خمکاری و شکل‌دهی صفحه فولادی: شعاع، جهت دانه و برگشت فنری

آنچه در خم اتفاق می‌افتد

خمکاری بیرون خم را می‌کشد و داخل را فشرده می‌کند. ترک‌خوردگی زمانی شروع می‌شود که کرنش الیاف بیرونی از آنچه فولاد در آن ضخامت می‌تواند ارائه دهد فراتر رود — به همین دلیل هر قاعده خمکاری به صورت حداقل شعاع داخلی نسبت به ضخامت (r/t) بیان می‌شود.

حداقل شعاع: گرید تعیین می‌کند

روش نشان‌دهنده پرس بریک (برگه‌های داده کارخانه حاکم هستند؛ مقادیر با ضخامت افزایش می‌یابند):

ماده	حداقل شعاع داخلی معمول
صفحه سازه‌ای S355	~1–2 × ضخامت (محور خم در عرض دانه در انتهای پایین)
S690 با استحکام بالا	~2–3 × ضخامت
صفحه سایشی NM400 / AR400	~3–4 × ضخامت
صفحه سایشی NM500 / AR500	~4–6 × ضخامت یا بیشتر

شعاع‌های صفحه سایشی سازندگانی را که به فولاد سازه‌ای عادت دارند شگفت‌زده می‌کند: سختی و خم‌پذیری مستقیماً در برابر یکدیگر معامله می‌شوند و شعاعی که S355 به آسانی می‌گیرد NM500 را ترک می‌دهد. ضخامت آن را بدتر می‌کند — همان گرید در 40 mm به r/t بزرگ‌تری نسبت به 10 mm نیاز دارد، زیرا کرنش متمرکز می‌شود و حاشیه‌های کیفیت در ضخامت کاهش می‌یابد.

جهت دانه

صفحه نوردشده ناهمسانگرد است: شکل‌پذیری در جهت‌های در ضخامت و عرضی کوتاه کمترین و در امتداد جهت نورد بهترین است. قاعده به شرح زیر است:

• خط خم عمود بر جهت نورد (محور خم در عرض دانه) تنگ‌ترین شعاع‌ها را تحمل می‌کند — الیاف بیرونی در امتداد دانه کشیده می‌شوند.
• خط خم موازی با جهت نورد به شعاع بزرگ‌تری نیاز دارد، معمولاً یک گام افزایش در حدود 50–100% در r/t، و جهتی است که ترک‌های لبه در آن شروع می‌شوند.

دو قاعده لبه اضافه کنید: از صفحه با لبه‌های سالم و پرداخت‌شده در ناحیه خم استفاده کنید (ترک‌ها و بریدگی‌های لبه برش حرارتی شروع‌کننده ترک هستند، به ویژه روی صفحه سخت)، و سوراخ‌ها و برش‌خورده‌ها را به خوبی دور از خط خم قرار دهید — معمولاً حداقل ~2 × ضخامت به علاوه شعاع — زیرا آن‌ها اعوجاج می‌یابند و کرنش را متمرکز می‌کنند.

برگشت فنری

وقتی پانچ عقب می‌رود، بازیابی الاستیک زاویه خم را باز می‌کند. برگشت فنری:

• با استحکام افزایش می‌یابد: S355 ممکن است چند درجه برگشت فنری داشته باشد؛ صفحات سایشی و با استحکام بالا به طور قابل توجهی بیشتر. همچنین با نسبت‌های شعاع به ضخامت بزرگ‌تر و دهانه‌های قالب پهن‌تر افزایش می‌یابد.
• با خم بیش از حد جبران می‌شود — عبور از زاویه هدف تا بازیابی روی آن قرار گیرد — با نشاندن/سکه‌زنی (با هزینه تناژ بالا)، یا با اندازه‌گیری زاویه و اصلاح CNC روی پرس بریک‌های مدرن.
• در داخل یک دسته صفحه با پراکندگی استحکام تسلیم تغییر می‌کند، به همین دلیل بررسی قطعه اول و تنظیم به ازای هر دسته روی صفحه Q&T معمول است.

تشخیص ترک‌خوردگی

ترک‌های سطح بیرونی در خم تقریباً همیشه به معنای یکی از این موارد است: شعاع بسیار تنگ برای گرید/ضخامت، محور خم موازی با دانه، لبه برش معیوب یا سخت‌شده در ناحیه خم، یا خمکاری پایین‌تر از حداقل دمای توصیه‌شده سازنده (هوای سرد خطر را غلیظ می‌کند — بسیاری از سازندگان صفحه سخت را حداقل در دمای اتاق می‌خواهند و خط خم را برای سنگین‌ترین کار پیش‌گرم می‌کنند). شکل‌دهی گرم صفحه سایشی بداهه‌پردازی میدانی نیست: گرم کردن بالاتر از دمای تمپر اولیه آن را به طور دائم نرم می‌کند.