خمکاری

خمکاری چیست؟

خمکاری در کل به فرآیند تغییر فرم ظاهری فلزات می گویند. این تغییر فرمها دارای درجه و زاویه و خط خم می باشد که با توجه به دستگاه های موجود تقریبا در هر زاویه، درجه و با هر نوعی شعاعی خمکاری ورقهای فلزی امکان پذیر می باشد. همانطور که می دانیم عنصر کربن تاثیر به سزایی در سختی فلزات دارد لذا هر چقدر میزان کربن در یک فلز بیشتر باشد خمکاری آن نیز مشکل تر خواهد بود. عموما فلزاتی که دارای کربن کمتر ار یک و یک دوم 2/1 باشند در حالت و شرایط عمومی دارای شرایط خمکاری هستند و هنگامی که از این میزان بیشتر باشد باید عملیات خمکاری در حالت گرم یعنی پس از گرم کاری صورت بگیرد . برای مثال ورقهای آلیاژهای آلومینیوم در حالت گرم بهتر و راحتر خم می شوند.

انواع ماشین های خم کن :

1-  خم کن دستی
2-  خم کن برقی
3-  خم کن ساده ستونی
4-  خم کن هیدرولیکی
دستگاه های پرس خم کن به کمک سمبه و ماتریس هایی که برای آن طراحی شده است خم را در انواع سایز و زوایه و تقریبا با هر نوع پیچیدگی و ظرافت و طرحی می توانند به انجام برسانند. شکل و بدنه این دستگاه ها عموما از جنس فولاد می باشد که شرکت و طراح سازنده به دلخواه و سلیقه خود با رنگ های صنعتی آن را شکیل می نماید. بستری که ماتریس بر روی بدنه قرار می گیرد. معمولا بسیار محکم تر از قسمت های دیگر ساخته می شود و همچنین سمبه و ماتریس های دستگاه خم نیز از جنس فولاد می باشند. اهمیت این دستگاه ها در چگونگی اعمال نیرو بر ورق تاثیرگذار می باشد. 

شکل دهی ورق در صنعت قطعه سازی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. بسیاری از قطعات مصرفی از سینی های غذا خوری تا پنل های جدا سازی دیوارهای صنعتی به روش شکل دادن ورق تولید می شوند. در حقیقت شکل دادن ورق روشی برای تبدیل ورق های تخت فلزی به شکل مورد نظر بدون شکست یا نازک شدن موضعی شدید ورق است. از جمله فرآیندهای شکل دهی ورق می توان به خم اشاره داشت. از جمله کاربردهای این فرآیند، ایجاد انحنا در ورق و یا تبدیل آن به ناودانی های با مقطع u ، v  و مواردی شکل های حلقوی می باشد. خم کاری به عمل وارد کردن گشتاورهای خمشی به صفحه یا ورق اطلاق می شود که توسط آن قسمت مستقیمی از جسم به طول خمیده تبدیل می شود. در یک عمل خمکاری مشخص، شعاع خم r  نمی تواند از حد معینی کمتر باشد زیرا که فلز روی سطح خارجی خم که تنش کششی به وجود می آید ترک خواهد خورد. معمولا ضخامت خم بر حسب ضخامت ورق تعریف می شود. تجربه نشان داده است که اگر شعاع خم سه برابر ضخامت ورق باشد خطر ترک خوردگی وجود ندارد و در فرآیند خمکاری به حداقل شعاع خم اصطلاحا حد شکل دادن می گویند. این شعاع برای فلزات مختلف متفاوت است و افزایش کار مکانیکی باعث افزایش آن می شود. در مورد فلزات نرم، شعاع خم حداقل می تواند صفر باشد و این گونه فلزات را می توان روی خودشان تا کرد اما به منظور جلوگیری از صدمه به تجهیزات خم کاری، سنبه و ماتریس و قالب، استفاده از شعاع خم کمتر از 8. میلی متر توصیه نمی شود. شعاع خم ورق هایی از جنس آلیاژهای با استحکام بالا می تواند حداقل 5 برابر ضخامت ورق باشد. در انواع کارهای ورقکاری، برش لیزری سی ان سی و پانچ سی ان سی و ... به موارد زیادی برخورد می کنیم که برای تامین فرم مورد نظر، افزایش مقاومت در مقابل خمش، جلوگیری از آسیب به دست، ایجاد اتصال و غیره نیاز به خمکاری وجود دارد. وسایل و ماشین آلاتی که برای این منظور بکار می روند متنوع بوده و با هرکدام خم های معینی را می توان بوجود آورد.

 تئوری خم کاری 

خم کاری، کج کردن ورق حول یک محور مستقیم به منظور ایجاد تغییر شکل دائمی در آن تعریف می شود.
هنگامی که قطعه تحت فرآیند خم کاری قرار می گیرد قسمت های داخلی ورق در منطقه خم تحت فشار و قسمت های بیرونی تحت کشش قرار می گیرند. وجود کشش و فشار در دو سطح ورق منجر به بوجود آمدن برگشت فنری در منطقه خم می شود.

پارامترهای مهم در فرآیند خم کاری 

R :  شعاع خم : می توان سه شعاع خم تعریف کرد. شعاع خم داخلی، متوسط و خارجی
T : ضخامت ورق
X : طول لبه ورق نسبت به منطقه خم
W : عرض ورق ( طول خم )
و زاویه خم
نکته دیگری که در خم کاری ورق های فلزی باید به آن توجه داشته باشم این است که به منظور ایجاد خم در مجاورت سوراخ، جهت جلوگیری از تغییرات ابعادی سوراخ و مطابقت با قطعه نهایی، بایستی فاصله بین لبه سوراخ و شعاع خم وجود داشته باشد. اگر شعاع خم به سوراخ نزدیک باشد ممکن است ابعاد سوراخ تغییر کرده و دایره تبدیل به بیضی گردد.
در طراحی سنبه به منظور اطمینان از خم شدن کامل ورق، عرض سنبه را اندکی بزرگتر از عرض ورق در نظر می گیریم. اگر عملیات خم کاری ورق در جهتی موازی با راستای نورد انجام گیرد، در ناحیه خم با گسترش ترک ها و در نهایت جدایش مواجه هستیم و اگر جهت خمش عمود بر جهت ورق فلزی صورت گیرد آنگاه در سطح خارجی خم شاهد ترک خواهیم بود.
غلبه بر برگشت فنری با استفاده از قالب کوبش : با ایجاد یک برجستگی روی لبه سنبه و افزایش کورس پرس در حل بسیار کم و یا کوبش در انتهای کورس خم کاری، با ایجاد تغییر شکل پلاستیک دائمی در منطقه خم، برگشت فنری از بین می رود.
نکاتی که باید همواره به آن توجه  داشته باشیم :  

• به طور کلی هر چه ورق تردی بیشتری داشته باشد چون تنش نهایی و تنش تسلیم به هم نزدیک هستند، پهنای باند الاستیک در ناحیه تغییر شکل بیشتر خواهد بود و بنا براین مقدار بازگشت فنری افزایش خواهد یافت. 
• هرچه شعاع خم بزرگتر باشد مقدار برگشت پذیری بیشتر خواهد بود.
• به طور کلی هرچه زاویه خم بیشتر باشد مقدار بازگشت پذیری فنری بیشتر است. 
• هرچه ضخامت ورق بیشتر باشد برگشت فنری کمتر خواهد بود. 
• با توجه به کشش ورق در شعاع خارجی خم و فشار ورق در شعاع داخلی خم، مقداری تغییر مقطع در ناحیه خم داریم که باتوجه به ناچیز بودن، از آن صرف نظر می کنیم.