ضخامت مجاز برای خمکاری ورق چقدر است؟ راهنمای کامل محدودیت‌ها و ظرفیت‌ها

هیچ عدد ثابتی به عنوان “ضخامت مجاز برای خمکاری” وجود ندارد. این مقدار یک متغیر کاملاً وابسته به سه عامل اصلی است: ۱) تناژ (قدرت) دستگاه پرس برک، ۲) جنس و استحکام کششی ورق، و ۳) عرض دهانه قالب (V-Die). به طور کلی، از ورق‌های بسیار نازک (کمتر از ۱ میلی‌متر) تا ورق‌های بسیار ضخیم (چند ده میلی‌متر) قابل خمکاری هستند، به شرطی که تجهیزات مناسب برای آن موجود باشد.

در دنیای فلزکاری، خمکاری ورق یکی از پایه‌ای‌ترین و در عین حال حیاتی‌ترین فرآیندهاست. از ساخت یک جعبه فلزی ساده گرفته تا تولید قطعات پیچیده بدنه خودرو و آهن آلات صنعتی، همه جا ردپای این فرآیند دیده می‌شود. یکی از اولین سوالاتی که برای مهندسان، طراحان و مدیران تولید پیش می‌آید این است که “تا چه ضخامتی می‌توان ورق را خم کرد؟”. پاسخ به این سوال، کلید طراحی بهینه، برآورد صحیح هزینه تمام شده و انتخاب درست پیمانکار خدمات است.

این مقاله به شما کمک می‌کند تا به درک عمیقی از محدودیت‌های ضخامت در خمکاری دست یابید و با دیدی باز، پروژه‌های خود را، چه در تهران و چه در قطب‌های صنعتی مانند اصفهان، مدیریت کنید.

عامل شماره یک: ظرفیت دستگاه پرس برک (تناژ)

مهم‌ترین و اولین عامل تعیین‌کننده حداکثر ضخامت قابل خم، قدرت یا تناژ دستگاه پرس برک است. تناژ، حداکثر نیرویی است که دستگاه می‌تواند از طریق سنبه به ورق وارد کند و واحد آن “تن” (Ton) است. هرچه ورق ضخیم‌تر و سخت‌تر باشد، برای رسیدن به تغییر شکل پلاستیک (خم دائمی) به نیروی بیشتری نیاز دارد.

این رابطه خطی نیست! با دو برابر شدن ضخامت ورق، نیروی مورد نیاز تقریباً چهار برابر می‌شود. این رابطه توانی (به توان ۲) نشان می‌دهد که چرا خمکاری ورق‌های ضخیم به صورت تصاعدی دشوارتر و نیازمند دستگاه‌های بسیار قدرتمندتر است.

فرمول محاسبه نیروی خمکاری (V-Bending Force)

برای درک بهتر این موضوع، مهندسان از فرمولی برای تخمین نیروی لازم استفاده می‌کنند:

F=K×L×UTS×T2W F = \frac{K \times L \times UTS \times T^2}{W} F=WK×L×UTS×T۲​

که در این فرمول:

• F: نیروی خمکاری مورد نیاز (به کیلوگرم-نیرو یا نیوتن).
• K: یک ضریب ثابت مربوط به قالب است (معمولاً بین ۱.۳۳ تا ۱.۷).
• L: طول خط خم (به میلی‌متر).
• UTS: حداکثر استحکام کششی ورق (به مگاپاسکال – MPa). این عدد در مشخصات فنی ورق موجود است.
• T: ضخامت ورق (به میلی‌متر).
• W: عرض دهانه قالب V شکل (V-Die Opening) (به میلی‌متر).

همانطور که در فرمول مشخص است، ضخامت ($T$) دارای توان ۲ است که اهمیت فوق‌العاده آن را در محاسبه نیرو نشان می‌دهد.

عامل شماره دو: جنس ورق و استحکام آن

تمام فلزات یکسان ساخته نشده‌اند. خم کردن یک ورق آلومینیومی به ضخامت ۱۰ میلی‌متر بسیار آسان‌تر از خم کردن یک ورق فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) با همان ضخامت است. دلیل این امر، تفاوت در “استحکام کششی” (Tensile Strength) آنهاست.

• فولاد نرم (Mild Steel): به عنوان مبنا در نظر گرفته می‌شود.
• آلومینیوم: معمولاً به حدود یک سوم نیروی فولاد نرم نیاز دارد.
• فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): تقریباً به ۵۰٪ نیروی بیشتری نسبت به فولاد نرم نیاز دارد.

این یعنی یک دستگاه با زرفیت ۱۰۰ تن که می‌تواند یک ورق فولادی را خم کند، ممکن است برای خم کردن همان ابعاد از ورق استیل دچار مهدودیت شود.

به قول یک اپراتور قدیمی پرس برک در یکی از کارگاه‌های تبریز: “ورق مثل آدمه، هرکدوم یه قلق و یه زوری دارن. با فولاد باید با زبون زور حرف بزنی، ولی آلومینیوم ناز داره و زود کوتاه میاد. اگه قلقش دستت نباشه، یا می‌شکنه یا اون چیزی که می‌خوای نمیشه.”

عامل شماره سه: ابزارآلات و عرض دهانه قالب (V-Die)

این یک نکته بسیار کلیدی است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. عرض دهانه قالب V شکلی که ورق روی آن قرار می‌گیرد، تأثیر مستقیمی بر نیروی مورد نیاز دارد.

یک قانون طلایی: با دو برابر کردن عرض دهانه قالب (W)، نیروی مورد نیاز برای خمکاری تقریباً نصف می‌شود.

این بدان معناست که یک کارگاه ممکن است با استفاده از یک قالب با دهانه بازتر، بتواند ورق ضخیم‌تری را با همان دستگاه خم کند. اما این کار یک پیامد دارد: شعاع خم داخلی بزرگتر خواهد شد. بنابراین، بین خم کردن ورق ضخیم و دستیابی به یک شعاع خم تیز، یک موازنه وجود دارد. شناخت انواع خمکاری ورق و ابزارهای مرتبط با آن، به انتخاب بهینه کمک شایانی می‌کند.

دست از این حرفای مهندسی بردار، آخرش چند؟

آقا بیخیال این فرمول‌ها شو! شما به عنوان مشتری یا پیمانکار، تهش می‌خوای بدونی کارت با چه هزینه‌ای راه میفته. وقتی داری از یه کارگاه استعلام قیمت می‌گیری، فقط نگو “یه ورق ۱۰ میل می‌خوام خم کنم”. طول خم، جنس ورق، و زاویه خم رو دقیق بگو. برای پروژه‌هات باید قیمت گرفت از چند شرکت مختلف تا بهترین قیمت رقابتی رو پیدا کنی. دنبال خرید بدون واسطه از تولیدکننده‌هایی باش که کارشون تمیزه. یادت باشه، یه کار ارزون و بی‌کیفیت، آخرش هزینه دو برابر رو دستت میذاره.

نتیجه‌گیری: مشاوره فنی کلید کار است

همانطور که دیدیم، پاسخ به سوال “ضخامت مجاز برای خمکاری چقدر است؟” یک عدد مشخص نیست، بلکه یک معادله مهندسی با چندین متغیر است. ظرفیت دستگاه، جنس ماده و ابزارآلات در کنار هم مشخص می‌کنند که آیا یک خم خاص، امکان‌پذیر است یا خیر.

برای پروژه‌های صنعتی و ساختمانی، بهترین راهکار این است که قبل از نهایی کردن طراحی، با یک کارگاه یا شرکت ارائه‌دهنده خدمات خمکاری معتبر، مشورت کنید. نقشه‌های خود را برای آن‌ها ارسال کرده و درخواست مشاوره فنی نمایید. آن‌ها با بررسی جدول وزنی و مشخصات دستگاه‌های خود، به شما خواهند گفت که آیا اجرای طرح امکان‌پذیر است و چه راهکارهایی برای بهینه‌سازی آن وجود دارد. این کار از اتلاف وقت و هزینه در مراحل بعدی جلوگیری خواهد کرد.

منبع علمی:

• Benson, S. (2012). Press Brake Technology: A Guide to Precision Sheet Metal Bending. Society of Manufacturing Engineers.