دليل ثني الصلب عالي المتانة
ملخص عملي لنصف القطر الأدنى، اختيار القالب V، الارتداد المرن وحساب قوة الثني للحصول على ثني خالٍ من التشقق في ألواح S690QL و S700MC.
أساسيات الثني
تتصرف أنواع الصلب عالي المتانة بشكل مختلف عن اللوح القياسي: حد خضوع (yield strength) أعلى يعني قوة ثني أكبر وارتداد مرن أوضح. بالمعايير الصحيحة يمكن ثني S690QL و S700MC على البارد بأمان. ثلاثة متغيرات حاسمة: نصف القطر الداخلي الأدنى واتجاه الثني وفتحة القالب V.
نصف القطر الداخلي (R)
نصف القطر الصغير جدًا يبدأ تشققًا في السطح الخارجي. يُعطى كمضاعف للسماكة (R = k × t).
اتجاه الثني
الثني عموديًا على اتجاه الدرفلة هو الأكثر أمانًا؛ الثني الموازي يتطلب نصف قطر أكبر.
القالب V
تُختار الفتحة (V) حسب السماكة؛ الـ V الضيق يعني قوة أعلى وخطر تشقق.
نصف قطر الثني الداخلي الأدنى
نصف القطر الداخلي الأدنى اللازم لمنع التشقق يُعطى كمضاعف للسماكة (t). القيم المرجعية (محور الثني عموديًا على اتجاه الدرفلة):
| الجودة | عموديًا على اتجاه الدرفلة | موازيًا لاتجاه الدرفلة |
|---|---|---|
| S700MC | 1,0 × t | 1,5 × t |
| S690QL | 3,0 × t | 4,0 × t |
| S355 (للمقارنة) | 1,5 × t | 2,0 × t |
ملاحظة: القيم مرجعية؛ القيمة الفعلية تتغير حسب الماركة (Strenx 700E يسمح عادة بأنصاف أقطار أصغر) والسماكة وحالة سطح/حافة اللوح وسرعة الثني. اعتمد جداول الثني الخاصة بالمُصنّع.
تأثير اتجاه الدرفلة
اللوح المدرفل متباين الخواص (anisotropic)؛ تتغير خواصه حسب اتجاه الدرفلة. موضع خط الثني بالنسبة لاتجاه الدرفلة يؤثر مباشرة على خطر التشقق:
- ثني عمودي على اتجاه الدرفلة (مُوصى به): خط الثني عمودي على اتجاه الدرفلة. أقل خطر تشقق، وأصغر نصف قطر ممكن.
- ثني موازٍ لاتجاه الدرفلة: يتطلب نصف قطر أكبر؛ تجنّبه إن أمكن.
- ثني بزاوية 45°: قيمة وسطية إذا فرضت الهندسة ذلك؛ تحقّق منه بثني تجريبي.
اختيار فتحة القالب V
في مكبس الحف (press brake) تحدد فتحة V في القالب السفلي كلًّا من نصف القطر الداخلي والقوة اللازمة. يتطلب الصلب عالي المتانة فتحة V أوسع:
| المادة | فتحة V | نصف القطر الداخلي الناتج (تقريبًا) |
|---|---|---|
| الصلب الطري (S235/S355) | ≈ 8 × t | ≈ 1,3 × t |
| S690QL / S700MC | 10 – 14 × t | ≈ 1,6 – 2,3 × t |
قاعدة عملية: نصف القطر الداخلي في الثني الحر (air bending) يساوي نحو 16% من فتحة V. اختيار V واسع في الصلب عالي المتانة يقلل خطر التشقق وإجهاد العُدّة/المكبس معًا.
الارتداد المرن (Springback)
حد الخضوع العالي يعني أن المادة تنفتح جزئيًا بعد الثني (springback). في S690QL/S700MC تكون هذه الزاوية أكبر بوضوح مقارنة بالصلب الطري.
- الثني الزائد (overbend): عوّض بثني الزاوية المستهدفة بضع درجات أكثر (مثلًا قد يلزم الثني إلى ~93–95° لتحقيق 90°).
- فتحة V واسعة: تزيد الارتداد المرن لكنها تقلل خطر التشقق؛ حافظ على التوازن.
- ثني تجريبي: تحقّق من الزاوية بعيّنة من نفس الدفعة/السماكة قبل الإنتاج المتسلسل.
- الكبس في القاع (coining): يعطي زاوية أكثر قابلية للتكرار لكنه يتطلب قوة عالية جدًا؛ استخدمه بحذر في الصلب عالي المتانة.
قوة الثني
يتطلب الصلب عالي المتانة قوة ثني أكبر بمقدار 2–3 أضعاف مقارنة بالصلب الطري بنفس السماكة. قوة الثني الحر تقريبًا:
F (kN/m) ≈ (650 × Rm × t²) / (V × 1000) — Rm: مقاومة الشد (MPa)، t: السماكة (mm)، V: فتحة القالب (mm)
لذلك فإن حمولة (طن) مكبس الحف وتوزيع الحمل على طول القطعة أكثر حرجًا بكثير في S690QL/S700MC مقارنة بالصلب الطري. تحقّق دائمًا من سعة المكبس ومتانة القالب.
منع التشقق
نصف قطر كافٍ
لا تنزل تحت نصف القطر الداخلي الأدنى؛ فهو السبب الأكثر شيوعًا للتشقق.
حافة نظيفة
النتوءات والطبقة المتصلّدة على حافة القطع بالليزر/البلازما تبدأ تشققًا؛ اطحنها عند اللزوم.
الاتجاه الصحيح
ضع خط الثني عموديًا على اتجاه الدرفلة.
مسافة الحافة
إذا كان الثقب/القطع قريبًا جدًا من خط الثني فسيتشوّه؛ اترك مسافة كافية.
جودة حافة القطع ذات أهمية حاسمة في الصلب عالي المتانة. الطبقة الرقيقة المتصلّدة الناتجة عن القطع بالليزر قد تكون بداية تشقق في الثني ذي نصف القطر الصغير؛ يُنصح بطحن خفيف على طول خط الثني في عمليات الثني الحرجة.
الأسئلة الشائعة
ما أصغر نصف قطر يمكن ثني S690QL به؟
نصف قطر الثني الداخلي الأدنى المرجعي لـ S690QL يبلغ نحو 3 × السماكة (عندما يكون محور الثني عموديًا على اتجاه الدرفلة). في الثني الموازي لاتجاه الدرفلة ترتفع هذه القيمة إلى ~4 × السماكة. تتغير القيمة الفعلية حسب الماركة وحالة اللوح؛ الجودات المُحسّنة مثل Strenx 700E قد تسمح بأنصاف أقطار أصغر.
لماذا يهم اتجاه الدرفلة في الثني؟
اللوح المدرفل يملك خواص اتجاهية (متباينة الخواص / anisotropic). وضع محور الثني عموديًا على اتجاه الدرفلة يقلل خطر التشقق ويتيح نصف قطر أصغر. في الثني الموازي لاتجاه الدرفلة تتشقق المادة أسرع، لذا يلزم نصف قطر أكبر.
كيف يُعوَّض الارتداد المرن (springback)؟
الارتداد المرن واضح في الصلب عالي المتانة. أكثر الطرق شيوعًا هي ثني الزاوية المستهدفة بقدر زائد (overbend)؛ مثلًا قد يلزم الثني إلى 93–95° لتحقيق 90°. تُحقَّق النتيجة القابلة للتكرار عبر فتحة V الواسعة وتعويض القالب/الزاوية والثني التجريبي قبل الإنتاج المتسلسل.
أيهما أسهل في الثني: S700MC أم S690QL؟
يُثنى S700MC عادة بنصف قطر أصغر وأسهل بفضل بنيته الدقيقة الحبيبات TMCP وجودته المُحسّنة للتشكيل البارد. أما S690QL فيتطلب نصف قطر أكبر وقوة أعلى خاصة في المقاطع السميكة. في القطع التي تتطلب ثنيًا كثيفًا يُفضَّل S700MC.
خدمة الثني بمكبس الحف
نقص ونثني ألواح S690QL و S700MC حسب المقاس. شارك خطة الثني الخاصة بك، ونسلّمها بالجودة والمعايير الصحيحة.