أساسيات الانحناء: لماذا يعتبر الوزن مهمًا بالنسبة لآلة ثني الثني

اختيار مكابح الضغط يتطلب تجهيز الأدوات لمهمة معينة أكثر بكثير من مجرد التأكد من وجود قوة دافعة كافية. إذا أخطأت في الحساب، فقد تتطاير قطع الأدوات، وفي الوقت نفسه، قد تتجاوز حمل مركز الكبش، مما يتسبب في انحناء كبش وسرير مكبس الثني. إذا كنت لا تعتقد أن هذا ممكن، فانظر إلى أي مكبس ثني ميكانيكي عالي الأداء تقريبًا، واحسب عدد الحشوات بين القالب والسرير.

لتجنب هذه المشاكل، ألقي نظرة على حدود الحمولة والحمولة لديك.

ما هو مقدار الحمولة التي يتطلبها العمل؟

ابدأ بالاطلاع على مخطط الوزن القياسي الذي يربط سُمك قطعة العمل بعرض فتحة القالب. يُعطيك تقاطع الاثنين الوزن التقريبي لكل قدم المطلوب للعمل، بناءً على فولاذ مدرفل على البارد بقوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة.

مع ذلك، قد تكون جداول الوزن غير دقيقة. لذا، لحساب الوزن المطلوب للعملية بسرعة ودقة في كل مرة، استخدم الصيغة التالية، التي تُحسب الوزن لكل بوصة عند تشكيل فولاذ AISI 1035 المدرفل على البارد بقوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة باستخدام الهواء على عرض قالب مُحدد:

الوزن لكل بوصة = {[(575 × سمك المادة2) / عرض القالب] / 12}.

ابدأ بالاطلاع على مخطط الوزن القياسي الذي يربط سُمك قطعة العمل بعرض فتحة القالب. يُعطيك تقاطع الاثنين الوزن التقريبي لكل قدم المطلوب للعمل، بناءً على فولاذ مدرفل على البارد بقوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة.

مع ذلك، قد تكون جداول الوزن غير دقيقة. لذا، لحساب الوزن المطلوب للعملية بسرعة ودقة في كل مرة، استخدم الصيغة التالية، التي تُحسب الوزن لكل بوصة عند تشكيل فولاذ AISI 1035 المدرفل على البارد بقوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة باستخدام الهواء على عرض قالب مُحدد:

الوزن لكل بوصة = {[(575 × سمك المادة2) / عرض القالب] / 12}.

اضرب هذه القيمة في طول الانحناء، وستحصل على الوزن الإجمالي المطلوب للتطبيق.

مع ذلك، تختلف أنواع المواد في أي ورشة عمل، ولكل منها قوة شد خاصة بها. تُعرَّف قوة الشد بأنها قدرة المادة على تحمل الوزن دون أن تنكسر أو تتفكك تحت حمل سلس، وليس نتيجة صدمة مفاجئة.

لإدراج مواد مختلفة في حساب الحمولة، يُضاف عامل المواد إلى صيغة الحمولة. فيما يلي بعض عوامل المواد الشائعة:

الفولاذ المدرفل على البارد AISI 1035 = 1
304 الفولاذ المقاوم للصدأ = 1.4 إلى 6
ألومنيوم 6061 T6 = 1.28
الألومنيوم 5052 H32 = 0.50
نستخدم فولاذ AISI 1035 ذو قوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة (وهو النوع الأكثر شيوعًا من الفولاذ المدرفل على البارد) كخط أساس، ولذلك نعطيه قيمة 1. للحصول على معامل لمادة معينة، يمكنك إجراء مقارنة بسيطة لقوى الشد، باستخدام قوة شد 60,000 رطل/بوصة مربعة كخط أساس. على سبيل المثال، إذا كنت تعمل مع مادة ذات قوة شد قصوى محددة تبلغ 120,000 رطل/بوصة مربعة، فاقسم هذه القيمة على 60,000 لتحصل على 2، وهو ما يُمثل معامل المادة في معادلة الوزن.

مع الأخذ في الاعتبار كل هذا، إليك حساب الحمولة الذي يمكنك استخدامه لتحديد كمية الحمولة التي تحتاجها لمهمة ما:

الوزن لكل بوصة = {[(575 × مربع سمك المادة) / عرض القالب] / 12} × عامل المادة

إجمالي الحمولة المطلوبة للوظيفة = طن لكل بوصة × طول الانحناء بالبوصة

تنطبق هذه المعادلات على التشكيل الهوائي. عند استخدام آلة تشكيل القاع أو سكّ المعدن، يجب مراعاة ذلك. تُعدّ حسابات وزن آلة تشكيل القاع أو سكّ المعدن تقريبية في أحسن الأحوال، لأنها قد تختلف باختلاف مُشغّل الآلة. إلا أن طرق الثني هذه تزيد الوزن المطلوب بشكل كبير. عند استخدام آلة تشكيل القاع، يجب ضرب الوزن المحسوب لكل بوصة بعامل لا يقل عن 5؛ أما عند استخدام آلة سكّ المعدن، فيمكن أن يكون العامل 10 أو أكثر.

لاحظ أيضًا أن أقصى وزن للطن لا يحدث دفعةً واحدة؛ بل يتراكم على طول منحنى شديد الانحدار. عند المراقبة الدقيقة، ستلاحظ أن 80% من الوزن الإجمالي يتشكل في أول 20 درجة من الانحناء، لذا حتى زاوية الانحناء الصغيرة قد تُسبب ضغوطًا هائلة على الأدوات والمعدات.

هناك أيضًا وزن إضافي يجب مراعاته، لا يقتصر على ما يلزم لثني الصفيحة فحسب. يؤثر حجم قطعة العمل أيضًا على متطلبات الوزن. عند العمل بقطعة صغيرة، تكون هذه القوة ضئيلة للغاية. أما بالنسبة للقطع الأكبر، فقد تكون القوة كبيرة. يمكن أن يُساعد دعم المادة - سواءً باستخدام قوة عاملة كبيرة، أو رافعات مواد مثبتة على المكابح، أو رافعة - في تخفيف هذا التأثير.

سواءً كنت تستخدم مخطط حمولة أو تحسب متطلبات الحمولة يدويًا، عليك معرفة كيفية تطبيق هذه المعلومات. يجب ألا تتجاوز متطلبات الحمولة للمهمة سعة حمولة مكبس الثني أو الأدوات.

سعة حمولة مكابح الضغط

قبل المتابعة، علينا تعريف بعض المصطلحات، أولها الانحراف. الانحراف هو تشوه مؤقت في مكبس وسرير مكبس الثني، يحدث بشكل طبيعي تحت تأثير الحمل. عند إزالة الضغط، يظهر الانحراف أيضًا تحت تأثير الحمل، ويعود المكبس والسرير إلى وضعيهما الأصليين. بمعنى آخر، الانحراف طبيعي ومتوقع.

المصطلح الثاني هو الاضطراب، ويحدث عند تجاوز الحد الأقصى لانحراف مكبس مكابس الثني. عند حدوث ذلك، يبقى المكبس والسرير منحرفين بشكل دائم (منحنيين)؛ وعند حدوث ذلك، يصبح إصلاح مكبس مكابس الثني والسرير صعبًا ومكلفًا.

معظم مكابس الثني مصممة للحمل المركزي، أي للعمل في منتصف سريرها. تأتي قوة الكبس من الأسطوانات على جانبي السرير، بينما تكون قوة الانحناء في المنتصف.

لا يوجد انحراف دائمًا. في الآلات التي تسمح بالتحميل خارج المركز، يمكنك العمل مباشرةً تحت أسطوانة هيدروليكية دون وجود أي انحراف، ولكن يتوفر لديك نصف وزن مكبس الثني فقط. عندئذٍ، يكون الحد الأقصى هو إما حد حمل الأداة، أو صلابة الكبش وقدرته على تحمل الوزن.

لكمة مستقيمة قياسية

تجاوز الحمولة المسموح بها لآلة ثني الثني سيؤدي إلى اضطراب الكبش. حد الحمولة محدد لكل آلة. بائع الآلة وحده هو من يحدد حد الحمولة المركزية لآلة ثني الثني؛ قد يكون 30 طنًا للقدم أو 55 طنًا للقدم. يجب عليك مراجعة الشركة المصنعة لهذه الآلة للتحقق من هذه المعلومات.

بشكل عام، لا يجب أبدًا تطبيق حمولة كاملة على طول انحناء يقل عن 60% من المسافة بين الإطارات الجانبية. إذا كان لديك، على سبيل المثال، سطح انحناء بطول 10 أقدام بين الإطارات الجانبية، فيمكن تطبيق حمولة كاملة بالتساوي على أطوال تشكيل لا تتجاوز 6 أقدام. يجب تطبيق هذه القاعدة على معظم أنظمة التتويج أيضًا. إذا استخدمت حمولة كاملة على طول يقل عن 60% من طول السطح، فسيتعرض المكابح لاضطراب طفيف في السطح والمكبس.

لنفترض أن لديك مكبس ثني وزنه 250 طنًا، ومسافة بين الإطارين الجانبيين 14 قدمًا. هذا يعني أنه عند التحميل الكامل، ستكون مساحة العمل الدنيا 60% من طول السرير (0.60 × 14)، أو 8.4 قدم. بعد ذلك، نقسم 250 طنًا على 8.4 قدم، فنحصل على 29.76. بعد التقريب لأعلى، يصبح الحد الأقصى للوزن لكل قدم تحت الحمل 30 طنًا أمريكيًا لكل قدم. (عند إجراء الحسابات، تأكد من اتساق الوحدات؛ فالطن الأمريكي الواحد يساوي 1.102 طن متري).

اعتبارات تركيب اللكمة

هناك ثلاثة أنماط من اللكمات وثلاثة حوامل مختلفة لللكمة: المخطط الأمريكي مع أكتاف مزدوجة؛ والأرضية الدقيقة على الطراز الأوروبي مع كتف واحد؛ والمعيار الجديد، الذي يتم تركيبه مباشرة على الكبش، ويتدفق الضغط مباشرة من خلال رأس الأداة، وفي بعض الحالات، من خلال أكتاف القالب.

انتبه جيدًا لكيفية تدفق الضغط عبر الأداة عند تركيب المثقب في مكبس الثني. الأدوات الأمريكية القياسية قابلة للعكس من حيث تدفق الضغط، ولكن عكس المثقب قد يفقد مركزه، مما قد يسبب مشاكل في التشكيل. (كما أنه يفقد العلاقة بين المقياس الخلفي وخط الانحناء، ولكن هذا موضوع آخر تمامًا).

الأدوات ذات الطراز الأوروبي قابلة للعكس فيما يتعلق بالمراكز، ولكن قد يتم تركيبها بشكل غير صحيح. يتدفق الضغط عبر الكبش إلى مسامير التثبيت، مما يُسبب خطرًا.

سعة الحمولة للأدوات

في أغلب الأحيان، ينشر المصنعون قائمة بالأدوات التي ينتجونها، مُرفقة برقم المرجع والوزن المسموح به لكل قدم لكل أداة. بقسمة قيمة الوزن على ١٢، تحصل على أقصى وزن مسموح به لكل بوصة لكل أداة. اضرب هذه القيمة في إجمالي طول الانحناء بالبوصات، لتحصل على أقصى وزن مسموح به على طول الانحناء. تأكد من أن هذه القيمة تتجاوز الوزن المطلوب للعمل المطلوب.

على مر السنين كتبت العديد من المقالات حول كيفية تطوير متطلبات الحمولة لموقف معين، وكنت دائمًا أتبع الشرح بالبيان التالي، "لا تتجاوز أبدًا الحد الأقصى المسموح به للحمولة الذي حددته الشركة المصنعة"، فقط لأُسأل لاحقًا، "أدواتي غير مصنفة، فكيف أعرف إذا كنت أستخدم حمولة زائدة؟"

صحيح أن بعض أدوات مكابس الثني غير مُصنّفة للوزن؛ وهذا شائع في الأدوات الأمريكية المُسطّحة. يعتمد مقدار الوزن لكل قدم الذي تتحمله أداة مُعيّنة على مادة الأداة، ومعالجتها السطحية، وهندستها. حتى بالنسبة لأكثر المهندسين خبرة، قد يكون هذا القرار صعبًا.

إذا لم يكن لثقب مستقيم بعرض بوصتين على الأقل تصنيف حمولة، فيمكن أن يكون حد حمولة الأداة هو حد حمولة خط الوسط لآلة ثني الثني التقليدية بحد حمولة 30 طنًا لكل قدم. ويرجع ذلك إلى أنه عند استخدام ثقب مستقيم قياسي بعرض بوصتين على الأقل، يُمكن القول بثقة إنه يتحمل حمولة أكبر بكثير من 30 طنًا لكل قدم. (بالطبع، قد لا ينطبق هذا عند استخدام آلة ثني ثني ذات حدود حمولة أعلى).

مثقاب عنق الإوزة ذو الحلق العميق، المصمم لحواف الإرجاع الكبيرة، يتحمل وزنًا أقل بكثير لكل قدم من مثقاب مستقيم قياسي بسمك بوصتين. كلما زاد عمق حلق مثقاب عنق الإوزة، قلت قدرته على تحمل الوزن (انظر
على سبيل المثال، يؤدي عمق الحلق بنسبة 70 بالمائة (20 بالمائة بعد المركز) إلى انخفاض بنسبة 30 بالمائة في سعة الحمولة مقارنة بأداة مستقيمة، اعتمادًا على تصميم الأداة المحدد.

لماذا تعتبر بيانات الحمولة بالغة الأهمية

يُفضّل الرجوع إلى معلومات سعة الحمولة من كلٍّ من صانع الأدوات وبائع مكابس الضغط. فامتلاك هذه البيانات والاستفادة منها على أكمل وجه يُساعدك على تجنّب حالات الحمولة الزائدة الخطيرة المحتملة.

إن دفع الآلة إلى ما يتجاوز حدودها يُحدث دمارًا على جميع الجبهات. مكابح الضغط قد تتضرر بشكل لا يمكن إصلاحه. أدوات مكابس الضغط الحديثة التي تصل إلى 75 HRC قد تنفجر تحت ضغط شديد. والأسوأ من ذلك، أنها تُعرّض فني مكابس الضغط لخطر جسيم.