درک فشار هیدرولیک در عملیات خم‌کاری

اصل کارکرد دستگاه‌های خم‌کاری هیدرولیک و اجزای سیستم

دستگاه‌های خم‌کاری هیدرولیک بر اساس قانون پاسکال کار می‌کنند، از مایع تراکم‌ناپذیر برای انتقال و تقویت نیرو استفاده می‌کنند. سیستم از سه جزء اصلی تشکیل شده است:

• پمپ هیدرولیک : جریان را برای ایجاد فشار تولید می‌کند
• شیرهای کنترل : روغن را به عملگرها هدایت می‌کند و آستانه‌های فشار را تنظیم می‌کند
• سیلندرها تبدیل انرژی هیدرولیکی به حرکت خطی برای جابجایی رام

این طراحی حلقه بسته امکان افزایش نیرویی بیش از 1:100 را فراهم می‌کند و خم‌کاری دقیق فلزات ضخیم (≥10 میلی‌متر) را با حداقل تلاش اپراتور امکان‌پذیر می‌سازد.

نقش سیستم‌های سرو هیدرولیکی در خم‌کاری دقیق

نوع جدید از دستگاه‌های تاشو از سیستم‌های سرو هیدرولیکی استفاده می‌کنند که خروجی پمپ را در زمان واقعی از طریق سیگنال‌های CNC تنظیم می‌کنند. برخلاف پمپ‌های با سرعت ثابت که 30 تا 40 درصد انرژی را هدر می‌دهند (تحلیل PrimaPress 2024)، سیستم‌های مبتنی بر سروو:

1. جریان را با تقاضا هماهنگ می‌کنند و مصرف انرژی را کاهش می‌دهند
2. دقت مکانی ±0.01 میلی‌متری را از طریق فیدبک حلقه بسته فراهم می‌کنند
3. در برابر تغییرات فشار در عرض 0.5 ثانیه پاسخ می‌دهند

این سیستم‌ها نیروی خم‌کاری را تا 3000 کیلونیوتن حفظ می‌کنند و در عین حال تولید گرما را کاهش داده و بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهند.

پارامترهای اصلی دستگاه که بر فشار و عملکرد خم‌کاری تأثیر می‌گذارند

پارامتر	تأثیر بر فشار خم‌کاری	محدوده بهینه
جابجایی پمپ	تعیین فشار حداکثر سیستم	10–200 cm³/rev
تنظیم شیر اطمینان	محدود کردن فشار اوج برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد	70–700 bar
سرعت پیستون	تأثیرگذاری بر زمان توقف و یکنواختی نیرو	2–15 mm/s
گرانروی روغن	تأثیرگذاری بر راندمان انتقال فشار	ISO VG 32–68

تعادل این پارامترها، تغییرات نیرویی کمتر از 1 درصد در سراسر رام را تضمین می‌کند که زمانی که فولادهای سفت یا قطعات پیچیده شکل داده می‌شوند، امری حیاتی است.

اجزای اصلی کنترل فشار هیدرولیک

شیرها، پمپ‌ها و سیلندرها: عملکردها در تنظیم فشار

کنترل صحیح فشار هیدرولیک به این معنی است که تمام اجزا باید به‌صورت هماهنگ کار کنند. پمپ انرژی مکانیکی را دریافت کرده و آن را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌کند، در همین حال شیرهای جهت‌دار و رگولاتورهای فشار، نرخ جریان را کنترل کرده و از ایجاد فشار بیش از حد جلوگیری می‌کنند. در مورد عملگرها (Actuators)، این قطعات فشار مایع را به حرکت خطی تبدیل می‌کنند. به عنوان مثال، امروزه از شیرهای تناسبی (Proportional Valves) استفاده می‌شود. این شیرها میزان جریان مایع را بسته به مرحله‌ای از فرآیند خم‌کاری که در آن قرار داریم، تنظیم می‌کنند، که به‌جای حرکات لَغزشی و ناگهانی، حرکت را به‌صورت یکنواخت انجام می‌دهند. مشکلات زمانی رخ می‌دهد که قطعات شروع به خرابی می‌کنند. در صورت فرسوده شدن آب‌بندی‌های پمپ یا گیر کردن شیرها، کل سیستم دچار اختلال می‌شود، فشار ناپایدار می‌شود و خم‌ها همواره اشتباه ایجاد می‌شوند.

یکنواختی نیرو و مکانیسم‌های کنترل هیدرولیکی

توزیع یکنواخت نیرو در سراسر رام از طریق زیرسیستم‌های هیدرولیکی همگام‌سازی شده به دست می‌آید. سیستم‌های سروو الکتروهیدرولیکی از ترانسدیوسرهای فشار و فیدبک حلقه بسته برای حفظ ثبات نیروی یکنواخت ±1% در حین خم کردن استفاده می‌کنند. این دقت باعث کاهش تغییرپذیری فنرگونگی در موادی مانند فولاد ضد‌زنگ و آلومینیوم می‌شود. مکانیزم‌های کلیدی شامل:

• پمپ‌های جبران‌کننده فشار که به تقاضای لحظه‌ای پاسخ می‌دهند
• شیرهای همگام‌سازی که باعث فعال‌سازی یکنواخت سیلندرها می‌شوند
• انباره‌هایی که فشار را در حین تغییرات سریع جهت پایدار می‌کنند

در غیاب این موارد، خم‌های ناهمگن و کارهای اصلاحی متداول می‌شوند.

نحوه تأثیر تنظیمات و تغییرات پارامترها بر خروجی فشار

تنظیم اولیه تعیین‌کننده عملکرد سیستم است. تنظیمات شیر اطمینان، جابجایی پمپ و پیش‌بار سیلندر، سقف فشار را مشخص می‌کنند. به عنوان مثال:

• افزایش 10% فشار شیر اطمینان می‌تواند نیروی خم کردن را 8–12% افزایش دهد
• پیش‌بارهای بیش‌ازحد محکم شده باعث افزایش اصطکاک در سیل می‌شوند و نیروی مؤثر را 3–5% کاهش می‌دهند
• فیلترهای آلوده یا روغن تخریب شده می‌توانند باعث کاهش فشار بیش از 15 درصد شوند

اپراتورها باید در هنگام کالیبراسیون، نتایج نمایش داده شده در صفحه کنترل را با دستگاه‌های اندازه‌گیری مکانیکی مقایسه کنند تا از خطای دrift سنسور یا تاخیر هیدرولیک جلوگیری شود. تنظیم مناسب اطمینان از انتقال کامل ظرفیت اسمی دستگاه را فراهم می‌کند و از خرابی زودرس قطعات جلوگیری می‌کند.

راهنمای گام به گام تنظیم فشار خم‌کننده هیدرولیکی

آماده‌سازی دستگاه تاشو (Press Brake) برای تنظیم ایمن فشار

دستگاه را خاموش کنید و اقدامات قفل‌کردن/برچسب‌زنی (lockout/tagout) را انجام دهید. دیه (ram)، ابزارآلات و اتصالات هیدرولیکی را از نظر آسیب بررسی کنید. سطح قالب را تمیز کنید تا انتقال نیرو به‌طور یکنواخت انجام شود. سطح روغن هیدرولیک را مطابق مشخصات تولیدکننده چک کنید - کمبود مایع باعث کاویتاسیون و ناپایداری فشار می‌شود.

کالیبراسیون فشار خم‌کننده با استفاده از صفحه کنترل و تنظیمات

برای شروع کار، به رابط CNC یا صفحه کنترل دستی مراجعه کنید تا خواص ماده را وارد کنید. این خواص شامل ضخامت متریال و استحکام کششی آن می‌شود. به عنوان مثال، در مقایسه فولاد 50 ksi با درجه 35 ksi، انتظار می‌رود نیاز به فشاری حدوداً ۲۰٪ بیشتر باشد. مرحله بعدی تنظیم سطح فشار مورد نظر است. بیشتر اپراتورها ترجیح می‌دهند از آن نمودارهای پیش‌برنامه‌ریزی شده دستیارانه استفاده کنند، اما اگر لازم باشد می‌توان از محاسبات دستی هم استفاده کرد. همچنین برای کسانی که با تجهیزات سرووهیدرولیک کار می‌کنند، فراموش نکنید حالت فیدبک فشار را فعال کنید. این قابلیت به سیستم اجازه می‌دهد تا تنظیمات پمپ را به طور خودکار بر اساس نیاز بار در حین عملکرد انجام دهد.

تنظیم شیرهای اطمینان و رگولاتورهای فشار برای دستیابی به بهترین خروجی

شیر اطمینان اصلی را در خروجی پمپ پیدا کنید. با استفاده از یک کلید شش‌گوش، تنظیمات افزایشی 5 تا 10 psi را انجام دهید و در عین حال فشار سیستم را با استفاده از مانومتر سیستم کنترل کنید. برای افزایش فشار، شیر را در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید و برای کاهش فشار آن را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید. در سیستم‌های دو پمپی، فشار مدارها را با استفاده از یک مانومتر دیجیتال کالیبره شده به گونه‌ای متعادل کنید که تفاوت فشارها کمتر از 3% باشد.

تنظیم سرعت کاری از طریق تنظیم شیرها

شیرهای کنترل جریان را تنظیم کنید تا سرعت پرس را کنترل کنید - این موضوع برای خم‌کاری یکنواخت بسیار حیاتی است. برای فولاد 1/4 اینچی، سرعت حرکت نزولی را نسبت به آلومینیوم 15 تا 20 درصد کاهش دهید تا بازگشت کششی بیشتر را جبران کنید. هماهنگی بین سرعت و فشار را با انجام خم‌های 90 و 135 درجه روی مواد ضایعاتی آزمون کنید.

تأیید تنظیمات فشار با استفاده از نشانگرهای سیستم و مانومترها

پس از انجام تنظیمات، سه خم هوایی روی کوپن‌های آزمایشی انجام دهید که از مواد تولید استفاده می‌کنند. زوایا را با یک نقاله دقیق (دقت ±0.1°) اندازه‌گیری کنید و فشار را در نقاط مختلف حرکت مانیتور کنید. در سیستم‌های هیدرولیکی-سرفو، اطمینان حاصل کنید که فشار در طول چرخه کامل، در محدوده ±2% از مقادیر تنظیم‌شده باقی می‌ماند.

آزمایش و تأیید دقت تنظیمات فشار

انجام خم‌های آزمایشی برای تأیید ثبات فشار

ابتدا با انجام چند بار خم‌کاری آزمایشی روی مواد دورریز که دارای ضخامت و ترکیب آلیاژی یکسان با قطعاتی است که در تولید واقعی استفاده خواهند شد، شروع کنید. در طول این آزمایش‌ها دقت کنید که فشار سیستم چقدر پایدار باقی می‌ماند، برای این کار به‌طور منظم نشانگرهای فشار سیستم را بررسی کنید. مقادیر مشاهده شده را با معیارهای کالیبراسیون استاندارد خود مقایسه کنید تا هرگونه انحراف احتمالی به‌موقع شناسایی شود. انجام آزمایش‌ها در سه سطح تقریبی ۲۵٪، نیمه کامل یعنی ۵۰٪ و ظرفیت کامل یعنی ۱۰۰٪ فشار مورد نظر منطقی است، زیرا این کار می‌تواند مشکلاتی مانند پمپ‌های فرسوده یا شیرهایی که واکنش کندی دارند را آشکار کند. در صورت مشاهده تفاوت‌های قابل توجه نسبت به مقادیر مورد انتظار، مطمئن شوید که آن‌ها را طبق دستورالعمل‌های ISO 17025 به‌درستی ثبت کنید تا تمامی مقادیر در محدوده مجاز استانداردهای صنعتی باقی بمانند، که معمولاً به میزان حدوداً ۱٫۵ درصد مثبت یا منفی است.

ارزیابی کیفیت خم و یکنواختی نیرو پس از انجام تنظیمات

برای بررسی یکنواختی زاویه خم در سراسر طول رام از ابزارهای دقیق اندازه‌گیری زاویه استفاده کنید. تفاوت‌های بیش از 0.5 درجه در زاویه بازگشت نشان‌دهنده فشار نامساوی ناشی از شیرهای تناسبی اشتباه تنظیم شده یا خطا در همگام‌سازی است. یکنواختی فشار را با انجام سه خم پیاپی در شرایط یکسان تأیید کنید — نوسانات فشار بیش از 3٪ نیاز به بازرسی مدار هیدرولیکی را نشان می‌دهد.

تنظیم دقیق فشار بر اساس بازخورد لحظه‌ای خم‌کاری

از طریق رابط CNC تنظیمات ریز (با افزایش 5–10 بار) را انجام دهید و در عین حال بازخورد از گیج کرنش را رصد کنید. سیستم‌های پیشرفته قادر به تنظیم فشار در طول اجرای تولید هستند و می‌توانند تغییرات سختی مواد را جبران کنند. تنظیمات بهینه شده را در حافظه ماشین ذخیره کنید؛ بر اساس مطالعات 2023 در مورد بهره‌وری ساخت، این کار زمان راه‌اندازی مجدد برای سفارش‌های مشابه را 18–22٪ کاهش می‌دهد.

تشخیص و رفع اشکال‌های متداول فشار هیدرولیک

علت خم‌های نامناسب در دستگاه‌های خم‌کاری هیدرولیکی

هنگامی که خم‌های نامنظمی را مشاهده می‌کنیم، در بیشتر موارد به این دلیل است که فشار هیدرولیک به اندازه کافی ثابت نیست. چندین عامل وجود دارند که معمولاً باعث این نوع مشکل می‌شوند. ابزارها ممکن است پس از سال‌ها استفاده فرسوده شده باشند یا شاید قالب‌ها دیگر به درستی تراز نباشند. گاهی اوقات تنظیم‌کنی‌ها هم از مسیر خود منحرف می‌شوند. باور کنید یا نه، چیزی کوچک مانند یک انحراف ۰٫۱ میلی‌متری در قالب می‌تواند واقعاً کارها را به هم بزند و دقت را تقریباً در آن سیستم‌های خم‌کاری پیشرفته سروو به نصف کاهش دهد. اگر کسی بخواهد بفهمد چه اتفاقی افتاده است، باید ابتدا با استفاده از دستگاه‌های تراز لیزری بررسی کند که آیا دهانه سیلندر (رام) موازی است یا نه و همچنین به دنبال علائم فرسودگی نامساوی در ابزارها باشد. بر اساس برخی مطالعاتی که در صنعت در گردش هستند، بیش از دو سوم این مشکلات خم‌کاری بی‌ثبات در واقع به مشکلات مربوط به ضخامت یا رقیق‌شدن مایع برمی‌گردد. نوسانات دمایی در طول روز یا روغن قدیمی و تخریب‌یافته می‌تواند ویسکوزیته (گرانروی) را تغییر دهد و همه چیز را از تعادل خارج کند.

رفع اشکالات بدون فشار: پمپ‌ها، شیرها و انسدادها

شرایط بدون فشار معمولاً ناشی از موارد زیر است:

1. خرابی پمپ‌ها : حجم جابجایی را با مشخصات فنی مقایسه کنید
2. خرابی شیرها : سلونوئیدهای شیر تناسبی را برای واکنش‌گویی تست کنید
3. محدودیت جریان : لوله‌های مکش را برای خم شدن لوله‌ها بررسی کنید، به خصوص در محیط‌های سرد (<50 درجه فارنهایت)

قبل از تعویض قطعات، سیستم را سه بار از 0 تا 100 درصد فشار سیکل کنید تا احتمال قفل‌های هوا برطرف شود.

شناسایی نشتی‌های هیدرولیکی و مشکلات یکپارچگی سیستم

نشت‌های داخلی اغلب به شکل زیر ظاهر می‌شوند:

• گسیختگی دامنه (Ram drift) بیش از 0.5 میلی‌متر در دقیقه (نشانه‌ای از خرابی آب‌بندی)
• زمان‌های چرخه‌ای طولانی‌تر با وجود تنظیم ثابت تن‌هاژ
• دمای مایع بالای 140 درجه فارنهایت

از گرمای‌نگاری مادون قرمز برای تشخیص شیرهای یا سیلندرهای داغ‌تر استفاده کنید — یک تفاوت 15 درجه فارنهایتی بین قطعات مجاور ممکن است مسیرهای نشت را نشان دهد. برای اتصالات حیاتی، از دستگاه‌های تشخیص‌دهنده فراصوتی استفاده کنید که قادرند نشت‌هایی به میزان 0.1 گالن در دقیقه (GPM) را شناسایی کنند.

‫سوالات متداول‬

اصل کار پرس‌های ترمز هیدرولیکی چیست؟

پرس‌های ترمز هیدرولیکی بر اساس قانون پاسکال عمل می‌کنند و از مایع تراکم‌ناپذیر برای انتقال و تقویت نیرو استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها از اجزای کلیدی مانند پمپ هیدرولیکی، شیرهای کنترل و سیلندرها برای عملکرد مؤثر تشکیل شده‌اند.

سیستم‌های سروو الکترو-هیدرولیکی چگونه دقت خم‌کاری را افزایش می‌دهند؟

سیستم‌های سروو الکترو-هیدرولیکی خروجی پمپ را در زمان واقعی از طریق سیگنال‌های CNC تنظیم می‌کنند، مصرف انرژی را کاهش داده و دقت مکانی بالا را از طریق فیدبک حلقه بسته به دست می‌آورند.

چه عواملی بر فشار خم‌کاری در پرس‌های ترمز هیدرولیکی تأثیر می‌گذارند؟

پارامترهای کلیدی که بر فشار خمش تأثیر می‌گذارند شامل جابجایی پمپ، تنظیمات شیر اطمینان، سرعت دستگاه و ویسکوزیته روغن می‌شوند. تنظیم مناسب این عوامل، یکنواختی نیرو و عملکرد مناسب را تضمین می‌کند.

چگونه می‌توانم مشکلات فشار هیدرولیکی را برطرف کنم؟

مشکلات رایجی مانند خم‌های نامناسب ممکن است ناشی از فشار هیدرولیکی ناپایدار باشند. بررسی ابزارهای فرسوده، ماتریس‌های دیس‌آلاین یا انحراف کالیبراسیون می‌تواند به حل این مشکلات کمک کند.