الدقة في الحركة: التطورات في آلات الثني الصينية

ملخص

الطبق آلة ثني اللفة هي واحدة من المنتجات الثمانية الرئيسية لآلات التشكيل وتقع ضمن فئة آلات تصحيح الانحناء.

ال آلة ثني اللفة هي معدّات تشكيل معادن تستخدم مبدأ الدائرة ثلاثية النقاط لتشكيل صفائح معدنية. حركة ودوران أسطوانة العمل، التي تكون محاورها متوازية، تُنتج انحناءً مرنًا بلاستيكيًا مستمرًا للصفائح، مما يُؤدي إلى إنشاء شكل مُحدد مسبقًا ودقة عالية في قطعة العمل.

تعمل أسطوانة العمل كعنصر تشغيل رئيسي، حيث تُحوّل الطاقة الميكانيكية والهيدروليكية إلى طاقة حركية لتسهيل تغيير موضعها ودورانها. هذا يُسهّل ثني ولفّ الصفائح المعدنية إلى أجزاء منحنية أو أسطوانية أحادية أو متعددة الانحناءات، سواءً في حالة باردة أو متوسطة أو ساخنة.

بتعديل شكل الأسطوانة أو إضافة جهاز لفّ مخروطي، يُمكن تقييد تدفق المادة، وتغيير سرعة حركة الأجزاء المختلفة في قطعة العمل نفسها. يُتيح ذلك إنشاء أجزاء قوسية أو أسطوانية ذات أشكال انحناء أحادية أو متعددة، مثل القطع الناقص والمربع والأشكال غير المتماثلة.

يمكن استخدام طريقتين، هما الثني بالضغط والثني، لثني الصفائح المعدنية إلى أشكال بسيطة أو قوسية ذات انحناءات مفردة أو متعددة. تُجرى عملية الثني بالضغط باستخدام مكبس هيدروليكي أو مكبس ثني بمساعدة قالب، وتعتمد بشكل أساسي على الثني البلاستيكي العرضي. عملية الثني هي عملية متقطعة نقطة بنقطة أو مقطعية.

بالمقارنة مع ثني الضغط، فإن ثني الأسطوانة له المزايا التالية:

عملية الانحناء هي عملية انحناء مرن بلاستيكي مستمر مع كمية منخفضة من الارتداد وقوة شد محددة، مما يؤدي إلى تشكيل دقيق وانحناءات عالية الجودة وكفاءة عمل عالية.
يؤدي غياب تشكيل القالب إلى تقليل تكاليف التشغيل.
تتطلب عملية ثني الأسطوانة قوة ثني أقل مقارنة بعملية ثني المكبس، كما أن تكلفة آلة ثني الأسطوانة أقل من تكلفة المكبس الهيدروليكي.
مع إضافة المعدات المساعدة، يمكن أيضًا استخدام ثني اللفة لإنشاء أجزاء مخروطية وثني الأنابيب والمقاطع.
نتيجة لذلك، يتم استخدام آلة ثني لفة اللوحة على نطاق واسع في مختلف الصناعات مثل تصنيع الغلايات، وبناء السفن، والبترول، والكيميائية، والهيدروليكية، والهياكل المعدنية.

في الصين، تطورت آلات ثني اللفائف من الميكانيكية إلى الهيدروليكية، ثم إلى تقنية التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC). وقد شهدت تقنيات التحكم الهيدروليكي والآلي لآلات ثني اللفائف تحسنًا ملحوظًا في السنوات الأخيرة.

في تسعينيات القرن الماضي، شهدت آلات ثني الصفائح ذات التحكم الرقمي تطورًا سريعًا في الصين، وشهدت تحسينات مستمرة، وأصبحت أكثر نضجًا. كما اكتمل التحول من أتمتة الآلة الواحدة إلى خلية التصنيع المرنة.

يُعدّ الإنتاج الفعال والدقيق والكمي ركيزةً أساسيةً للحضارة الصناعية الحديثة. ويُعدّ تطوير معدات تصحيح الانحناء عالية الكفاءة والدقة والأمان والصديقة للبيئة والآلية والمرنة والذكية أمرًا بالغ الأهمية لتحسين مستوى صناعة المعدات في الصين، وتلبية احتياجات الشركات التنافسية، وتعزيز المنافع الاقتصادية.

الوضع الأساسي لآلات ثني اللفائف في الصين

2.1 الدور المهم لآلة ثني اللفة في صناعة تصنيع المعدات

يتزايد الطلب على آلات ثني الصفائح نتيجةً لتطور صناعات متنوعة، مثل صناعة الطيران، والأسلحة العسكرية، والسيارات، والقاطرات، ومعدات السكك الحديدية، والأجهزة، والعدادات، وبناء السفن، والصناعات الكيميائية، وأوعية الضغط، وعلم المعادن، والآلات الهندسية، والمكونات المعدنية. كما يتزايد الطلب على دقة ثني الصفائح.

تتطلب صناعة بناء السفن في الصين متطلبات أعلى فيما يتعلق بالوظائف والموثوقية والسلامة والأتمتة لآلات الانحناء العادية والبحرية ذات وظائف المركبات اللفيفة بسبب النمو السريع لصناعة التصنيع.

تتطلب صناعة الطاقة الكهربائية، والتي تشمل طاقة الفحم والطاقة الكهرومائية والطاقة النووية وطاقة الرياح التي تشجعها سياسة الطاقة النظيفة الوطنية، مجموعات كبيرة من آلات الانحناء لخطوط الأنابيب وأبراج الأعمدة.

يتزايد التوجه نحو أوعية الضغط الكبيرة الحجم وعالية المعايير في صناعات مثل النفط البحري، والغاز الطبيعي، والبتروكيماويات، والفحم. تُعد آلات دحرجة الصفائح الكبيرة الحجم، القادرة على تشكيل صفائح سميكة وعالية القوة، أساسية لإنتاج مفاعلات الهدرجة بسعة ألف طن، ومفاعلات تسييل الفحم بسعة ألفي طن، وخزانات الغاز الطبيعي الكروية بسعة 10,000 متر مكعب.

في المستقبل، ستزداد الحاجة إلى كفاءة الطاقة وتوفير المواد وتقليل القطع بشكل كبير. ومن المتوقع أن يزيد استخدام آلات ثني الصفائح كمعدات معالجة من الكفاءة بمقدار يتراوح بين 10 و40 ضعفًا، ويوفر أكثر من 601 طنًا و3 أطنان من المواد.

تُظهر البيانات أن 70% من إنتاج الفولاذ يحتاج إلى تشوه، وأن ثلثي الفولاذ المستخدم في صناعة تشكيل المعادن يحتاج إلى معالجة. لكل 10,000 طن من إعادة معالجة الصفائح والأنابيب والمقاطع، يلزم وجود آلة ثني أنابيب واحدة، وآلة ثني لفات واحدة، وآلة ثني لفات واحدة للمقاطع.

2.2 الوضع الحالي لآلة ثني لفات الصفائح

في السنوات الأخيرة، شهدت صناعة آلات ثني اللفائف في الصين نموًا ملحوظًا، وتحسّنت قدراتها التصنيعية، مما كان له أثرٌ كبيرٌ على تحسين مستوى تصنيع المعدات ودفع عجلة التصنيع في الصين.

1) الأنواع والميزات الرئيسية لآلة ثني لفات الصفائح

يمكن تصنيف آلات ثني الألواح إلى عدة فئات بناءً على عوامل مختلفة:

عدد بكرات العمل: بكرتين، أو ثلاث بكرات، أو أربع بكرات، أو بكرات متعددة
ترتيب الأسطوانة: متماثل أو غير متماثل
موضع محور الأسطوانة: أفقي أو رأسي
وضع ضبط الأسطوانة: ضبط لأعلى أو ضبط لأسفل
وضع القيادة الرئيسي: ميكانيكي أو هيدروليكي
وضع نقل الأسطوانة: محرك علوي، محرك سفلي، أو محرك كامل
نوع جسم المحمل: مفتوح أو مغلق (بحري)
الوظيفة: مشتركة أو متعددة الأغراض
طريقة الدرفلة: الدرفلة الباردة، الدرفلة الساخنة، أو الدرفلة الدافئة
وضع التحكم: التحكم في التيار القوي، أو التحكم في NC، أو التحكم في CNC
يوضح الجدول 1 الأنواع الرئيسية لآلات ثني الصفائح بناءً على عدد بكرات العمل، وترتيب البكرات، وطرق ضبط الموضع، وما إلى ذلك. تشمل الأنواع الشائعة لآلات الثني ثلاثية البكرات ما يلي:

النوع المتماثل
نوع المنحنى للأسفل
النوع الأفقي لأسفل
نوع الأسطوانة العلوية المتقاطعة (نوع الأسطوانة العلوية العالمي)
تشمل الأنواع الأخرى الشائعة من آلات ثني الصفائح ما يلي:

آلة ثني بأربع لفات (نوع شائع)
آلة ثني ذات أسطوانتين
آلة ثني عمودية ثلاثية الأسطوانات
آلة ثني بحرية

2) تاريخ التطور والوضع الحالي لآلة ثني الصفائح

بدأ الإنتاج المتخصص لآلات ثني الصفائح في الصين في أوائل سبعينيات القرن الماضي بتطوير آلة ثني متماثلة ثلاثية الأسطوانات مزودة بناقل حركة ميكانيكي. ورغم بساطة هيكلها، إلا أنها لم تكن قادرة على ثني أطراف الصفائح مسبقًا، مما أدى إلى انخفاض كفاءة الإنتاج وزيادة تكاليف العمالة والمواد.

في أواخر سبعينيات القرن الماضي، نجحت شركة تشانغتشي للحديد والصلب (مجموعة) لآلات التشكيل في تطوير آلة ثني صفائح بأربع لفات مزودة بناقل حركة ميكانيكي، قادرة على ثني طرفي الصفيحة مسبقًا. إلا أن هذه الآلة تميزت بهيكل ضخم، واستهلاك عالٍ للمواد، ودورة تصنيع طويلة.

في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، طرح المصنع آلة ثني هيدروليكية كاملة رباعية الأسطوانات، وآلة ثني ثلاثية الأسطوانات مع ضبط مستوى هيدروليكي. لم تقتصر هذه الآلات على ثني الصفائح المعدنية مسبقًا، بل أكملت أيضًا تشكيل الأسطوانات بعد اللحام، مما أدى إلى تحسين كفاءة العمل بمقدار ضعفين إلى ثلاثة أضعاف مقارنةً بالطراز الأصلي.

في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، دخلت ماكينات ثني اللفائف ثلاثية أو رباعية الأسطوانات، المُتحكم بها بواسطة الحاسوب الشخصي والتحكم الرقمي، السوق الصينية. تميّزت هذه الماكينات بتسوية أسطوانة العمل تلقائيًا ورفعها متزامنًا في وضع مائل، مع دقة تزامنية بين أسطوانات العمل، تُتحكم فيها في حدود ±0.2 مم.

في أوائل تسعينيات القرن الماضي، طورت شركة تشانغتشي فورجينغ آلة ثني الصفائح ثلاثية الأسطوانات من النوع القوسي، وآلة ثني الصفائح رباعية الأسطوانات من النوع القوسي. تتميز هذه الآلات بقدرتها على ثني الصفائح ودحرجتها مسبقًا في عملية تحميل وتفريغ واحدة، وتميزت بقوة ثني معقولة، وخفة وزن، وهيكل مدمج. كانت آلة ثني الصفائح المنحنية رباعية الأسطوانات مناسبة بشكل خاص لدرفلة الأسطوانات صغيرة القطر، حيث يبلغ الحد الأدنى لقطر الأسطوانة 1.1-1.2 ضعف قطر الأسطوانة العلوية.

في منتصف تسعينيات القرن الماضي، اعتمدت شركة تشانغتشي فورجينغ تقنية المحرك الرئيسي رباعي المحركات، وطبقتها على هيكل التنظيم الأفقي السفلي لآلات الثني ثلاثية الأسطوانات واسعة النطاق. طُوّرت أول آلة ثني أفقية ثلاثية الأسطوانات واسعة النطاق، طراز CDW11XNC -140×4000، لمشروع الخوانق الثلاثة. وفي عام 2002، أنتج المصنع آلة ثني أفقية ثلاثية الأسطوانات طراز CDW11XNC -160/250×4000، لمصنع نانجينغ للآلات الكيميائية.

حاليًا، تُنتج الصين أكبر آلة ثني صفائح أفقية بثلاث أسطوانات، بضبط تنازلي. تستطيع هذه الآلة ثني صفائح باردة بسمك يصل إلى 250 مم، وصفائح لفائف ساخنة بسمك يصل إلى 400 مم. يتراوح أقصى عرض للصفائح المُعالجة بين 3000 مم و4500 مم، ويتراوح ضغط الأسطوانة العلوية والسفلية بين 40000 و60000 كيلو نيوتن.

الشركات المصنعة المحلية الرئيسية لآلات الثني الأفقية ثلاثية الأسطوانات واسعة النطاق هي تشانغتشي فورجينغ، وهوبي إزونغ، وتايآن هوالو. يوضح الشكل 2 آلة الثني الأفقية ثلاثية الأسطوانات CDW11XNC -40×8000.

الشكل 2 آلة ثني ثلاثية الأسطوانات من النوع الأفقي السفلي CDW11XNC -40×8000
الشكل 2 آلة ثني ثلاثية الأسطوانات من النوع الأفقي السفلي CDW11XCNC-40×8000

تتمتع الآلة بالقدرة على لف ألواح بسمك أقصى يبلغ 40 مم، وعرض أقصى يبلغ 8000 مم، وقوة خضوع تبلغ 240 ميجا باسكال، وقطر بكرة التحميل الكامل الأدنى ø2500 مم، مع قطر بكرة أدنى ø900 مم.

تعمل الماكينة على تعويض انحراف الأسطوانة العلوية من خلال استخدام آلية إسفينية، يتم تشغيلها بواسطة محرك ومخفض وبرغي، والتي تعمل على ضبط انحراف الأسطوانة السفلية.

يمكن لنظام NC حساب وإنشاء البرامج تلقائيًا استنادًا إلى معلمات مثل سمك اللوحة والعرض وقطر الأسطوانة وحد الإنتاج والمزيد، مما يتيح التحكم التلقائي.

من أجل استيعاب لف ألواح رقيقة وطويلة للغاية (حيث تكون نسبة السُمك إلى العرض صغيرة)، طورت شركة Changzhi Forging نوعًا جديدًا من آلة الثني ثلاثية الأسطوانات المتماثلة أو الأفقية، والتي تتميز بوجود لفة احتياطية وحزمة متقاطعة على اللفة العلوية (كما هو موضح في الشكل 3).

الشكل 3 آلة ثني ثلاثية الأسطوانات من النوع الأفقي السفلي CDW11XNC-8×9500
الشكل 3 آلة ثني ثلاثية الأسطوانات من النوع الأفقي السفلي CDW11XCNC-8×9500

تعمل الآلة بشكل أساسي بثلاث بكرات ذات جسم محمل مائل، قادرة على دحرجة الأجزاء الأسطوانية المغلقة. كما تتميز بتحكم حاسوبي، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لدرفلة الأجزاء الأسطوانية الطويلة رقيقة الجدران ذات الانحناءات المتعددة.

تم تصنيع آلة الثني ثلاثية الأسطوانات المزودة بأسطوانة علوية متقاطعة (أسطوانة علوية عالمية) بنجاح لأول مرة في مصنع الآلات الثقيلة الأول في أوائل ثمانينيات القرن العشرين. وبحلول أواخر الثمانينيات، بدأت شركات مثل شركة نانتونغ هينجلي للصناعات الثقيلة في إنتاجها باحتراف.

لا تتطلب الآلة سوى ضبط الأسطوانة العلوية لدرفلة الصفائح والثني المسبق. الأسطوانة السفلية ثابتة، مما يُسهّل استخدام المواد ودحرجة الصفائح. مع ذلك، قد يُشكّل هيكل الآلة الكبير تحديًا، مما يجعلها أكثر ملاءمة لدرفلة الصفائح التي يتراوح سمكها بين 80 و100 مم.

صُنعت آلة ثني الصفائح البحرية لأول مرة بواسطة مصنع الآلات الثقيلة الأول وشركة تشانغتشي للتشكيل. في البداية، كانت تتميز بهيكل متماثل بمواصفات مثل W11TNC-20×8000 وW11TNC-25×9000. ومع النمو السريع لإنتاج بناء السفن في الصين وتحول صناعة بناء السفن من الضعف إلى القوة، تطورت آلة الثني البحرية إلى نوع أفقي سفلي بالإضافة إلى هيكلها المتماثل.

هذه الآلة قادرة على درفلة وثني قطع العمل المنحنية والمخروطية مسبقًا، كما يمكنها ثني صفائح الفولاذ باستخدام قالب ثني. تعمل كآلة درفلة وثني في آن واحد. وقد وصلت تقنية تعويض الانحراف لأسطوانات العمل العلوية والسفلية، وتقنية القيادة المستقلة ثنائية الاتجاه لأسطوانة العمل، وتقنية التحكم الرقمي لمعايير عملية الثني والثني إلى مستوى عالمي.

حاليًا، يبلغ أقصى ضغط هبوطي للفة العلوية لآلة ثني الصفائح البحرية المحلية 22000 كيلو نيوتن. ويمكن أن يصل عرض الصفائح الملفوفة أو المثنية إلى أكثر من 21000 مم، مما يلبي احتياجات صناعة بناء السفن.

يوضح الشكل أدناه ماكينة ثني الأنابيب البحرية ثلاثية الأسطوانات من شركة Changzhi Forging CDW11TNC-32×13500، وماكينة ثني الأنابيب البحرية الأفقية ثلاثية الأسطوانات من نوع CDW11TXNC-22000kN×16000 مم، على التوالي. ومن بين الشركات المحلية الرائدة في تصنيع ماكينات الثني البحرية: Changzhi Forging، وTai'an Hualu، وNantong Hengli.

نظام القيادة الرئيسي 2. الإطار 3. أسطوانة الزيت الرئيسية 4. العارضة العلوية
لفة العمل العلوية 6. لفة النسخ الاحتياطي العلوية 7. لفة العمل السفلية 8. لفة النسخ الاحتياطي السفلية
جهاز تحريك أفقي لللفة السفلية 10. عارضة عرضية سفلية 11. عارضة توصيل
الأسطوانة العمودية هي آلة ثني بثلاث أو أربع بكرات، حيث يكون المحور عموديًا على المستوى الأفقي. النوع الأكثر شيوعًا هو آلة الثني العمودية المتماثلة بثلاث بكرات.

قامت شركة Changzhi Iron and Steel (Group) Forging بتصنيع معدات مثل CDW11TNC-36×1000 و12×2000 لمختلف الصناعات بما في ذلك صناعات البترول والكيميائيات.

استخدم مصنع الآلات الثقيلة الأول تقنية شركة هيو سميث البريطانية، وصمم وأنتج سلسلة من آلات الثني العمودي بلفافة رئيسية واحدة. وقد صنعوا آلة ثني عمودية بقوة 30,000 كيلو نيوتن × 3,600 مم.

بالمقارنة مع آلات الانحناء الأفقية، تتمتع آلات الانحناء العمودية بمزايا كونها خفيفة الوزن، وتشغل مساحة أقل على الأرضية، وتستهلك طاقة أقل، مما يؤدي إلى تقليل كثافة العمالة، وخاصة في الدرفلة الساخنة.

تحتوي آلة الثني ذات البكرتين على بكرة فولاذية صلبة كلفة علوية ولفة مرنة ذات قلب بكرة فولاذية ملفوف بطبقة مرنة كلفة سفلية.

التشكيل الدوراني باستخدام الوسائط المرنة (RSEM) هو طريقة متقدمة لثني أجزاء الصفائح المعدنية باستخدام وسط مرن.

وفي الوقت الحالي، تمتلك شركات مثل Changzhi Forging وغيرها التكنولوجيا اللازمة لتصميم وتصنيع هذه المنتجات، كما قامت كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية في جامعة نانجينغ للملاحة الجوية والفضائية بتطوير واحدة منها أيضًا.

يوضح الشكل 6 آلة ثني ثنائية الأسطوانات من إنتاج شركة تشانغتشي للتشكيل. الأسطوانة العلوية مرنة مصنوعة من قلب فولاذي مطلي بطبقة مرنة، بينما الأسطوانة السفلية صلبة. تتميز الآلة بهيكل تفريغ سفلي.

الشكل 6 رسم تخطيطي لآلة ثني الصفائح ثنائية الأسطوانة
الشكل 6 رسم تخطيطي لآلة ثني الصفائح ثنائية الأسطوانة

اخترع كوفمان الأمريكي آلة الثني ثنائية اللفة. ومنذ ذلك الحين، أتقنت دول مثل بريطانيا واليابان وفرنسا وإيطاليا وروسيا هذه التقنية، وأنتجت أدوات آلية CNC عالية الأتمتة. تُستخدم هذه الآلات في تصنيع قطع غيار رقيقة الجدران متنوعة في صناعات مثل الطيران والكيماويات والمنتجات المدنية. تشمل هذه القطع أغلفة أسطوانية ومخروطية، ومقاطع أنابيب، وقطع غيار رقيقة الجدران بأشكال خاصة، وقطع غيار رقيقة الجدران بوحدات متنوعة، ومقاطع صفائح مقواة أو مموجة.

بالمقارنة مع تقنيات الثني بثلاث لفات وأربع لفات، تتمتع عملية RESM بالعديد من الميزات والفوائد البارزة:

دقة عالية في تشكيل الأجزاء: تؤدي عملية RESM إلى درجة عالية من الدقة في الانحناء وتوازي الحافة بعد الانحناء، مع بقاء الحافة المستقيمة أقل من سمك اللوحة، مما يجعلها مثالية لتشكيل صفائح مسامية وألواح مضلعة بطبقات واقية.
انحناء وانحناء عاليان: تتضمن عملية ثني اللفة تشوهًا تدريجيًا تحت ضغط منخفض، مما يقلل من خطر التجعد والتشقق أثناء التشكيل. كما أن القوة الصغيرة اللازمة للتشكيل تجعلها مناسبة للمواد صعبة التشوه، مثل سبائك التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والمواد المركبة.
كفاءة إنتاج عالية: عملية RESM مريحة للتشغيل وتتمتع بسرعة عالية في لفة العمل، مما يؤدي إلى تحسين إنتاجية العمل.
جودة السطح الجيدة: إن استخدام وسط مرن يحمي السطح من الخدش أثناء الانحناء والتشكيل، مما يحافظ على جودة السطح، خاصة بالنسبة للألواح ذات الطبقات الواقية والأسطح المصقولة.
ومع ذلك، هناك أيضًا بعض العيوب التي يجب مراعاتها:

تنوع محدود: إن الحاجة إلى استخدام بطانات على الأسطوانة العلوية للأسطوانات ذات الانحناءات المختلفة تعني أن RESM ليس مثاليًا للمنتجات ذات الأصناف العديدة والدفعات الصغيرة.
حدود سمك المعالجة: تقتصر RESM عمومًا على معالجة الصفائح التي يقل سمكها عن 10 مم.
في الختام، تتمتع تقنية RESM بمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة. حاليًا، ومع استمرار تطور الصناعة الكيميائية الصينية وصناعات مثل الغلايات وأوعية الضغط، يتزايد الطلب على آلات ثني الصفائح السميكة وعالية القوة المزودة بتحكم رقمي. في الوقت نفسه، يدفع تطور صناعات شاحنات وخزانات النفط الحاجة إلى آلات ثني صغيرة قادرة على التعامل مع الصفائح الرقيقة، والأنواع الطويلة جدًا، والانحناءات المتعددة، والتحكم الرقمي. سيشمل مستقبل تقنية الثني أيضًا تطوير وحدات ثني مرنة، مع التركيز على آلات الثني CNC.

3) التحكم التلقائي في آلة لف الصفائح

تستخدم آلة الثني الميكانيكية عادةً نظام تحكم بالتيار القوي، بينما تستخدم آلة ثني الصفائح الهيدروليكية نظام التحكم الرقمي (NC). يُستخدم نظام التحكم الرقمي (NC) بشكل أساسي لمزامنة التحكم في موضع أسطوانات الزيت عند طرفي بكرة العمل بشكل ثابت وديناميكي.

في عملية الدرفلة، يتولى المشغل التحكم بشكل أساسي بناءً على خبرته. أما آلة الدرفلة ذات التحكم الرقمي، فتتيح التحكم الآلي وتوفر دقة درفلة عالية وكفاءة عالية وسهولة في التشغيل. وهي مناسبة للدرفلة على دفعات، وللدرفلة على دفعات صغيرة من قطعة واحدة.

في الوقت الحالي، يتم تجهيز العديد من آلات الانحناء مثل النوع الأفقي السفلي، والنوع المنحني السفلي، وآلة الانحناء المتحركة ثلاثية الأسطوانات ذات الأسطوانة العلوية، وآلة الانحناء ثنائية الأسطوانات، وآلة الانحناء ذات الأربع أسطوانات من النوع العادي والقوس، وآلة الانحناء البحرية، وغيرها، بوظائف CNC.

المكون الأساسي لهذه الآلات هو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) لمعالجة البيانات الصناعية، والتي لا تُزامن أسطوانات الزيت اليمنى واليسرى لأسطوانة العمل ديناميكيًا وثابتًا فحسب، بل تحسب أيضًا وتُحسّن تلقائيًا معلمات العملية، مثل أوقات الدرفلة، وكمية التخفيض في كل مرة، والحركة الأفقية للأسطوانة السفلية، ومعدل تغذية الصفائح المعدنية، ونصف قطر التشكيل النظري، والحمل على كل أسطوانة، والحد الأدنى للحافة المستقيمة المتبقية أثناء مرحلة ما قبل الثني. ويعتمد هذا التحسين على معلمات مثل سمك الأسطوانة وعرضها وقطرها وحد الخضوع، وغيرها.

مع ذلك، فإن ترتيب الأسطوانات العلوية والسفلية في آلة الثني ثلاثية الأسطوانات غير متناسق، مما يُصعّب التحكم في معدل تغذية الصفائح المعدنية، وبالتالي يستحيل التحكم الرقمي الفعلي. من ناحية أخرى، تستطيع آلة الثني رباعية الأسطوانات وثنائية الأسطوانات التحكم بدقة في معدل تغذية الصفائح المعدنية، مما يسمح بالتحكم الرقمي الفعلي.

نجحت شركة Changzhi Forging في تطوير آلة ثني ذات أربع لفات CNC، مما أدى إلى سد الفجوة المحلية وقابلية مقارنتها بمنتجات الشركات المصنعة لآلات ثني الألواح المتقدمة في جميع أنحاء العالم.

الأسطوانة العلوية لآلة ثني رباعية الأسطوانات تعمل بالتحكم الرقمي (NC) هي الأسطوانة المحركة الرئيسية، وتعمل بمحرك تيار مستمر. يتم التحكم في السرعة وردود الفعل الموضعية من خلال نظام حلقة مغلقة، يتكون من منظم سرعة تيار مستمر، ومحرك تيار مستمر، ومشفر ضوئي، لضمان التحكم الدقيق في تغذية مادة الصفائح.

تُدار الأسطوانة السفلية والبكرات على كلا الجانبين بواسطة أسطوانات هيدروليكية للحركة لأعلى ولأسفل. يقارن جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) إشارة الدخل (Ur) بإشارة التغذية الراجعة (Up) التي يجمعها مستشعر الإزاحة، ويضبط إشارة الدخل (△U) وفقًا لذلك. تُحوّل إشارة الدخل هذه بعد ذلك إلى صيغة رقمية/تناظرية (D/A) وتُستخدم لتشغيل النظام الهيدروليكي، مما يضمن تحكمًا دقيقًا في موضع الأسطوانة السفلية والبكرتين.

يتكون نظام التحكم في آلة الانحناء ذات الأربع أسطوانات CNC من الأجهزة التالية: وحدة تحكم سرعة رقمية DC من سلسلة Eurotherm 590، و PLC Omron C200HX، وواجهة الإنسان والآلة بشاشة تعمل باللمس Mitsubishi A970GOT، ومستشعر إزاحة عالي الدقة، وشاشة عرض متصلة بوحدة المعالجة المركزية C200HX من خلال الاتصالات القياسية RS232.

بناءً على معلمات مثل السُمك، والعرض، والقطر، وحد الخضوع، ومعامل تصحيح الارتداد، تستطيع آلة الثني ذات التحكم الرقمي رباعي الأسطوانات حساب وتحسين معلمات العملية تلقائيًا، بما في ذلك أوقات الدرفلة، وإزاحة الأسطوانة السفلية والأسطوانة الجانبية، ومعدل تغذية الصفيحة، ونصف قطر التشكيل النظري، والحمل على كل بكرة، وميل الأسطوانة العلوية، والحد الأدنى للحافة المستقيمة المتبقية أثناء مرحلة ما قبل الثني. كما تتيح الآلة التحكم التلقائي.

يتيح التحكم الدقيق في معدل تغذية الصفائح المعدنية وموضع اللفة الجانبية واللفّة السفلية إجراء درفلة CNC حقيقية. تخزن الآلة 100 برنامج، وتتمتع بالقدرة على تعديل البرامج واستدعائها، بالإضافة إلى ميزات مثل التشخيص الذاتي للأخطاء، والإنذار، ومراقبة الحالة، وذاكرة إيقاف التشغيل.

4) وحدة معالجة الملفات المرنة

يتم تجهيز وحدة معالجة الملفات المرنة عادةً بآلة درفلة يتم التحكم فيها رقميًا ومجموعة متنوعة من المعدات الأخرى، بما في ذلك نظام المعالجة المسبقة للقسم الأمامي من اللوحة ونظام توصيل المنتج النهائي للقسم الخلفي.

يتم التحكم في الوحدة من خلال نظام تحكم يمكن أن يتكون من جهاز كمبيوتر واحد أو أكثر، مما يشكل نظام معالجة آلي للوحة الملف.

يتيح دمج المعلومات وتدفق المواد في نظام آلة الانحناء CNC معالجة دفعات صغيرة بكفاءة وتلقائية.

ونتيجة لذلك، توفر هذه الوحدة دقة وكفاءة ومرونة عالية، مما يجعلها نظام تصنيع مثالي.

أثناء عملية الدرفلة، يأخذ مُعالج التحميل مادة الصفائح من طاولة تخزين الصفائح ويضعها على طاولة عمل التحميل. ثم يُحاذيها ويُرسلها إلى آلة ثني الصفائح.

مع استمرار عملية الدرفلة، يُثبّت المُعالج قطعة العمل بناءً على شكلها وسمكها وقطرها. يُثبّت قطعة العمل من الداخل أو من كلا الجانبين، ويدعمها بانحناء قطعة العمل حتى تتشكل بالشكل المطلوب.

بعد اكتمال عملية الدرفلة، تُحرر الآلة الرئيسية جسم المحمل، ويدفع مُناول التفريغ قطعة العمل للخارج. ثم يلتقط مُناول التفريغ قطعة العمل وينقلها إلى طاولة المنتج النهائي. وأخيرًا، تعود الآلة الرئيسية والمناولات إلى مواقعها الأصلية، جاهزةً لدرفلة قطعة العمل التالية.

يمكن أيضًا تجهيز بعض وحدات معالجة الملفات المرنة بمرافق إضافية، مثل مركز الصفائح المعدنية، والتفتيش الأسطواني، واللحام.

الفجوة بين الصين والدول الأجنبية

3.1 مقدمة موجزة عن آلات ثني اللفائف في الخارج

وتشمل الشركات الرائدة في تصنيع آلات الدرفلة المتقدمة شركة HAEUSLER في سويسرا، وشركة SCHAFER في ألمانيا، وشركة PROMAU DAVI MG، وشركة SER-TOM، وشركة BODRINI في إيطاليا، وشركة ROUNDO في السويد، وشركة KURI-MOTO في اليابان، وشركة HUGH SMITH في بريطانيا.

تعد آلة ثني الصفائح ذات الأربع أسطوانات من HAUSLER في سويسرا الأكثر شهرة، حيث يصل الحد الأقصى لمواصفاتها إلى 78000 كيلو نيوتن، وسمك الصفائح 250 مم، وعرض الصفائح 4000 مم، مع بقاء 1.28 مرة فقط من سمك الصفائح كحافة مستقيمة.

في بعض الشركات، مثل Schafer الألمانية، وDavi الإيطالية، وMG الإيطالية، وFAC-CIN الإيطالية، وSERTOM الإيطالية، وBODRINI الإيطالية، تعد آلة الثني الأفقية ثلاثية الأسطوانات شائعة وهي مثالية لثني الألواح السميكة والثقيلة للغاية.

في اليابان، يعتبر نوع الأسطوانة العلوية المتحركة المتقاطعة (نوع الأسطوانة العلوية العالمي) من شركة KURIMOTO أكثر انتشارًا، وتتمتع آلات لف الصفائح البحرية واسعة النطاق من شركة HUGH SMITH البريطانية وشركة FACCIN الإيطالية بمستوى عالٍ من التكنولوجيا.

تعد آلات الثني المنحنية ذات الثلاث أسطوانات والأربع أسطوانات من إنتاج PROMAU DAVI و MG الإيطاليتين أكثر انتشارًا، حيث يبلغ الحد الأقصى لسمك آلة الثني المنحنية ذات الثلاث أسطوانات 140 مم.

تتميز آلة ثني المعادن القوسية CNC رباعية الأسطوانات من دافي بمحرك هيدروليكي كامل، وتعمل بكرات كلا الجانبين في وضع حركة قوسية. نقطة التماس بين الأسطوانة الجانبية والأسطوانة العلوية أقرب إلى خط وسط الأسطوانة العلوية، ويمكن أن يصل قطر أصغر لفة إلى 1.1 مرة من قطر الأسطوانة العلوية.

الجوانب المستقيمة المتبقية قصيرة، مع مقاومة احتكاك شبه معدومة بين الآليات. يتصل المحرك الهيدروليكي الكوكبي مباشرةً بأطراف عمود الأسطوانة العلوية والسفلية، مما يوفر كفاءة نقل عالية وحجمًا صغيرًا. المحامل لا تحتاج إلى صيانة ولا تتطلب تزييتًا. تتميز الآلة بتعويض تلقائي للسرعة الخطية لضمان تطابق سرعات الأسطوانة العلوية والسفلية أثناء الدوران.

يتوفر نظام تحكم CNC، ويمكن حساب وبرمجة قطع العمل الدوارة ذات نصف قطر الانحناء المفرد والمتعدد تلقائيًا. يمكن تعديل البرنامج وتخزينه، كما يتوفر تحكم شبكي. يتميز الجهاز بخاصية عرض رسوم متحركة ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي، وهو مزود بنظام REAL AUTO-CAD (CAD/CAM).

3.2 المشاكل الرئيسية والفجوة بين الصين والدول الأجنبية

تشير التقديرات إلى أن الصين تمتلك أكبر إنتاج عالمي لآلات الثني، إلا أن قدرتها التنافسية الإجمالية في هذه الصناعة ضعيفة. والأسباب الرئيسية لذلك هي:

من حيث تركيب المنتج، فإن نسبة كبيرة من آلات ثني الصفائح المحلية صغيرة إلى متوسطة الحجم ومنخفضة الجودة. ورغم وجود عدد قليل من الشركات المصنعة التي تنتج آلات ثني واسعة النطاق بقوة درفلة تبلغ 40,000 كيلو نيوتن وسمك 160 مم أو أكثر، إلا أن معظمها مستورد. إضافةً إلى ذلك، فإن القيمة الفنية المضافة ومعدل التحكم الرقمي لآلات ثني اللفائف المحلية منخفضان، حيث تهيمن المنتجات الأجنبية على سوق آلات الثني ذات التحكم الرقمي ووحدات ثني الصفائح المرنة.
تتمتع الشركات الأجنبية بقدرة عالية على توفير حلول شاملة ومعدات وتقنيات متكاملة للعملاء. على سبيل المثال، تقدم شركة DAVI مجموعة متكاملة من معدات التشكيل لأبراج طاقة الرياح، مما يلبي احتياجات السوق المحلية بكفاءة. حاليًا، تتوفر في الصين آلات ثني مفردة فقط.
يجب تعزيز البحث الأساسي حول آلية التشكيل، وخاصة تشكيل صفائح سميكة للغاية وعالية القوة، ومحاكاة عملية التشكيل، وإنشاء نموذج رياضي.
إن المحركات الهيدروليكية المحلية منخفضة السرعة وعالية عزم الدوران ومخفضات الكواكب ذات عزم الدوران الكبير ونسبة السرعة العالية التي يمكن ربطها مباشرة بنهاية عمود أسطوانة العمل غير كافية لتطوير آلات ثني الصفائح.
لا تزال هناك فجوة كبيرة في التطوير المتخصص والمطابقة لأنظمة CNC.
على الرغم من التقدم المحرز في توحيد معايير آلات ثني الصفائح في الصين، لا تزال هناك اختلافات كبيرة في أنواع الآلات، والتكوينات، والمعايير الفنية، والسلامة، مما يتطلب المزيد من جهود التوحيد القياسي.
معظم الشركات المصنعة لآلات ثني الألواح المحلية هي شركات خاصة صغيرة ومتوسطة الحجم، وتفتقر إلى القدرة على التطوير التكنولوجي والقدرة التنافسية الشاملة.

مناقشة حول اتجاه تطوير آلة ثني الألواح في الصين

أدى تطور الصناعة الكيميائية في الصين، بالإضافة إلى نمو صناعتي الغلايات وأوعية الضغط، إلى زيادة الطلب على آلات الثني الأفقية ثلاثية الأسطوانات واسعة النطاق. وتُستخدم هذه الآلات بشكل متزايد لمعالجة الصفائح الثقيلة، والصفائح فائقة السماكة، والصفائح عالية القوة، والصفائح المركبة. وفي الوقت نفسه، يُعزى تطوير آلات الثني رباعية الأسطوانات واسعة النطاق إلى الحاجة إلى تشكيل فعال ودقيق، وتوفير المواد، وقصر الحواف المستقيمة المتبقية.
لقد أدى النمو السريع للصناعات مثل ناقلات النفط وخزانات النفط إلى خلق الطلب على آلات ثني الصفائح الصغيرة التي يمكنها التعامل مع الصفائح الرقيقة والأنواع الطويلة للغاية والمنحنيات المتعددة والتحكم العددي.
يتيح استخدام آلات الثني كمعدات معالجة رئيسية مجموعة كاملة من التكوينات، مما يوفر للعملاء حلاً شاملاً. كما يُنصح بدراسة الحل الشامل لتشكيل أبراج توربينات الرياح.
وسوف يركز التطوير المستقبلي لوحدات ثني الصفائح المرنة على آلات الثني ذات التحكم العددي.

خاتمة

بعد عقود من النمو، أنشأت صناعة آلات الثني في الصين مجموعة تصنيعية منظمة وسلسلة صناعية فعّالة، مما مكّنها من تلبية احتياجات صناعة المعدات المحلية بشكل أفضل ودفع عجلة التصنيع.

لتعزيز صناعة آلات ثني الصفائح في الصين، من الضروري أن تستفيد هذه الصناعة من الخطة الوطنية لإنعاش الصناعة. ويشمل ذلك تسريع تعديل هيكل المنتجات، وتحويل الشركات وتطويرها، ودمج التقنيات المتقدمة من الخارج، وتعزيز القدرة على الابتكار المستقل، وتوسيع نطاق الصناعة.