الصناعية وأفضل الممارسات

يعتمد تقدم التقنيات المتطورة على معايير قوية وإجماع صناعي مشترك. هذه تلعب دور “الثقل الموازن” الذي يحافظ على الابتكار في مساره الصحيح.

بينما لا يوجد معيار عالمي موحد يحدد أنصاف أقطار الثني الدقيقة، توفر معايير طرق الاختبار التالية أساسًا علميًا لتحديد الحد الأدنى لنصف قطر الثني للمواد، وتعمل كمراجع تقنية موثوقة أثناء مرحلة التصميم لتقليل المخاطر:

(1) ISO 7438:2020

يحدد الطريقة العامة لاختبار الثني للمواد المعدنية، مما يتيح تقييمًا علميًا لقدرة المادة على تحمل التشوه البلاستيكي أثناء الثني دون حدوث تشقق.

(2) ASTM E290-14

معيار صادر عن منظمة ASTM International لاختبارات الثني الخاصة بليونة المواد المعدنية، ويُستخدم على نطاق واسع في أميركا الشمالية ويعد مرجعًا رئيسيًا لتقييم قابلية التشكيل.

(3) DIN 6935

معيار ألماني يعالج تحديدًا الثني البارد للمنتجات الفولاذية المسطحة، ويقدم إرشادات تفصيلية حول الحد الأدنى الموصى به لنصف قطر الثني لمختلف درجات ومواصفات سماكة الفولاذ. كان له تأثير كبير على التصنيع الأوروبي.

سادسًا. الأسئلة الشائعة

1. كيف يتم التحكم في ظاهرة الارتداد المرن في ثني نصف القطر؟

لإدارة الارتداد المرن في ثني نصف القطر، يجب فهم أن الارتداد هو ميل المعدن للعودة إلى شكله الأصلي بعد الثني. يمكن التقليل منه عن طريق حساب وتعويض الارتداد باستخدام معادلات وزوايا الثني وأدوات الحساب لتحديد زاوية الثني الزائدة المطلوبة. كما يمكن أن تساعد تعديلات الأدوات، مثل استخدام زوايا قوالب أضيق أو تصميمات محددة للسناد، في الحد من الارتداد.

يمكن أن تقلل تعديلات العملية مثل التشكيل الهوائي، وضبط ضغط الماسك، وإبطاء سرعة المكبس من ظاهرة الارتداد. تقنيات ما بعد الثني مثل عمليات الشد اللاحق والثني الزائد يمكن أن تصحح الانحرافات. تضمن هذه الطرق دقة الثني وجودة عالية في عمليات مكابس الثني.

2. ما هو الحد الأدنى لنصف قطر الثني لمختلف سماكات الصفائح المعدنية؟

يعتمد الحد الأدنى لنصف قطر الثني الداخلي عند تصميم أجزاء الصفائح المعدنية على المادة والسماكة. بالنسبة لسماكات تتراوح بين 1-6 مم، يكون عادة مساويًا للسماكة نفسها. كما يُستخدم سمك المادة لتحديد الحد الأدنى لعدد السنادات العليا.

وبالنسبة للسماكات من 6-12 مم، يكون حوالي 1.5 ضعف السماكة. ومن 12-25 مم، من 2 إلى 3 أضعاف السماكة. يحتاج الألمنيوم من 1 إلى 3 أضعاف، والفولاذ من 0.8 إلى 2.5 ضعف، والفولاذ المقاوم للصدأ من 2 إلى 4 أضعاف السماكة. تؤثر طريقة الثني وعرض فتحة القالب في هذه الإرشادات، حيث تتطلب المواد الأكثر صلابة أنصاف أقطار أكبر بسبب الارتداد المرن.

VII. الخاتمة

يلعب نصف قطر الثني دورًا حاسمًا في ثني الصفائح المعدنية، ويضمن نصف القطر الداخلي الصحيح جودة الثني لقطعة العمل. يمكن أيضًا استخدام نصف القطر الداخلي لحساب المعايير الأساسية مثل سماحية الانحناء و خصم الثني.

يمكن أن يؤدي نصف القطر الداخلي غير الصحيح إلى تشوه أو حتى كسر قطعة العمل. يقدم هذا المقال نظرة عامة على عملية ثني الصفائح المعدنية. يساعد استخدام مكبس الثني ADH في إنتاج قطع أكثر دقة. إذا كان لديك أي أسئلة حول الثني بنصف قطر كبير أو أي نوع آخر من ثني الصفائح المعدنية باستخدام مكبس الثني، فلا تتردد في التواصل.

إذا كانت لديك أي أسئلة حول ثني الصفائح المعدنية باستخدام مكبس الثني، من فضلك اتصل بنا.