نحوه خمکاری قوطی پروفیل (آهنی، استیل و آلومینیوم)

در دنیای امروز با پیشرفت تکنولوژی و رشد فناوری، استفاده از پروفیل‌های صنعتی در صنایع مختلف به طور چشمگیری گسترش یافته است. پروفیل‌های فولادی به عنوان یکی از مواد اولیه مورد استفاده در ساخت سازه‌های ساختمانی، صنعتی، و حتی مصنوعات هنری، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کنند. این پروفیل‌ها، با ابعاد و شکل‌های مشخص، در دسته‌های مختلفی مانند باز و بسته، و سبک، نیمه سنگین و سنگین قرار می‌گیرند. اما در برخی موارد، به دلایل مختلف، نیاز است که پروفیل‌ها در برخی قسمت‌ها خم شوند. این عملیات خم‌ کاری پروفیل می‌تواند به صورت دستی یا ماشینی انجام شود و با محاسبات دقیقی صورت می‌گیرد. در این مقاله، به بررسی روش‌های خمکاری پروفیل و محاسبات مربوط به آن خواهیم پرداخت.

فرایند خمکاری پروفیل چیست؟

خمکاری پروفیل یک فرآیند کاربردی و حائز اهمیت است که به منظور افزایش سهولت کار و بهبود شکل نهایی پروژه‌ها انجام می‌شود. در این فرآیند، ورق‌ها و قوطی‌های پروفیل تحت تأثیر نیروهای مکانیکی قرار می‌گیرند و شکل آن‌ها تغییر می‌کند. میزان انعطاف‌پذیری پروفیل‌ها به میزان کربن موجود در ساختار و ضخامت آن‌ها بستگی دارد. پروفیل‌هایی با کربن و چگالی بیشتر، سخت‌تر و شکننده‌تر هستند و به راحتی نمی‌توانند خم شوند. فرآیند خمکاری قوطی پروفیل یا پروفیل می‌تواند به دو روش گرم و سرد انجام شود. این فراورده‌های فولادی در نحوه خمکاری پروفیل با کربن بالا معمولاً نیاز به گرم شدن دارند تا بتوانند بهراحتی خم شوند، در حالی که قطعه‌هایی با کربن کمتر می‌توانند به راحتی در دمای پایین شکل و فرم دلخواه خود را به خود بگیرند.

فرآیند خمکاری پروفیل نیازمند رعایت استانداردها و دقت زیاد است، زیرا اگر به درستی صورت نگیرد، مشکلاتی مانند پاره شدگی، به‌هم چسبیدگی دیواره‌ها، و شکستن لوله‌ها را می‌تواند ایجاد کند. این فرآیند در ساخت وسایل مختلفی از جمله مبلمان، میز، صندلی، و انواع لوازم منزل استفاده می‌شود و برای ایجاد شکل‌های متنوع و دلخواه، از آن استفاده می‌شود.

تاریخچه خمکاری پروفیل

خمکاری پروفیل فلزی ریشه‌های خود را در دوران باستان دارد. یونانیان و رومیان با استفاده از ابزارهای ساده، مانند چکش و سندان، فلز را خم و شکل می‌دادند تا از آن برای اهداف تزئینی و کاربردی استفاده کنند. در قرون وسطی، آهنگران از این ابزارها برای تولید اشیاء فلزی مختلف استفاده می‌کردند.

پیشرفت‌های فناوری در قرن‌های ۱۸ و ۱۹ باعث توسعه دستگاه‌های مکانیکی خم کن شد. اولین دستگاه خم کن در سال ۱۸۲۹ توسط ژوزف ماری ژاکارد فرانسوی اختراع شد، که از آن برای خم کردن نوارهای فلزی استفاده می‌شد. اما به ویژه در اواخر قرن نوزدهم، با اختراع دستگاه‌های خم کن هیدرولیک، که به خمش دقیق‌تر و کارآمدتر پروفیل‌های فلزی امکان می‌دهد، فناوری خمش فلز به مرحله جدیدی رسید.

در قرن بیستم، با توسعه ماشین‌های خم کن کنترل شده توسط کامپیوتر (CNC)، فناوری خمش فلزات به نقطه‌ای رسید که از نرم‌افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) برای کنترل دقیق فرآیند خمش و ایجاد اشکال و پروفیل‌های پیچیده استفاده می‌شود. امروزه، خمش پروفیل فلزی در صنایع مختلف از ساخت و ساز تا تولید و هوافضا استفاده می‌شود و توانایی خم کردن و شکل دادن به پروفیل‌های فلزی در اشکال و زوایای دقیق، به توسعه محصولات و کاربردهای نوآورانه و پیشرفته منجر شده است.

نحوه خمکاری پروفیل

به طورکلی خمکاری فرایندی برای افزایش سهولت استفاده از انواع پروفیل است. برای انجام این فرایند تمام پروفیل‌ها یا قوطی‌ها بر اثر نیروی مکانیکی، تغییر شکل می‌دهند. توجه داشته باشید، حجم انعطاف‌پذیری و قمیت پروفیل قوطی به درصد کربن درون این نوع محصولات بستگی دارد. به طور مثال اگر کربن درون پروفیل هرچه بیشتر باشد، پروفیل سخت‌تر وشکننده‌تر است. برای پروفیل‌های سخت و شکننده از روش نورد گرم برای فرایند خمکاری استفاده می‌کنند؛ اما برای پروفیل‌هایی که درصد کربن در آنها پایین است از روش نورد سرد برای خمکاری استفاده می‌کنند.
معمولا از فرایند خمکاری برای انواع مختلف مقاطع فولادی و استیل مانند ورق، قوطی، لوله و… انجام می‌شود که نوع و فرایند خمکاری در هر کدام از این مقاطع متفاوت است. برای فرایند خمکاری به روش نورد گرم از حرارت استفاده می‌شود؛ اما برای خمکاری نورد سرد از کشش و فشار استفاده می‌ کنند. در برخی مواقع در فرایند خمکاری به صورت نورد گرم، پروفیل فرم خود را از دست می‎‌دهد یا به طور کامل می‌سوزد؛ به همین دلیل بیشتر از روش نورد سرد برای فرایند خمکاری پروفیل آهنی استفاده می‌کنند.

خمکاری سرد

خمکاری سرد یکی از روش‌های کارآمد و مقرون به صرفه برای خم کردن پروفیل‌های فلزی است. در این روش، پروفیل‌ها در دمای اتاق و بدون نیاز به استفاده از تجهیزات گرمایشی خم می‌شوند، که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می‌شود. فرآیند خمکاری سرد باعث به وجود آمدن پروفیل‌هایی با شکل دلخواه و زیبا می‌شود، بدون آنکه نیاز به گرم شدن متقابل فلزات باشد. این روش به خصوص برای پروفیل‌های خاصی از فلزات مناسب است و می‌تواند در بسیاری از پروژه‌ها از جمله ساخت وسایل خانگی، مبلمان و محصولات فلزی دیگر به کار رود. با این حال، باید توجه داشت که خمکاری سرد ممکن است برای همه انواع پروفیل‌ها مناسب نباشد و برخی محدودیت‌های خود را داشته باشد، بنابراین برای انتخاب مناسب‌ترین روش خمکاری، باید به نوع و خواص فلزات مورد استفاده در پروژه توجه کرد.

خمکاری القایی حرارتی

خمکاری القایی حرارتی یکی دیگر از فرآیندهای پیشرفته و دقیق برای ایجاد خم‌های پیچیده در پروفیل‌های فلزی است. در این روش، با استفاده از گرما، پروفیل‌ها نرم شده و انعطاف‌پذیری آن‌ها افزایش می‌یابد تا به شکل دلخواه خم شوند. این فرآیند با استفاده از یک سیم پیچ گرمایش القایی انجام می‌شود که به سرعت فلز را در نقاط مورد نظر گرم می‌کند، در حالی که مناطق اطراف آن تأثیر نمی‌پذیرند. با رسیدن به دمای مطلوب، پروفیل‌ها انعطاف‌پذیرتر شده و می‌توانند به راحتی و با دقت خم شوند. این روش امکان ایجاد خم‌های دقیق و پیچیده را فراهم می‌کند و برای تولید پروفیل‌های با کیفیت بالا و حداقل اعوجاج مناسب است. با این حال، این فرآیند زمان‌بر است و ممکن است برای همه انواع فلزات مناسب نباشد، بنابراین انتخاب مواد مناسب و در نظر گرفتن زمان لازم برای انجام فرآیند از اهمیت بالایی برخوردار است.

جنس پروفیل و دستگاه موردنیاز آن چیست؟

همانطور که اشاره شد، پروفیل‌ها از جنس‌ها و مواد مختلفی ساخته می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. به عنوان مثال، پروفیل‌های آهنی، فولادی، آلومینیومی و مسی از جنس‌های متفاوتی هستند که برای هر کدام از این جنس‌ها دستگاه‌های مخصوص خمکاری و فرآیندهای خاصی نیاز است. به همین منظور، پروفیل‌های آهنی و فولادی به دلیل خصوصیات مکانیکی قوی‌تر خود، نیاز به دستگاه‌های خمکاری با قدرت و استحکام بالاتر دارند. از طرف دیگر، پروفیل‌های آلومینیومی به دلیل سبکی وزن و خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتر، نیاز به دستگاه‌هایی با دقت و حساسیت بیشتر برای خمکاری دارند.

هر یک از دستگاه‌های خمکاری برای جنس خاصی از پروفیل‌ها طراحی شده‌اند. برای مثال، برای پروفیل‌های آهنی و فولادی از دستگاه‌هایی با قدرت و استحکام بالا برای اعمال نیرو استفاده می‌شود، در حالی که برای پروفیل‌های آلومینیومی از دستگاه‌هایی با دقت بالا و کنترل حرارتی دقیق استفاده می‌شود تا جلوگیری از آسیب به ماده و تضمین کیفیت بالای خم‌ها باشد. در نتیجه، توجه به جنس پروفیل و انتخاب مناسب‌ترین دستگاه خمکاری برای هر نوع پروفیل ضروری است.

روش‌های مختلف خمکاری پروفیل

همانطور که در ابتدا مطلب اشاره کردیم، پروفیل نوعی مقطع فولادی است که در صنایع‌های متفاوتی به کار گرفته می‌شود؛ به همین دلیل برای اینکه بتوانیم پروفیل‌ها را به قطعات مختلف مورد نیاز هر صنایع تبدیل کنیم، باید از فرایند خمکاری پروفیل آهنی استفاده کرد. معمولا از این فرایند برای زاویه دادن پروفیل یا زیباسازی این نوع محصولات استفاده می‌کنند. خمکاری آهن‌آلات به دو صورت صنعتی و دستی صورت می‌گیرد که هرکدام از آنها مزایای بخصوص خود را دارند.

خمکاری به روش دستی

برای خمکاری به روش دستی، صنعتگران از قاب‌های مختلف خم برای اعمال نیرو استفاده می‌کنند تا ظاهر پروفیل‌ها تغییر کند. در بعضی مواقع برای خمکاری پروفیل‌ها از ابزارآلاتی چون قالب‌ها، تسمه، چکش و ابزارهای کمکی استفاده می‌شود. اگر پروفیل ضخامت بالایی داشته باشد، علاوه‌بر فرایندهای قبلی باید برای خمکاری آنها از حرارت استفاده کنید. معمولا صنعتگران برای گرما دادن به پروفیل از کوره یا شعله مستقیم استفاده می‌کنند تا بافت پروفیل نرم شود.

خمکاری به روش صنعتی

برای خمکاری انواع پروفیل به روش صنعتی باید از ابزار آلات مکانیکی مجهز استفاده کرد. دستگاه‌های صنعتی فرایند خمکاری نسبت به نوع و اندازه پروفیل‌ها متفاوت است، به همین دلیل هرکدام از آنها مزایای خود را دارند. با استفاده از خمکاری صنعتی به راحتی می‌توانید قطعات مختلفی را تولید کنید که از لحاظ ظاهری بسیار مناسب هستند. معروف‌ترین روش خمکاری به صورت صنعتی مربوط به روش سه غلطکی است. در این روش برای خم کردن پروفیل از سه غلتک که به صورت افقی و عمودی قرار گرفته‌اند، استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که غلتک اول و دوم کاملا ثابت هستند؛ اما غلط سوم متحرک است که با عبور پروفیل از این سه غلطک، شکل و ابعاد پروفیل دچار تغییر می‌شوند.

خمکاری به سبک چرخشی

در این روش دستگاه مکانیکی، یک چرخش نیم دایره‌ای بر روی پروفیل ایجاد می‌کنند که همین عامل باعث زاویه و خم در پروفیل‌ها می‌شود. این نوع دستگاه معمولا از یک الی دو رول نیم دایره تشکیل شده‌اند. در این سبک از خمکاری پروفیل، ورق مورد نظر بر روی محور دستگاه قرار می‌گیرد و با استفاده از چرخش و فشار، نیم دایره‌های متنوع و کاربردی تشکیل می‌شوند.

خمکاری به سبک گونیایی

در این فرایند هدف ایجاد خم V بر روی سطح پروفیل است. برای استفاده از خمکاری گونیایی باید به نوع تماس آن توجه داشته باشید؛ زیرا این نوع محصولات از سه دستگاه مختلف به نام ضرب سکه‌ای، خم مماسی و خم کم تشکیل شده‌اند که هرکدام از آنها مشخصات کمنحربه‌فرد خود را دارند.

فرایند خمکاری به صورت دورانی و هوا

فرایند خمکاری به صورت دورانی، کاری بسیار آسان است؛ زیرا نیازی به هیچ نوع پد یا فشار ندارد. برای استفاده از این فرایند، یک پانچ دورانی بر روی پروفیل مورد نظر درج می‌شود تا با اعمال نیرو و فشار بالا، پروفیل تغییر حالت بدهد. در خمکاری به صورت هوا، ورق‌های پروفیل بر روی دو سطح مختلف که معلق هستند، قرار می‌گیرند؛ سپس با استفاده از پانچ نیرویی، پروفیل خم می‌شود.

دستگاه‌های خم کن پروفیل‌ها

همانطور که در ابتدا مطلب اشاره کردیم، پروفیل‌ها انواع مختلفی دارند که برای فرایند خمکاری هرکدام باید از دستگاه‌های مختلفی استفاده کرد. پرکاربردترین دستگاه‌ها خم کن پروفیل شامل موارد زیر می‌شوند:

• خم‌کن دستی
• خم‌کن ساده ستونی
• پرس خم‌کن
• خم‌کننده نورد
• خم‌کن برقی
• خم‌کننده جعبه و قالب

دستگاه خم کن دستی

با استفاده از خم‌کن دستی برای خم‌های گوشه پروفیل با انحنای محدود به کار گرفته می‌شود. این دستگاه از دو فک تشکیل شده است که فک بالایی آن با استفاده از پیچ و مهره حرکت می‌کند و فک پایینی بر روی یک پایه قرار می‌گیرد. ورقه‌های فولادی مورد نظر را بین دو فک این دستگاه قرار می‌دهیم تا فرایند خمکاری بر روی آنها اعمال گردد.

انواع خم کن ساده ستونی

دستگاه‌های خم‌کن ستونی دو مدل مختلف دارند که هرکدام از آنها ویژگی منحصربه‌فرد خود را دارند. مدل اول خم‌کن ساده ستونی، فک بالایی ساده‌ای دارد؛ اما دستگاه خم‌کن مدل دوم فک بالای لقمه‌ای دارد. برای فرایند خم‌کاری با استفاده از این نوع دستگاه‌ها، باید ابتدا ورق فولادی را در بین فک‌های آنها قرار دهیم. توجه داشته باشید که فک‌های بالایی این نوع دستگاه، متحرک هستند که در کنار آنها دسته‌ای قرار گرفته است، با استفاده از آن فک بالا بر روی فک پایین قرار می‌گیرد. صفحه‌های گردانی که در بخش جلویی دستگاه قرار گرفته‌اند با دو محور جداگانه از در دو طرف یاتاقان قرار می‌گیرد. در درون این دستگاه دو کشو به صورت عمودی حرکت می‌کند که ورقه‌های فولادی را برای خم‌کاری باید درون آنها قرار دهید.

دستگاه خم کن برقی

دستگاه خم‌کن برقی نسبت به دستگاه خمکاری دستی از کیفیت و سرعت بالاتری بهره‌مند هستند. این نوع دستگاه‌ها اندازه‌ای حدود یک الی شش متر دارند. اجزای تشکیل دهنده این نوع دستگاه شامل موارد زیر می‌شوند:

1. قسمت مهم آن مربوط موتور الکتریکی و جعبه دنده معکوس دستگاه است.
2. فک بالایی این نوع دستگاه متحرک هستند که برای حرکت، انرژی خود را از الکتروموتور قسمته پایه راست بدست می‌آورد.
3. نیروی مورد نیاز برای صفحه گردان و مابقی اجزای دستگاه توسط الکتروموتور صورت می‌گیرد.
4. بر روی جعبه فرمان این نوع دستگاه‌ها دکمه خاموش و روشن قرار گرفته است.

مزایای خمکاری پروفیل

خم پروفیل فلزی دارای مزایای فراوانی است که اهمیت آن را در صنایع مختلف به روشنی نشان می‌دهد. یکی از مزایای بارز آن، توانایی ایجاد طرح‌های پیچیده و متنوع است که این امکان را برای تولید قطعات فلزی با نیازهای خاص صنایع مختلف ایجاد می‌کند. با استفاده از خم شدن پروفیل، تولیدکنندگان می‌توانند اجزای فلزی را با دقت و سازگاری بالا تولید کنند و اطمینان حاصل کنند که محصولات تولیدی استانداردهای ایمنی و کیفیت مورد نیاز را برآورده می‌کنند. همچنین، این فرآیند به تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا با کاهش هزینه‌های تولید و افزایش حاشیه سود، بازدهی کسب و کار خود را بهبود بخشند.

استفاده از ماشین‌های مدرن CNC در فرآیند خم کردن پروفیل، کارآمدی و مقرون به صرفه بودن این فرآیند را بهبود بخشیده است. این ماشین‌ها به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهند که با دقت بالا و قوام مناسب، حجم زیادی از قطعات فلزی را تولید کنند. علاوه بر این، تطبیق پذیری خم پروفیل، این فرآیند را برای تولید قطعات مختلف در صنایع مختلف، از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا، ساخت و ساز و مبلمان، بسیار ارزشمند می‌سازد و آن را به یکی از فرآیندهای حیاتی و ضروری در تولید مدرن تبدیل می‌کند.

چگونه خم پروفیل را محاسبه کنیم؟

برای محاسبه فرایند خمکاری پروفیل باید با پارامترهای خم آشنایی داشته باشیم که شامل موارد زیر هستند:

• شعاع R: این پارامتر مقدار خمیدگی و انحنای ناحیه مورد نظر پروفیل‌ها را مشخص می‌کند.
• زاویه: این پارامتر مربوط به خمیدگی نهایی بیرون پروفیل است.
• مرکز ثقل G: برای به دست آورن طول اولیه پروفیل به این پارامتر نیاز داریم.
• طول اولیه L: این پارامتر برای طول پروفیل مورد نیاز برای فرایند خمکاری است.

برای محاسبه طول اولیه پروفیل‌ باید از فرمول زیر استفاده کنیم:

طول اولیه= فاصله لبه تا مرکز ثقل 1+ میزان مجاز خم پروفیل+ طول لبه تا مرکز ثقل 2

خمکاری پروفیل چه کاربردی در صنایع دارد؟

با استفاده از خمکاری‌های متفاوت پروفیل با روش‌های گوناگون، قطعات فولادی مختلفی بدست می‌آید که هرکدام از آنها کاربرد ویژه‌ای در صنایع مختلف دارند. بیشترین کاربرد فرایند خمکاری پروفیل در صنایعی چون موارد زیر به کار گرفته می‌شود:

• ساخت باکس‌های الکتریکی
• ساخت فونداسیون و اسکلت ساختمان
• ساخت تجهیزات کشتی‌رانی
• استفاده در صنایع کشاورزی و دامداری
• استفاده در صنایع حمل و نقل هوایی و زمینی
• ساخت انواع تجهیزات کارخانجات‌ها

کلام آخر

خمکاری پروفیل فرایندی برای حالت‌پذیری ورقه‌های فولادی است. نحوه خمکاری پروفیل آهنی براساس دو روش نورد گرم و سرد انجام می‌شود که هرکدام از آنها مشخصات منحربه‌فرد خود را دارند. برای انجام فرایند خمکاری از دو روش دستی و صنعتی استفاده می‌کنند که قطعا در روش صنعتی سرعت و کیفیت خمکاری قوطی پروفیل بهتر است. در این مطلب سعی کردیم فرایند خمکاری را برای شما توضیح دهیم؛ در صورت هرگونه سوال یا مشکلی در این مورد می‌توانید آنها را در بخش نظرات ارسال کنید.