تحقیق فرایند خمکاری در صنعت

تعریف

  طبق 8586 خمکاری شکل دادن قطعاتی است که در آن ورقها و تسمه ها به قطعات ناودانی و یا حلقوی تبدیل می شوند .

در خمکاری اعمال تنش در حالت خمیری صورت می گیرد .

کاربرد

   خمکاری در فرایند تغییر شکل ورق جهت قطعات ناودانی پروفیلهایی از ورق و لوله و قطعات ساختمان و کشتی و تجهیزات به کار می رود . علاوه بر قطعات فوق رینگهای متنوعی نیز با روش فوق جهت زمینه های زیادی تولید می شود .

فرآیند خمکاری

خمکاری آزاد

در خمکاری آزاد قالب فقط از سنبه ماتریس جهت انتقال نیرو تشکیل شده است. قطعه کار روی دو نقطه می نشیند. سنبه حرکت خمکاری را انجام می دهد. بدین ترتیب افزایش خم در مرکز روی می دهد .

خمکاری آزاد غالبا" جهت تابگیری قطعات به کار می رود .

2- خمکاری بسته

در خمکاری بسته سنبه خمکاری قطعه کار را به ماتریس بسته فشار می دهد . فرآیند شکل دادن با یک فشار ضرب نهایی تمام می شود .

دو نوع خمکاری بسته V- شکل و – U شکل وجود دارد .

2-1 خمکاری - V شکل

سنبه و ماتریس به صورت V- شکل ساخته می شوند .

در ابتدای شکل دادن خمکاری آزاد انجام می شود . ضمنا" طی شکل دادن قطعه کار شعاع خم جدیدی به دست می آورد . تازه در وضعیت نهایی فشار ضرب شکل نهایی را به قطعه می دهد .

2-2 خمکاری بسته U- شکل

در خمکاری بسته U- شکل نیز شکل نهایی با عمل ضرب نهایی به دست می آید .

برای اینکه طی فرآیند از ایجاد قوس در کف قطعه جلوگیری شود غالبا" از یک سنبه سمت ماتریس نیز استفاده می شود . هنگام عمل خمکاری سنبه سمت ماتریس نیز به قطعه فشاری اعمال می کند .

3- خمکاری با نورد

در خمکاری با نورد گشتاورد خمکاری با سه غلتک اعمال می شود .

 غلتک بالایی به اندازه زاویه r قابل نوسان بوده و دو غلتک زیری از نظر ارتفاع قابل تنظیم هستند . هر دو  غلتک متحرک می باشند . با تنظیم غلتکها نسبت به هم قطر قطعات تولیدی تغییر می کند بطوری که کوچکترین قطر با اندازه غلتک خمکاری و بزرگترین قطر با شرط پلا ستیسیته محدودیت پیدا می کند.

2-4 محدوده تغییر شکل خمکاری

2-4-1 تنشهای اعمالی به ماده

تنشهای اعمالی به مقطع خمکاری متنوع است.

 الیاف درونی          در راستای بازوهای خمکاری سرکوب می شود .

                           در راستای عمود بر نیرو پهن می شود.

الیاف بیرونی          در راستای بازوهای خمکاری کشیده می شود.

                          در راستای عمود بر بازوهای خمکاری سرکوب می شود.

الیاف خنثی           هیچ تغییر طولی ندارد. این الیاف تقریبا" در وسط قرار دارد.

مو قعیت واقعی الیاف خنثی به سمت شعاع کوچکتر جابه جا شده است ضمنا" بستگی به ضخامت ورق s و شعاع خمکاری r دارد.

2-4-2 خمکاری قالب بسته

در خمکاری قالب بسته فرمهای دلخواه –v و-u شکل با اعمال نیروی ضرب نهایی و به اندازه کافی بزرگ با دقت کاملا" خوبی به دست می آید.

هر قدر شعاع خمکاری ri ( = شعاع سنبه ) کوچکتر باشد به همان میزان زاویه بسته بازوها دقیقتر می باشد. با این همه شعاع خمکاری نباید کوچکتر از 0,6s  باشد و در موارد با استحکام بالا مساوی با ضخامت ورق باشد.

2-4-3 خمکاری با نورد

در خمکاری با نورد مقادیر حدی شعاع خمکاری از حد الاستیسیته به دست می آید. در کوچکترین شعاع خمکاری ابعاد غلتک نورد نیز روی آن موثر است.

شعاع خمکاری حد اکثر            به mm                r_{i max}

مدول الاستیسیته                   به N/mm²                 E

مقاومت تسلیم                      به N/mm²                R_e

ضخامت ورق                        به mm                          S

کوچکترین شعاع خمکاری مجاز         به mm        r_{i min}

ضخامت ورق                                    به mm             S

ضریب جنس طبق جدول 2-2                  -                    C

شعاع خمکاری r_i باید بزرگتر از r_{i min}باشد.

برای فولاد N/mm²E=2,1.10⁵

جدول 2-2 ضریب جنس C

2-5 برگشت فنری

در هر فرآیند خمکاری پدیده برگشت فنری روی می دهد.برگشت فنری یعنی انحراف از زاویه خمکاری تئوری.

 اندازه برگشت فنری بستگی دارد به :

1- حد تسلیم جنس قطعه خمکاری

2- نوع خمکاری (خمکاری آزاد یا خمکاریا بسته)

3- شعاع خمکاری :هر قدر r کوچکتر باشد به همان میزان منطقه تغییر شکل خمیری بزرگتر و برگشت فنری کوچکتر است.

نتیجه می شود:

زاویه قالب خمکاری باید کوچکتر از زاویه قطعه باشد.

زاویه یا ضریب شعاع خمکاری

زاویه برگشت          به درجه    

ضخامت ورق          به mm   

زاویه واقعی           به درجه

جدول 2-3 زاویه برگشت فنری β=f(r_i ,s) برای St تا R_m=400 N/mm² و Ms تا  R_m=300 N/mm²

2-6 تعیین طول قطعه خام l

مجموع قطعات خمکاری شده و راست     L=L₁+L_b+L₂  

طول گسترده            به mm      L_b

طول قوسها             به mm      L₁

طول بازوها            به mm     L₂   

شعاع خمکاری        به mm        r_i

ضخامت ورق                 به mm         s

ضریب تصحیح                  -           e

زاویه خمکاری              به درجه        a  

در حالت 90=  برای L می توان نوشت:

جدول 2- 4 ضریب تصحیح   e=f(r_i ,s)

2-7 نیروی خمکاری F_b

2-7-1 خمکاری در قالب بسته V  شکل