I. تعریف اصلی و اصل عملیات
خم توخالی و خم جامد دو فرآیند خمشی اساسی برای شکل‌دهی سرد لوله‌های مقطع مربعی هستند. تفاوت اصلی در این است که آیا دیواره داخلی لوله خالی در طول فرآیند شکل‌دهی دارای پشتیبانی و فشرده‌سازی است یا خیر. آنها با هم، فرآیند تشکیل هسته لوله های مقطع مربعی از نوار فولادی/لوله گرد تا مقطع مربع- را تشکیل می دهند.
1. خم واقعی (خم فشرده)
خم واقعی به "خم شدن در شرایط تراکم" اشاره دارد، که روشی است که در آن غلتک های شکل دهنده بیرونی و داخلی به طور همزمان با دیواره های داخلی و خارجی بیلت لوله تماس پیدا می کنند و فشرده سازی و تراکم دو طرفه را اعمال می کنند.
- فرآیند عملیاتی: ایستگاه شکل دهی هم به غلتک بیرونی و هم به غلتک داخلی مجهز است. هنگامی که شمش لوله از آن عبور می کند، غلتک های بیرونی و داخلی به ترتیب به دو طرف بیرونی و داخلی دیواره لوله می چسبند و به طور همزمان فشار وارد می کنند تا منطقه خمشی را کاملاً محدود و فشرده کند و مواد را مجبور می کند تا خم شدن زاویه را مطابق شکل غلتک کامل کند. ناحیه تغییر شکل همیشه تحت محدودیت سفت و سخت قالب قرار دارد.
- اثر تغییر شکل هسته: مواد در سمت بیرونی ناحیه خمشی تحت کشش قرار می گیرند، در حالی که مواد در سمت داخلی تحت فشار قرار می گیرند. اثر کلی یک اثر نازک شدن کششی است - طول طولی خط خمشی کمی کوتاه می‌شود و دیواره لوله در زاویه خمش به دلیل کشش نازک می‌شود.
2. خم خالی (خم تعلیق)
خم خالی به "خمشی که در آن دیواره داخلی معلق است" اشاره دارد. این فرآیندی است که در آن فقط غلتک بیرونی با دیواره بیرونی بیلت لوله تماس می گیرد و هیچ غلتکی پشتیبان روی دیواره داخلی وجود ندارد. شکل از طریق تغییر شکل غیرمستقیم با لنگر خمشی تشکیل می شود.
- فرآیند عملیاتی: در ایستگاه شکل‌دهی، فقط غلتک‌های فرم‌دهنده در سمت بیرونی شمش لوله چیده شده‌اند، در حالی که در سمت داخلی هیچ غلتکی وجود ندارد. پس از اینکه غلتک بیرونی بر دیواره لوله فشار وارد کرد، لنگر خمشی بر اساس سفتی مقطع-بیلت لوله شکل می‌گیرد و باعث تغییر شکل پلاستیک در ناحیه خم شده می‌شود. ماده داخلی در حالت "معلق" تغییر شکل آزاد است.
- اثر تغییر شکل هسته: ماده در ناحیه خم شده به طور کلی فشرده می شود و در نتیجه یک اثر ضخیم شدن فشاری ایجاد می شود - طول طولی خط خم شده کمی دراز می شود و در زاویه خمش فلز به دلیل تجمع فشاری ضخیم می شود.
II. اهمیت اصلی فرآیند
این دو فرآیند در یک رابطه جایگزین نیستند، اما فناوری‌های اصلی مکمل در تولید لوله‌های نیم‌نمای مربع شکل سرد- هستند. ارزش آنها در این است:
1. برآوردن تمام مشخصات الزامات شکل دهی:
خمش واقعی مشکل پایداری لوله‌های پروفیل مربعی-ضخیم و با دقت بالا-را حل می‌کند. خمش خالی مشکلات شکل گیری زوایای R کوچک، دیواره های نازک- و مقطع پیچیده را حل می کند و شکاف تکنولوژیکی را که با خمش واقعی نمی توان به دست آورد را پر می کند.
2. متعادل کردن دقت و کارایی:
خمش واقعی دقت ابعاد و زوایا را تضمین می کند، در حالی که خمش خالی از خمش همزمان چند{0}}و تکمیل لبه پشتیبانی می کند و کارایی تولید و پیچیدگی محصول را افزایش می دهد.
3. سازگاری با ویژگی های مختلف مواد:
برای مواد با انعطاف پذیری ضعیف و مستعد ترک خوردن، خمش خالی می تواند از خطر شکستگی ناشی از کاهش ضخامت به دلیل کشش در خمش واقعی جلوگیری کند. برای مصالح{0}}دیواره ضخیم- با استحکام بالا، خمش واقعی می‌تواند ریباند را کنترل کرده و از پایداری شکل‌دهی اطمینان حاصل کند.
در ماشین‌های خمش سرد واقعی، این دو معمولاً به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند: چند پاس اول، زاویه اصلی را که از طریق خمش واقعی شکل می‌گیرد، تکمیل می‌کند، در حالی که پاس‌های دوم به اصلاح مقطع و اصلاح طول لبه از طریق خمش خالی دست می‌یابند.
III. مقایسه جامع مزایا و معایب
| بعد مقایسه | خم واقعی | خم توخالی |
| روش شکل دهی | فشرده سازی دو طرفه توسط غلتک های داخلی و خارجی، شکل دهی کاملاً تحت فشار | فقط غلتک خارجی فشار وارد می کند، دیواره داخلی معلق است، لنگر خمشی تشکیل می شود |
| ویژگی های تغییر شکل | اثر کشش و نازک شدن، دیواره لوله در نقطه خمش نازک تر می شود | اثر فشرده سازی و ضخیم شدن، دیواره لوله در نقطه خمش ضخیم می شود |
| مزایای اصلی |
1. برگشت بسیار کوچک، زاویه شکل گیری بالا و دقت اندازه 2. کنترل دقیق زاویه داخلی R، شکل غلتکی دقیق منجر به سازگاری خوب محصول می شود 3. پایداری قوی در-شکل‌گیری لوله‌های دیواره‌ای ضخیم، احتمال از دست دادن پایداری قطعات لبه کمتر است |
1. می تواند زوایای داخلی بسیار کوچک ایجاد کند (R <0.2t، t ضخامت دیواره است) و مستعد شکستگی نیست. 2. می تواند به خم شدن همزمان و تکمیل لبه فوقانی / لبه جانبی، مناسب برای بخش های پیچیده دست یابد 3. فشار تماس غلتکی کوچک است، سایش قالب کمتر، عمر طولانی تر است |
| معایب اصلی | 1. دیواره لوله در نقطه خمش کشیده و نازک شده و استحکام موضعی را کاهش می دهد 2. خط خمش دارای انقباض طولی است، طول باید از قبل جبران شود 3. غلتک فشار زیادی را تحمل می کند، به سرعت فرسوده می شود و هزینه های نگهداری بالاتر است |
1. کنترل ریباند دشوار است، دقت شکل دهی ضعیف تر از خم کامل است 2. هنگامی که فشار بیش از حد بالا باشد، ناپایداری لبه و عیوب مقعر دیواره جانبی مستعد رخ دادن هستند. 3. تشکیل لوله با دیواره نازک- مستعد چروک شدن است و الزامات تنظیم برای ماشین ابزار زیاد است |
IV. سناریوهای قابل اجرا
کاربردهای اصلی فرآیند خمش واقعی:
- فرآیند شکل‌دهی اصلی برای-لوله‌های مربعی و مستطیلی با دیواره ضخیم و لوله‌های مربعی و مستطیلی فولادی با استحکام بالا.
- لوله های ساختاری مربع و مستطیل با الزامات دقیق برای دقت ابعادی و تحمل زاویه (مانند ماشین آلات ساختمانی، سازه های فولادی ساختمان، و قاب های خودرو).
- تولید دسته ای لوله های مربعی و مستطیلی با اندازه استاندارد-با زوایای R{1} مشترک (R بزرگتر یا مساوی 0.5 تن).
کاربردهای اصلی خم توخالی:
- تشکیل لوله‌های مربع و مستطیل با دیواره نازک-و همچنین لوله‌های مربعی و مستطیلی با ابعاد کوچک.
- لوله‌های تزئینی و مبلمان{0}}مربع و مستطیل شکل با زوایای داخلی بسیار کوچک R.
- تکمیل چند پاس و اصلاح لبه‌های ویژه-شکل و غیر{2}}لوله‌های مربع و مستطیل شکل.
- جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از خم شدن و کشش واقعی لوله های مربع و مستطیل شکل فولاد ضد زنگ و آلیاژی با انعطاف پذیری ضعیف.
V. معیارهای انتخاب: نحوه انتخاب بین خم های توخالی و خم های جامد
در فرآیندهای انتخاب واقعی تولید و تدارکات، اولویت های زیر را می توان برای قضاوت استفاده کرد:
1. بر اساس ضخامت دیواره
برای مشخصات با ضخامت دیوار بزرگتر یا مساوی 4 میلی متر یا مواردی که نسبت بالایی از مقاطع ضخیم دارند، فناوری خم جامد برای اطمینان از پایداری ترجیح داده می شود. برای لوله های نازک-دیواره با ضخامت دیواره کمتر یا مساوی 2 میلی متر، خم توخالی برای جلوگیری از نازک شدن بیش از حد ترجیح داده می شود.
2. بر اساس زاویه داخلی مورد نیاز مقدار R:
برای لوله‌های مربع یا مستطیل با زاویه تیز-با مقدار R کمتر از 0.2 تن، خم توخالی تنها گزینه است. برای مقادیر R معمولی (0.5t - 2t)، خمش جامد برای اطمینان از دقت ترجیح داده می‌شود.
3. بر اساس الزامات دقت
برای سناریوهای مونتاژ-بار سازه و دقت بالا-، فناوری خمش جامد انتخاب شده است. برای پوشش‌های تزئینی، محافظ، و سایر سناریوهای غیر باربر-، می‌توان فناوری خمش توخالی را انتخاب کرد.
4. بر اساس خواص مواد:
فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ-با استحکام پایین برای خمش جامد مناسب هستند. فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی بالا و غیره، با انعطاف پذیری کم، برای خمش توخالی ترجیح داده می شوند.
5. بر اساس پیچیدگی مقطع-:
مقاطع استاندارد مربع و مستطیل{0}}به طور عمده توسط خمش جامد پردازش می شوند. مقاطع پیچیده-با اشکال نامنظم و خمیدگی های متعدد به ترکیب فرآیندهای خمشی توخالی نیاز دارند.
