در کارهای مختلف انواع لوله ها موارد زیادی وجود دارد که برای تأمین فرم مورد نظر، افزایش مقاومت در مقابل خمش، جلوگیری از آسیب به دست، ایجاد اتصال و غیره نیاز به خمکاری وجود دارد. وسایل و ماشین آلاتی که برای این منظور بکار می‌روند متنوع بوده و با هر کدام خم‌های معینی را می‌توان به وجود آورد.

خم کاری چیست؟

خمکاری  به فرآیند تغییر فرم ظاهری فلزات گفته می شود. این تغییر فرمها دارای درجه و زاویه و خط خم می باشند که با توجه به دستگاه های موجود تقریباً در هر زاویه، درجه و با هر نوع شعاعی، خمکاری ورقهای فلزی امکان پذیر می باشد. همانطور که می دانیم عنصر کربن تأثیر به سزایی در سختی فلزات دارد،لذا هر چقدر میزان کربن در یک فلز بیشتر باشد خمکاری آن نیز مشکل تر خواهد بود.

ظرفیت خمکاری

ظرفیت خمکاری متغیر بوده و به میزان کربن آنها بستگی دارد. با افزایش میزان کربن قابلیت خمکاری کاهش می یابد. در واقع این دو با هم رابطه عکس دارند. لوله هایی که درصد کربن آنها تا ۱٫۲ است امکان خمکاری در حالت سرد را دارند و در صورتی که درصد کربن از مقدار ذکر شده بیشتر شود خمکاری به روش گرم انجام می پذیرد. با افزایش درصد کربن شکنندگی بالا می رود.

انواع دستگاه خم‌کن

خم‌کن دستی

این دستگاه برای خم‌هایی به کار می رود که گوشه دار هستند یا انحنای محدودی دارند . این دستگاه دارای پایه ای است که فک زیرین برروی آن سوار شده است. فک رویی به کمک مکانیزم پیچ و مهره قابل حرکت بوده و به وسیله آن می توان لوله را بین دو فک محکم کرد. فک خم کننده حول محور به صورت شعاعی، قابل حرکت بوده و به وسیله آن می توان لوله ای را که قبلا بین فک های رویی و زیرین محکم شده است، خم کرد. برای خنثی کردن نیروی وزن فک خم‌کننده معمولا وزنه ای که به آن وزنه تعادل می گویند در انتهای محور وجود دارد. در لبه فک‌های سه گانه معمولا تیغه هایی از جنس فولاد، نصب شده است که قابل تعویض بوده و با تعویض آنها می توان خم‌های مختلفی را به وجود آورد.

خم‌کن ساده ستونی

این ماشین ها در دو نوع با فک بالای ساده و یا با فک بالای لقمه ای موجود هستند و از نظر ابعاد نیز در طول های مختلف به بازار عرضه می شوند. در این گونه ماشین ها لوله فلزی مورد خمکاری بین دو فک بالا و پایین قرار گرفته و فک بالا که متحرک است به وسیله دسته ای که برای همین کار در نظر گرفته شده به پایین فرستاده می شود و لوله را به فک پایین محکم می فشارد. صفحه ی گردان که در قسمت جلوی ماشین قرار دارد توسط دو محور از دو طرف در یاتاقان قرار گرفته و در درون دو کشویی که به طور عمودی حرکت می کنند، جاسازی شده است. صفحه ی گردان که مسئولیت خم‌کاری را برعهده دارد دارای دو وزنه است. این وزنه‌ها وظیفه افزایش نیروی خم‌کاری را برعهده دارند. تیغه ی پایینی که روی این صفحه قرار دارد می تواند برای ضخامت های مختلف قابل تنظیم باشد. با چرخاندن فلکه صفحه گردان این صفحه به سمت پایین حرکت کرده و دستگاه برای ضخامت جدید تنظیم می شود و به کمک دسته صفحه گردان، خم‌کاری صورت می گیرد. زاویه ی حرکت صفحه ی گردان قابلیت تنظیم دارد و می توان آن را برای ضخامت های مختلف تنظیم کرد. خم‌کن برقی:

ماشین های خم‌کن برقی نسبت به ماشین های خم‌کن ساده دستی دارای کارایی بیشتری هستند و به طول یک تا شش متر ساخته می شوند.

 :اجزای دستگاه خم‌کن لوله برقی عبارت‌اند از

• موتور الکتریکی و جعبه دنده معکوس‌کننده دور
• فک بالایی دستگاه و وابسته های آن که حرکت خود را از الکتروموتوری که در قسمت پایه سمت راست نصب شده است، می‌گیرد.
• صفحه گردان و وابسته‌های آن که نیروی خود را برای خم‌کاری از الکتروموتور می گیرد.
• تجهیزات تبدیل و انتقال نیرو که این تجهیزات تبدیل نیرو و انتقال آن را به قسمت های متحرک ماشین امکان پذیر می سازد و معمولاً در پایه های دستگاه ها جاسازی می شوند.
• جعبه فرمان مجهز به کلیدهای روشن وخاموش موتور و کلید فرمان توقف دقیق تیغه ها به هنگام خم کاری که روی دستگاه نصب شده است.

پرس خم‌کن:

نوعی ماشین دستی یا خودکار است که برای شکل دهی اجسام تحت فشار کاربرد دارد. دستگاه‌های پرس به یکی از روش‌های زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• بر اساس طرزکار یا مکانیزم: پرس هیدرولیک، پرس مکانیکی، پرس پنوماتیک شکل
• بر اساس کاربرد: پرس آهنگری، پرس فرم، پرس خم‌کاری، پرس برش
• براساس ساختار و اسکلت‌بندی‌: پرس ضربه لنگی، پرس پیچی، پرس دروازه ای.

روش های خمکاری لوله

بهترین وسیله برای انتقال سیالات، مایعات، نفت و گاز لوله‌های فولادی هستند. به دلیل تنوع در کاربردهای این محصولات، در ساخت و تولید این محصولات فولادی تنوع زیادی وجود دارد. برای مثال، از انواع لوله های فولادی می توان به لوله گازی، لوله جداره چاه، لوله مانیسمان، لوله مبلی، لوله گالوانیزه و درزدار اشاره کرد. از دیگر مصارف لوله های فولادی، استفاده از آن در پروژه‌های گازرسانی و برای انتقال خطوط گاز است.

در خطوط انتقال گاز، آب و یا دیگر سیالات از دو نوع لوله توکار و روکار استفاده می شود. گاهی برای تغییر انتقال مسیر لوله یا برای زوایای مسیر به لوله هایی که انحنا دارند نیاز است. با استفاده از روشی که به آن خم‌کاری لوله یا BEND می گویند این مقاطع فولادی را مطابق با اصول خم کرده، سپس از آن استفاده می کنند. 

خمکاری پرسی

در لوله های شوفاژ و یا در ساخت برخی از مبلمان های اداری به دلیل اینکه شعاع خمکاری دارای ویژگی خاصی نیست از این روش برای خم مقاطع استفاده می کنند. در دستگاه خمکاری لوله به روش پرسی نیروی مورد نیاز توسط یک جک هیدرولیکی تامین می شود و لوله بعد از قرار گرفتن میان دو غلتک خم می شود.

خمکاری فشاری

شیوه کار در این روش به گونه ایست که قالب ثابت می ماند سپس کفشکی ضمن حرکت، لوله را به درون قالب فشار می دهد خمکاری لوله مسی از این طریق می باشد.

خمکاری کششی

در خمکاری کششی، قالب دوران می کند. در این روش، در ابتدا لوله در محل شروع خم توسط گیره به قالب فشرده و محکم گرفته می شود.سپس هر دو با هم شروع به دوران کرده و لوله به درون قالب کشیده می شود. جهت جلوگیری از تغییر فرم سطح مقطع لوله و بیضی شدن آن، قالب فشاری به لوله فشرده شده و در اثر اصطکاک، به همراه لوله به جلو کشیده می شود و همواره در نقطه شروع خم در مقابل قالب قرار می گیرد و مانع از تغییر شکل لوله و بیضی شدن آن در هنگام خمکاری می گردد. به همین دلیل طول آن بایستی حداقل برابر طول خم باشد. از این روش برای خمکاری لوله های با ضخامت کم می توان استفاده کرد. روش خمکاری کششی نسبت به خمکاری پرسی، خمکاری فشاری و خمکاری نوردی، جهت ارائه یک خم با کیفیت، بسیار مناسب تر می باشد و از این رو در بسیاری از کارخانجات تجهیزات سازی از آن استفاده می شود.

خمکاری نوردی یا خم‌کاری لوله به روش گرم

خم‌کاری به شیوه گرم لوله های فولادی از شیوه های کهن است، ولی به دلیل اعمال حرارت به مقاطع فولادی و آسیب‌پذیرکردن این محصولات در نقطه گرمادیده در بیشتر واحدهای صنعتی، ترجیح بر استفاده از شیوه سرد برای خم لوله است. با گرما دیدن مقاطع فولادی، ساختار کریستالی محصول دچار تغییرات شده و محصول را آسیب پذیر می کند. دو نکته در روش گرم خم‌کاری لوله فولادی وجود دارد: اول آنکه در مواردی که به زاویه زیاد در خم‌کاری نیاز باشد ناچار به استفاده از روش گرم است و مورد دوم اینکه بعد از انجام مراحل خم‌کاری به این شیوه باید عملیات حرارتی بر روی مقطع انجام گیرد.

خمکاری سه غلتکی

امروزه جهت خم‌کاری لوله های قطور بیشتر از روش خم‌کاری سه غلتکی استفاده می شود. این نوع خم‌کاری به‌طور گسترده در خم‌کاری‌های با شعاع زیاد و در زوایای خم کوچک در انتقال نفت و گاز استفاده می شود. بعد از اینکه خم‌کاری انجام شد، خواص مکانیکی، متفاوت از لوله خم شده خواهد بود.

قالب خمکاری چیست؟

ما برای خم زدن لوله  های فلزی در صنعت از قالب های فلزی استفاده میکنیم. قالب های خمکاری سهم بزرگی در صنعت دارند که به کمک انها میتوان خم های از ۱ تا ۱۸۰ درجه را در قطعات ایجاد کرد. به طور مثال برای تولید بست های فلزی لازم است تا با یک سیستمی لوله برش خورده را خمکاری کنیم که برای کار های از این قبیل، یک قالب خمکاری مخصوص همان بست طراحی و تولید می کنیم تا به کمک آن قالب بتوانیم در زمان خیلی کم یک بست فلزی تولید کنیم. 

انواع قالب های خمکاری

قالب های خمکاری به طور کلی به دو نوع قالب های خم با حرکت مستقیم و قالب های خم با حرکت دورانی تقسیم می شوند

قالب های خم با حرکت مستقیم عبارت اند از: قالب خم L شکل قالب خم V شکل قالب خمU شکل وقالب خم Z شکل

قالب خم L شکل یا خم کناره

برای مثال از موارد تولیدی این قالب ها می توان به نبشی ها اشاره کرد در این حالت نیروی ورق گیر برابر با نیروی خم کاری می باشد

خم L شکل قالب های خم Vشکل

این قالب ها ورق را به فرم V خم می کنند .از این قالب ها در مواقعی که نیاز است تا قطعه خود را بصورت V دربیاوریم استفاده می کنیم.

قالب های خم Uشکل

قطعات U شکل را می توان در یک قالب چنان پرسکاری کرد که همه لبه های خمکاری به طور همزمان خمکاری شوند.

قطعه کار بر اثر برگشت فنری خود در قالب گیر می کند که قطعه توسط یک بیرون انداز که در قالب قرار داده شده است از قالب به بیرون هدایت می شود.

قالب های خم Zشکل

قطعات z شکل را می توان در قالب های ساده و در دو مرحله کاری تولید کرد. ولی اگر تیراژ تولید بالا باشد این قطعات را می توان توسط قالب های خم شکل در یک مرحله خمکاری نمود.

تار خنثی

تار خنثی محوری است در لوله که حین عمل خمکاری تنش درآن صفر است و در محاسبات طول خم مهم می باشد. محور خنثی در سطوح منظم و متقارن قبل از خمکاری در مرکز سطح قرار دارد و بعد از عملیات خم نسبت به شعاع خم و ضخامت ورق به داخل خم کشیده می شود.

عیوب خمکاری

با توجه به تحمیل هزینه های زیاد به علت به وجود آمدن عیوبی که ممکن است در حین خمکاری لوله ها به وجود آید، شناخت و جلوگیری از بروز چنین عیوبی در حین خمکاری لوله لازم و ضروری به نظر می رسد. به طور کلی پارامترهایی وجود دارند که چگونگی آن ها بعد از فرایند خم؛ پذیرش و یا عدم پذیرش خم را مشخص می کند.در ادامه به معرفی این عوامل می پردازیم.

ریکویل

یکی از عیوب بوجود امده در خمکاری l شکل عیب ریکویل می باشد که عبارت است از بلند شدن لوله از روی بستر که می توان با استفاده از لوله گیر مناسب این عیب را کاهش داد.

گوش دار شدن

این عیب در اثر ناهمسانگردی ورق ایجاد می شود. زمانی که لولهدر جهات مختلف رفتار متفاوت از خود بروز دهد در اصطلاح می گویند لوله ناهمسانگرد است.

گلوی شدن

در صورت انتخاب غیر مجاز شعاع خم مواد بیش از تنش مجاز ازدیاد طول نسبی پیدا کرده و ضخامت ان کاهش میابد.

پوست پرتقالی شدن

این عیب در اثر دانه بندی درشت و کیفیت سطح ورق ایجاد می گردد.

برگشت فنری

از آنجایی که مواد مدول الاستیسیته محدودی دارند با برداشتن نیروی خمکاری ورق ها مقداری برمی گردند که به آن برگشت فنری می گویند.