مكابح الضغط

في ثني الصفائح المعدنية، يجب مراعاة العديد من المفاهيم التصميمية بالنسبة لأبعاد القطعة النهائية. قبل استكشاف هذه الأفكار الأساسية، من المفيد فهم بعض المصطلحات الأساسية:

• المحور المحايد: خط وهمي داخل المعدن لا يتمدد ولا ينضغط أثناء الثني.

• منطقة الشد: المنطقة الموجودة على الجزء الخارجي من الثني حيث يتم تمديد المادة.

• منطقة الضغط: المنطقة الموجودة على الجزء الداخلي من الثني حيث يتم ضغط المادة.

• خط الثني: الخط المستقيم أو المنحني الذي يحدث عليه الثني.

• طول الحافة: طول القسم المسطح الممتد من خط الثني.

تُشرح أدناه المفاهيم الأساسية للتصميم والتصنيع.

نصف قطر الانحناء

نصف قطر الثني هو نصف القطر الداخلي للانحناء الذي يتكون عند ثني الصفيحة. ويُعد هذا متغيرًا تصميميًا أساسيًا، حيث يؤثر على الدقة الأبعادية، والمتانة، والشكل، والسلامة الهيكلية.

كل مادة وسماكة لها الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء — حد أدنى لا يمكن عنده الثني دون التسبب في تلف. كقاعدة عامة، يجب أن يكون نصف قطر الثني الأدنى مساويًا على الأقل لسماكة المادة.

الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء (R _دقيقة ) = سماكة المادة (t

مقدار الطرح للثني

أثناء عملية الثني، تمتد المادة في منطقة الثني، مما يجعل الطول المسطح الكلي للقطعة أقصر قليلاً من مجموع أطوال حوافها. مقدار الطرح للثني هو المبلغ الذي يجب طرحه من الطول الكلي غير المطوي لتحقيق الأبعاد النهائية المطلوبة بعد عملية الثني.

مقدار الطرح للثني = 2 × (المسافة الخارجية المحسوبة – مقدار السماح بالثني)

من الضروري حساب مقدار الطرح للثني بدقة لضمان تحقيق الطول الصحيح للمقطع والمواصفات. ويعتمد قيمة الطرح على نوع المادة وسمكها ونصف قطر الثني.

سماحة الثني

مقدار السماح بالثني هو طول المادة المطلوبة لتشكيل الجزء المنحني من الثني على طول المحور المحايد. عندما يتم ثني صفيحة، فإن الجانب الداخلي ينضغط والجانب الخارجي يتمدد، لكن المحور المحايد يبقى بطول ثابت.

يأخذ مقدار السماح بالثني بعين الاعتبار سُمك المادة وزاوية الثني وطريقة الثني وعامل K. ويشير إلى طول القوس عند المحور المحايد بين اللوحين الجانبيين.

عامل K

عامل K هو معلمة رئيسية في تصميم الصفائح المعدنية، ويُعرّف بأنه نسبة انحراف المحور المحايد إلى سماكة المادة. وعادةً ما يتراوح بين 0 و1 (ومن الشائع أن يكون بين 0.25 و0.5 في التطبيق العملي). على سبيل المثال، فإن عامل K الذي يساوي 0.3 يعني أن المحور المحايد يقع عند 30% من السماكة بدءًا من سطح الثني الداخلي.

يساعد عامل K في تقدير مدى تمدد أو انضغاط المادة ويُستخدم لحساب السماحية للثني. وتختلف القيم الموصى بها حسب نوع المادة ونصف قطر الثني.

تخفيف الثني

إن تخفيف الثني هو شق صغير أو قطع يتم إجراؤه عند نهاية خط الثني لمنع تمزق المادة أو تشوهها. وهو ضروري للحفاظ على السلامة الهيكلية والدقة الأبعادية، خاصة عندما لا يمتد الثني عبر الجزء بأكمله.

لا تحتاج الثنيات التي تمتد بالكامل من حافة إلى أخرى إلى تخفيف ثني. وتُستخدم فتحات التخفيف عندما يتوقف الثني داخل الصفيحة، لتجنب تركيز الإجهاد.

قاعدة التصميم:

الحد الأدنى لعرض التخفيف ≥ سماكة المادة (t)

العمق الأدنى للتفريغ ≥ السُمك (t) + نصف قطر الانحناء (R) + 0.5 مم

المفهوم المرتبط هو تفريغ الزاوية وهو قطع يتم إجراؤه عند خطوط الانحناء المتقاطعة للسماح بتكوين زوايا نظيفة ومنع التشققات.

الردة المرنة

بعد تحرير قوة الانحناء، تميل المعدن إلى العودة جزئيًا إلى شكلها الأصلي بسبب الاسترداد المرن — ويُعرف هذا باسم الردة المرنة . ويؤثر على زاوية الانحناء ونصف القطر النهائيين، لذا يجب أن تعوّض التصاميم عنه لتحقيق الدقة.

يعتمد الارتداد على الخصائص المرنة للمادة، ونصف قطر الانحناء، وطريقة الانحناء. وتُظهر المواد ذات مقاومة الخضوع الأعلى ارتدادًا أكبر.

تسلسل الانحناء

تسلسل الانحناء هو الترتيب الذي يتم به تشكيل الانحناءات المتعددة على صفيحة واحدة. يساعد التخطيط الجيد للتسلسل في تجنب تداخل الأدوات، أو تشوه الجزء، أو مشكلات المناورة. بشكل عام، تُصنع الانحناءات من الخارج نحو الداخل، وتُشكَّل الانحناءات الأبسط أو الأكبر قبل تلك الأكثر تعقيدًا. كما يجب أن يكون التسلسل متوافقًا مع الأدوات والقدرات المتوفرة في الجهاز.

اتجاه الحبيبات

تتميز المعادن ببنية بلورية نتيجة لعملية التصنيع (مثل الدرفلة). ويؤثر توجّه هذه الحبيبات على القابلية للثني.

لتقليل خطر التشقق، خاصة مع الثنيات الضيقة أو بعض المواد، يجب أن يكون خط الثني متعامدًا على اتجاه الحبيبات. عمودي يزيد الثني الموازي لاتجاه الحبيبات من احتمالية حدوث كسور.