خمکاری یکی از رایج ترین عملیات شکل دهی در مهر زنی فلزات است. از براکتهای ساده گرفته تا محفظههای پیچیده، تقریباً هر قطعه مهر شدهای که جهت را تغییر میدهد به فرآیند خمشی متکی است. با وجود سادگی ظاهری، خمش چالشهای مهندسی واقعی را ایجاد میکند - برگشت فنری، ترک خوردگی، رانش ابعادی، و نقصهای سطحی - که نیازمند محاسبه دقیق و طراحی ابزار است.
این راهنما اصول مهر زنی فلز خم: انواع خم اصلی و زمان استفاده از هر یک، نحوه محاسبه نیروی خمشی و حداقل روش های خمشی و کمینه خمشی. اصول طراحی قالب که تولید را ثابت نگه می دارد.
خمش در مهر زنی فلز چیست؟
را پوشش می دهد. مواد روی سطح بیرونی کشیده می شوند (کشش) در حالی که سطح داخلی فشرده می شود. محور خنثی - تقریباً در 40-44٪ ضخامت ماده از سطح داخلی - تقریباً در طول ثابت باقی می ماند.
عملیات خمش را می توان در یک پرس بریک، یک قالب مهر زنی با ایستگاه های خمشی تعبیه شده یا یک قالب اختصاصی شکل دهی انجام داد. انتخاب بستگی به هندسه قطعه، حجم تولید و الزامات تحمل دارد.
انواع خمش در مهر زنی فلز
پروفیل های مختلف خم نیاز به روش های مختلف ابزارسازی دارند. جدول زیر رایج ترین انواع خم مورد استفاده در مهر زنی تولید را مقایسه می کند.
| نوع خم | توضیحات | برنامه های کاربردی معمولی | پیچیدگی قالب | Springback Sensitivity |
|---|---|---|---|---|
| وی خم | پانچ پرس ورق را به یک حفره قالب V شکل | براکت ها، روکش ها، فلنج های ساده | Low | متوسط |
| L-Bend | تک فلنج 90 درجه تشکیل شده در برابر دای شانه | L-براکت، زبانه های نصب، فلنج های لبه | Low | متوسط |
| U-Bend | ورق به شکل پروفیل U-channel | ، کانال های ribffenys، | متوسط | بالا (دو خم) |
| Z-Bend | دو خم متضاد یک Z-offset ایجاد می کند | آفست برای فاصله، براکت های پله ای | متوسط | بالا (تجمعی) |
| Hemming | لبه تا شده بیش از 180 درجه روی خودش | لبه های پانل، لبه های ایمنی، بسته های خودرو | متوسط–بالا | کم (به دام افتاده) |
| راکر/رول خم | انحنای نورد تدریجی | پانل های منحنی، پوسته استوانه ای | بالا | متغیر |
| خم پاک کن | ورق پاک شده روی لبه قالب توسط یک پد فشار | خم های لبه ساده، فلنج های برگشتی | کم-متوسط | متوسط |
| خم چرخشی | قطعه قالب چرخان خم | خمیدگی های دقیق، سطوح شکننده | بالا | پایین (کنترل شده) |
زمان انتخاب هر نوع
- V-bend و L-bend را تشکیل می دهد انتخاب های پیش فرض برای فلنج های تک جهتی هستند. آنها به ساده ترین ابزار نیاز دارند و با حجم های متوسط تا زیاد مناسب هستند.
- U-bend زمانی ایده آل است که به پروفایل کانال یا سینی نیاز دارید. انتظار بازگشت فنری بالاتر را داشته باشید زیرا دو ناحیه خمشی به طور همزمان عمل می کنند.
- Z-bend ویژگیهای افست را ایجاد میکند، اما برگشت فنری را از هر دو خم جمع میکند. برای تلرانس زاویه های تنگ تر برنامه ریزی کنید.
- Hemming مواد را در جای خود قفل می کند و عملاً برگشت فنری را از بین می برد. برای لبه های ایمنی یا در جاهایی که سطح پانل فلاش مورد نیاز است استفاده کنید.
- خم کن برای لبه های بلند و مستقیم که در آن مجموعه کامل V-die غیرعملی است، به خوبی کار می کند.
محاسبه نیروی خمشی
پیشبینی دقیق نیروی خمش از اضافه بار فشار جلوگیری میکند و کیفیت خمش ثابت را تضمین میکند.
فرمول V-Bend Force
فرمول استاندارد نیروی خمش V به صورت زیر است:
P = (C × S × L × T²) / W
کجا:
– P = نیروی خمشی مورد نیاز (kN)
– C = ضریب قالب (1.3 برای V-bend با دهانه قالب = 8T؛ 1.2 برای 12T؛ 1.0 برای 16T)
– S = مقاومت کششی مواد (MPa)
– L = طول خم (mm)
– T = ضخامت ماده (mm)
– W = عرض دهانه قالب (میلیمتر)
مثال کاربردی
داده شده: فولاد ملایم (مقاومت کششی 400 مگاپاسکال)، ضخامت 2.0 میلی متر، طول خم 500 میلی متر، دهانه قالب 16 میلی متر (8 × T)، خم V.
× 2 × 0. / 16
P = (1.3 × 400 × 500 × 4) / 16
P = 1,040,000 / 16
P = 65 kN (تقریباً 6.6 تن)
خم شدن هوا در مقابل ته چین
| روش | توضیحات | نیروی مورد نیاز | دقت |
|---|---|---|---|
| خم شدن هوا | پانچ به طور کامل قرار نمی گیرد. زاویه کنترل شده توسط عمق | 50-60 درصد نیروی ته نشینی | ±0.5° معمولی |
| پایین (فلنج سکه ای) | متریال فشار داده شده صاف در برابر دیوارهای قالب | 3-5 × نیروی خمش هوا | ±0.25° |
| Coining | تناژ کامل، شعاع خمش را به مواد نشان می دهد | 5–10 × نیروی خمش هوا | ±0.1° |
خمش هوا رایج ترین روش در مهر زنی تولید است زیرا از تناژ کمتری استفاده می کند و امکان تنظیم زاویه را بدون تغییر ابزار می دهد.
Springback: محاسبه و جبران
Springback چیست؟
هنگامی که انحنای منگنه کمی باز می شود، باعث بازیابی زاویه باز می شود. افزایش دهد. این فنر بک بزرگترین منبع خطای ابعادی در خمیدگی های مهر شده است.
Factors Springback
برگشت فنری بستگی به این دارد:
– قدرت تسلیم مواد — راندمان بالاتر = برگشت فنری بیشتر
– نسبت خمش به ضخامت (R/T) — R/T بزرگتر =
– زاویه خم - زوایای بازتر، برگشت فنری مطلق بیشتری ایجاد می کند
– نوع ماده — پشت فنر آلومینیوم و فولاد ضد زنگ بیش از
تخمین زاویه برگشت فنری
یک تقریب مهندسی عملی:
Δα = (σ_y × R) / (E × T)
کجا:
– Δα = زاویه برگشت فنری (رادیان)
– σ_y = قدرت تسلیم مواد (MPa)
– R = شعاع خم داخلی (mm)
– E = مدول الاستیک (MPa)
– T = ضخامت ماده (mm)
تبدیل رادیان ها به درجه: Δα (درجه) = Δα (راد) × 57.3
جدول جبران خمش بیش از حد
برای رسیدن به زاویه خمش هدف، پانچ باید مواد را بیش از حد خم کند. جدول زیر زوایای بیش از حد معمولی مورد نیاز برای رسیدن به زاویه نهایی 90 درجه را نشان می دهد.
| مواد | ضخامت (mm) | نسبت R/T | Springback (°) | زاویه بیش از خم شدن تا ضربه 90 درجه |
|---|---|---|---|---|
| فولاد ملایم (SPCC) | 1.0 | 1.0 | 1.5–2.0 | 91.5–92.0° |
| فولاد ملایم (SPCC) | 2.0 | 1.0 | 1.0–1.5 | 91.0–91.5° |
| فولاد ملایم (SPCC) | 2.0 | 3.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| فولاد ضد زنگ (SUS304) | 1.0 | 1.0 | 3.0–4.0 | 93.0–94.0° |
| فولاد ضد زنگ (SUS304) | 2.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
| Aluminium 5052-H32 | 1.0 | 1.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Aluminium 5052-H32 | 2.0 | 1.0 | 1.5–2.5 | 91.5–92.5° |
| آلومینیوم 6061-T6 | 1.5 | 2.0 | 4.0–5.5 | 94.0–95.5° |
| مس C110 | 1.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
نکته عملی: همیشه زوایای بیش از حد خمش را با نمونه های مقاله اول تأیید کنید. مقادیر نظری نقطه شروع هستند - برگشت فنری واقعی با دسته مواد، جهت دانه و سایش قالب متفاوت است.
روشهای کنترل Springback
- خم شدن هوا با خمش بیش از حد — رایج ترین رویکرد. برای جبران، عمق پانچ را تنظیم کنید.
- ته نشینی / سکه گذاری - مواد را مجبور میکند تا کاملاً با قالب مطابقت داشته باشد و به 0.25± درجه کاهش یابد.
- کوینینگ شعاع خم شدن - شعاع دقیقی را به مواد وارد می کند و بازیابی الاستیک را به حداقل می رساند.
- انتخاب مواد - آلیاژهایی را انتخاب کنید که نسبت بازده به UTS کمتری دارند (مثلاً مزاج آنیل شده بیش از سختی کامل).
- دنده های برجسته یا سکه ای - یک ویژگی سفت کننده موضعی در امتداد خط خم اضافه کنید تا در برابر بازیابی الاستیک مقاومت کنید.
- خمش غلتکی یا چرخشی - به تدریج خم را تشکیل می دهد، کرنش را توزیع می کند و حداکثر تنش الاستیک را کاهش می دهد.
- خم شدن با کمک حرارت - برای آلیاژهای با مقاومت بالا، گرمایش موضعی استحکام تسلیم و برگشت فنری را کاهش می دهد.
جدول شعاع خم حداقل
تجاوز از حداقل شعاع خمش باعث ایجاد ترک در سطح خارجی می شود. جدول زیر مقادیر دستورالعملی را برای مواد رایج ارائه می دهد.
| مواد | مزاج | Min. شعاع خمش (× T) |
|---|---|---|
| فولاد ملایم (SPCC, DC01) | آنیل شده | 0.5 T |
| فولاد ملایم (SPCC, DC01) | 1/4 هارد | 1.0 T |
| فولاد ضد زنگ 304 | آنیل شده | 1.0 T |
| فولاد ضد زنگ 304 | 1/4 هارد | 2.0 T |
| فولاد ضد زنگ 316 | آنیل شده | 1.0 T |
| آلومینیوم 1100 | O (Annealed) | 0 T (می تواند تا شعاع صفر خم شود) |
| Aluminium 5052-H32 | 1/4 هارد | 1.5 T |
| آلومینیوم 6061-T6 | فول هارد | 3.0–4.0 T |
| مس C110 | آنیل شده | 0 T |
| برنج C260 | آنیل شده | 0 T |
| برنج C260 | Half Hard | 1.0 T |
| تیتانیوم گرید 2 | آنیل شده | 2.5–3.0 T |
| آلیاژ کم استحکام بالا (HSLA) | As-rolled | 2.0–3.0 T |
قوانین کلیدی:
- در صورت امکان عمود بر جهت غلتش (جهت دانه) خم شوید - خم شدن موازی با دانه باعث افزایش 0 تا 5 درصد ترک خوردگی می شود.
- مزاج های نرم تر شعاع های تنگ تر را می دهد. اگر انحنای محکم مهم است، مواد آنیل شده را مشخص کنید.
– برای آلومینیوم 6061-T6، ترک خوردن زیر 3T رایج است. 6061-O (آنیل شده) را در نظر بگیرید و پس از شکل گیری مجدداً عملیات حرارتی کنید.
اشکال و راه حل های خمشی معمول
حتی با محاسبات مناسب، خمش تولید می تواند نقص هایی ایجاد کند. جدول زیر شایع ترین مشکلات و علل ریشه ای آنها را فهرست می کند.
| عیب | توضیحات | علت ریشه | راه حل |
|---|---|---|---|
| ترک خوردگی سطحی | ترک در سطح خم بیرونی | شعاع خم شدن خیلی تنگ. مواد خیلی سخت؛ جهت دانه اشتباه است | افزایش شعاع; از خلق و خوی ملایم تر استفاده کنید. چرخش خالی 90 درجه به دانه |
| بهنگام عقب / زاویه رانش | زاویه نهایی فراتر از تحمل باز می شود | خم شدن بیش از حد ناکافی؛ نسبت R/T بالا | افزایش سفر پانچ. از قالب ته نشینی استفاده کنید. افزودن دنده های سکه ای |
| چروک شدن در شعاع داخلی | چین و چروک های فشاری در داخل خم | کرنش فشاری بیش از حد; مواد نازک؛ R/T بزرگ | کاهش باز شدن قالب; از خم کردن پاک کن استفاده کنید. اضافه کردن پشتیبان |
| اعوجاج لبه | لبه ها بیرون زده یا در انتهای خم خم می شوند | مواد آزاد در انتها بدون پشتیبانی در حین خم شدن | افزودن بریدگی های برجسته لبه. از دهانه قالب گسترده تر استفاده کنید. پدهای نگهدارنده اضافه کنید |
| پیچ و تاب | پیچش قطعه در امتداد محور خم | ضخامت مواد ناهموار. بارگذاری خارج از مرکز؛ ناهمسانگردی دانه | نیروی پانچ تعادل; استفاده از وسایل ضد پیچ خوردگی؛ بررسی سازگاری خالی |
| جابجایی ابعادی | طول فلنج یا موقعیت خمش خارج از مشخصات | جریان مواد در طول خم; سایش ابزار | طراحی مجدد ابعاد خالی; جایگزین ابزار فرسوده؛ سوراخ های پایلوت را اضافه کنید |
| تراش سطحی / گالینگ | خراش یا برداشت مواد روی پانچ/قالب | روانکاری ناکافی; سطح ابزار ناهموار؛ فشار تماس بالا | بهبود روانکاری؛ سطوح قالب پولیش؛ استفاده از فولاد ابزار روکش دار |
| ترک خوردگی خط خمش در بریدگی | در نزدیکی برش خمشی در محل برش در نقطه C | غلظت تنش در لبه ویژگی | در گوشه های بریدگی برجستگی اضافه کنید. بریدگی را از ناحیه خم دور کنید |
نکات کلیدی طراحی قالب خم
طراحی مناسب قالب پایه و اساس خمش مداوم و با کیفیت است. ملاحظات زیر هم برای قالب های خمشی اختصاصی و هم برای ایستگاه های خمشی در قالب های پیشرونده اعمال می شود.
1. عرض باز شدن قالب
باز شدن قالب (عرض V) مستقیماً بر کیفیت خم و نیروی مورد نیاز تأثیر می گذارد.
قاعده کلی: W = 6T تا 12T برای خمش هوا. W = 8T یک نقطه شروع مشترک است.
- خیلی باریک: تناژ بالا، سطح زیرین خطر ضربه زدن
- خیلی عریض: کنترل زاویه ضعیف، برگشت فنر بیش از حد، اعوجاج لبه
2. شعاع پانچ
شعاع نوک پانچ باید 0.5T تا 1.5T برای خمش هوای استاندارد باشد. شعاع کوچکتر باعث افزایش فشار روی سطح بیرونی و افزایش خطر ترک خوردگی می شود. شعاع بزرگتر برگشت فنری را افزایش می دهد.
3. Die Shoulder Radius
شعاع دای (انتقال منحنی از چهره قالب به حفره V) معمولاً از 2T تا 4T متغیر است. شانه تیزتر شعاع خمش موثر را کاهش می دهد اما کشش مواد و سایش ابزار را افزایش می دهد.
4. مواد و پوشش برای اجزای قالب
| جزء | مواد توصیه شده | Surface Treatment |
|---|---|---|
| پانچ | D2، DC53، یا کاربید (برای حجم بالا) | پوشش TiN یا TiCN برای مقاومت در برابر سایش |
| Die block | D2, SKD11 | کروم سخت یا نیتریدینگ |
| بالشتک فشار / برهزن | A2 or S7 | اکسید سیاه یا فسفات |
5. لنتها و برهکنهای فنری
یک پد فشار فنری، قسمت خالی را در حین خم شدن صاف نگه میدارد، از اعوجاج لبه جلوگیری میکند و دقت موقعیت خم را حفظ میکند. نیروی پد باید 10 تا 20 درصد نیروی خمشی باشد.
در Companies.
برای تولید با حجم بالا، به جای تکیه بر تنظیم عمق پرس، در یک زاویه ثابت بیش از حد خم (براساس جدول بالا بهار) بسازید. زوایای قالب معمولی برای خم های تمام شده 90 درجه:
- فولاد ملایم: زاویه قالب 88–88.5 درجه (زاویه پانچ 88 درجه)
- زنگ نزن 304: زاویه قالب 86–87 درجه
- آلومینیوم 6061-T6: زاویه قالب 84–85 درجه
7. بریدگی های ریلی و ویژگی های پیلوت
وقتی یک خم به یک لبه فلنجی ختم میشود. در نقاط انتهایی خمیدگی برای جلوگیری از اعوجاج و پارگی لبه. برای قطعات با موقعیت بحرانی، حفره های پایلوت را در نزدیکی خط خم برای قرار گرفتن در قالب قرار دهید.
8. جداسازی و خروج قطعه
پس از خم شدن، ممکن است قطعه پانچ را بگیرد. برای اطمینان از برداشتن قطعات قابل اطمینان در هر ضربه، برای برهزنهای فنری، خروج هوا یا پینهای ضربهای برنامهریزی کنید.
بهترین روش ها برای خمش تولید
- ابتدا نمونه اولیه نمونه های مقاله اول را اجرا کنید و قبل از متعهد شدن به زوایای ابزارسازی تولید، برگشت فنری را اندازه بگیرید.
- مواد دریافتی را کنترل کنید. تغییرات در ضخامت، مزاج و جهت دانه به طور مستقیم بر قوام زاویه خم تأثیر می گذارد.
- از روان کننده استفاده کنید. یک روان کننده ثابت مهر و موم (پارافین کلردار یا استر مصنوعی) باعث کاهش گاز زدگی و بهبود سطح می شود.
- سایش ابزار مانیتور. شعاع پانچ و شعاع شانه قالب با استفاده تغییر می کند - فواصل نگهداری پیشگیرانه را بر اساس تعداد سکته مغزی برنامه ریزی کنید.
- همه چیز را مستند کنید. عمق پانچ، تناژ و زوایای اندازهگیری شده را برای هر تنظیم ثبت کنید. این داده ها برای عیب یابی و طراحی ابزارهای آینده بسیار ارزشمند می شوند.
سوالات متداول
چه تفاوتی بین خمش هوا، ته نشینی و سکه گذاری در خمش مهر زنی فلزی وجود دارد؟
خمش هوا با فشار دادن مواد به داخل قالب بدون تماس کامل، خم را تشکیل می دهد - عمق پانچ زاویه را کنترل می کند و برگشت فنری با خم شدن بیش از حد جبران می شود. کف کردن مواد را به طور کامل روی دیواره های قالب فشار می دهد و به طور قابل توجهی بازگشت فنر را کاهش می دهد. کوینینگ نیروی شدیدی را اعمال می کند تا شعاع خمش را به طور دائم در مواد تنظیم کند، عملاً برگشت فنری را حذف می کند، اما به تناژ 5-10× بیشتر از خمش هوا نیاز دارد.
چگونه می توانم حداقل شعاع خمش را برای موادم محاسبه کنم؟
ضخامت مواد (T) را در حداقل ضریب شعاع خم برای آلیاژ و مزاج خود ضرب کنید. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ آنیل شده 304 دارای ضریب 1.0T است - بنابراین یک ورق 2.0 میلی متری می تواند تا حداقل شعاع داخلی 2.0 میلی متر خم شود. همیشه در صورت امکان عمود بر جهت نورد خم شوید و از برگه اطلاعات مواد برای گریدهای آلیاژی خاص استفاده کنید.
چرا قسمت خم شده من بیش از حد انتظار به عقب برمی گردد؟
برگشت فنری بیش از حد معمولاً ناشی از یک یا چند مورد از این عوامل است: نسبت شعاع خم به ضخامت (R/T) خیلی زیاد است، استحکام تسلیم مواد بالاتر از حد مشخص شده است (بررسی گواهی مواد)، جهت دانه موازی با خط باز شدن خم است، یا دای خیلی گسترده است. R/T را کاهش دهید، جای خالی را بچرخانید، به حالت ملایمتر بروید، یا از تهنشینی/کوهینگ برای تحت کنترل درآوردن فنر استفاده کنید.
چه چیزی باعث ایجاد ترک در سطح خارجی یک خم می شود؟
ترک خوردگی سطح بیرونی زمانی اتفاق میافتد که کرنش کششی در قسمت بیرونی خم از حد ازدیاد طول ماده بیشتر شود. دلایل رایج عبارتند از: شعاع خمش زیر حداقل ماده (جدول شعاع بالا را ببینید)، خم شدن موازی با جهت دانه غلتشی، موادی که خیلی سخت یا سخت شده اند، یا شعاع پانچ تیز که فشار را متمرکز می کند. شعاع خمش را افزایش دهید، از مواد آنیل شده استفاده کنید یا قسمت خالی را 90 درجه به سمت دانه بچرخانید.
چگونه عرض دهانه قالب بر کیفیت خم تأثیر می گذارد؟
عرض دهانه V-die (W) شعاع خمش، نیروی مورد نیاز و برگشت فنر را کنترل می کند. یک دستورالعمل کلی W = 6T تا 12T است، با 8T به عنوان نقطه شروع مشترک. یک دهانه باریک تر، شعاع محکم تری با برگشت فنر کمتر ایجاد می کند، اما به تناژ بالاتری نیاز دارد و علامت گذاری سطح را به خطر می اندازد. باز شدن بازتر، تناژ را کاهش می دهد، اما بازگشت فنر را افزایش می دهد و ممکن است باعث اعوجاج لبه شود. دهانه را با ضخامت مواد و شعاع خمیدگی دلخواه مطابقت دهید.
نتیجه گیری
خمش مهر زنی فلز یک عملیات فریبنده پیچیده است. تأثیر متقابل بین خواص مواد، هندسه خمشی و طراحی ابزار تعیین می کند که آیا یک قطعه به تلورانس برخورد می کند یا در سطل ضایعات قرار می گیرد. با انتخاب نوع خمش مناسب، محاسبه دقیق نیرو و برگشت فنری، رعایت حداقل شعاع خمشی و طراحی قالب ها با جبران مناسب، می توانید به خم های قابل تکرار و با کیفیت بالا در حجم های تولید دست یابید.
به یک شریک خمشی دقیق نیاز دارید؟ در Metal Stamping Parts، ما قطعات خم شده سفارشی را از نمونه اولیه از طریق تولید با حجم بالا مهندسی و تولید می کنیم. درخواست قیمت یا با تیم مهندسی ما تماس بگیرید تا در مورد پروژه بعدی خود صحبت کنید.