في ثني الصفائح المعدنية، يجب مراعاة عدة مفاهيم تصميمية فيما يتعلق بأبعاد الجزء النهائي. قبل استكشاف هذه الأفكار الرئيسية، من المفيد فهم بعض المصطلحات الأساسية:

l المحور المحايد: خط وهمي داخل المعدن لا يتمدد ولا ينضغط أثناء الثني.

l منطقة الشد: المنطقة الموجودة على الجانب الخارجي للثني حيث يتم تمدد المادة.

l منطقة الضغط: المنطقة الموجودة على الجانب الداخلي للثني حيث يتم ضغط المادة.

l خط الثني: الخط المستقيم أو المنحني الذي يحدث عليه الثني.

l طول الجناح: طول القسم المسطح الممتد من خط الثني.

يتم شرح مفاهيم التصميم والتصنيع الرئيسية أدناه.

نصف قطر الثني

نصف قطر الثني هو نصف قطر الانحناء الداخلي المتكون عند ثني الصفيحة. هذا متغير تصميمي أساسي، يؤثر على الدقة الأبعاد، القوة، الشكل، والسلامة الهيكلية.

كل مادة وسمك له أقل نصف قطر ثني —حد أدنى لا يمكن الثني دونه دون التسبب في تلف. كقاعدة عامة، يجب أن يكون أقل نصف قطر ثني مساويًا على الأقل لسمك المادة.

أقل نصف قطر ثني (R min ) = سمك المادة (t)

خصم الانحناء

أثناء الانحناء، تتمدد المادة في منطقة الانحناء، مما يؤدي إلى أن يكون الطول المسطح الإجمالي للقطعة أقصر قليلاً من مجموع أجنحتها. خصم الانحناء هو المقدار الذي يجب طرحه من الطول الإجمالي غير المطوي لتحقيق الأبعاد النهائية المطلوبة بعد الانحناء.

خصم الانحناء = 2 × (التراجع الخارجي – بدل الانحناء)

يعد احتساب خصم الانحناء بدقة أمرًا أساسيًا لتحقيق الطول الصحيح للقطعة والمواصفات المطلوبة. تعتمد قيمة الخصم على نوع المادة، السمك، ونصف قطر الانحناء.

بدل الانحناء

بدل الانحناء هو طول المادة المطلوب لتشكيل الجزء المنحني من الانحناء على طول المحور المحايد. عند ثني الصفيحة، ينضغط الداخل ويتمدد الخارج، لكن المحور المحايد يظل بطول ثابت.

يأخذ بدل الانحناء في الاعتبار سمك المادة، زاوية الانحناء، طريقة الانحناء، و K-factor . وهو يمثل طول القوس للمحور المحايد بين الجناحين.

K-Factor

عامل K هو معلمة رئيسية في تصميم الصفائح المعدنية، يُعرّف على أنه نسبة إزاحة المحور المحايد إلى سمك المادة. يتراوح عادة من 0 إلى 1 (عادة من 0.25 إلى 0.5 عمليًا). على سبيل المثال، عامل K بقيمة 0.3 يعني أن المحور المحايد يقع عند 30% من السمك من سطح الانحناء الداخلي.

يساعد عامل K في تقدير مقدار تمدد أو انضغاط المادة ويُستخدم لحساب بدل الانحناء. تختلف القيم الموصى بها بناءً على المادة ونصف قطر الانحناء.

تخفيف الانحناء

تخفيف الانحناء هو شق صغير أو قطع يتم إجراؤه في نهاية خط الانحناء لمنع تمزق المادة أو تشوهها. وهو ضروري للحفاظ على السلامة الهيكلية والدقة الأبعادية، خاصة عندما لا يمتد الانحناء عبر القطعة بأكملها.

لا توجد حاجة لتخفيفات الانحناء للانحناءات التي تمتد بالكامل من حافة إلى أخرى. تُستخدم عندما يتوقف الانحناء داخل الصفيحة، لتجنب تركيز الإجهاد.

قاعدة تصميم:
الحد الأدنى لعرض التخفيف ≥ سمك المادة (t)
العمق الأدنى للإغاثة ≥ t + نصف قطر الانحناء (R) + 0.5 مم

مفهوم ذو صلة هو إغاثة الزاوية ، وهو قطع يتم عند تقاطعات خطوط الانحناء للسماح بزوايا نظيفة ومنع التشقق.

المرونة المرتدة

بعد تحرير قوة الانحناء، يميل المعدن إلى العودة جزئيًا إلى شكله الأصلي بسبب الاستعادة المرنة—يُعرف هذا باسم المرونة المرتدة . إنه يؤثر على زاوية الانحناء النهائية ونصف القطر، لذا يجب أن تعوض التصاميم عنه لتحقيق الدقة.

تعتمد المرونة المرتدة على الخصائص المرنة للمادة، ونصف قطر الانحناء، وطريقة الانحناء. المواد ذات قوة الخضوع الأعلى تُظهر مرونة مرتدة أكثر.

تسلسل الانحناء

تسلسل الانحناء هو الترتيب الذي يتم فيه تشكيل الانحناءات المتعددة على صفيحة واحدة. يمنع التسلسل المخطط جيدًا تداخل الأدوات، وتشوه القطعة، ومشكلات التعامل. بشكل عام، تُصنع الانحناءات من الخارج إلى الداخل، وتُشكل الانحناءات الأبسط أو الأكبر قبل الأكثر تعقيدًا. يجب أن يتوافق التسلسل أيضًا مع الأدوات المتاحة وقدرات الآلة.

اتجاه الحبيبات

للمعادن بنية حبيبية بلورية ناتجة عن عملية تصنيعها (مثل الدرفلة). يؤثر اتجاه هذه الحبيبات على قابلية الانحناء.

لتقليل خطر التشقق، خاصة مع الانحناءات الضيقة أو مواد معينة، يجب توجيه خط الانحناء عموديًا على اتجاه الحبيبات. يزيد الانحناء الموازي للحبيبات من احتمالية الكسور.