كيف تحل تصاميم آلات الثني الدورانية الجديدة مشكلة التجاعيد في الانحناءات ذات نصف القطر الكبير

لأيٍّ منكم العاملين في مجال ثني الأنابيب والأنابيب، لا شيء أكثر إزعاجًا أو إحباطًا أو شيوعًا من رؤية تجعُّدات تظهر على طول نصف القطر الداخلي عند الثني ذي نصف القطر الكبير. وهذه النمط المموج المتعرِّج، الذي يظهر عادةً على نصف القطر الداخلي أو السطح الداخلي للمنحنى، هو عيبٌ قد يؤثر ليس فقط على السلامة الإنشائية، بل أيضًا على جودة التشطيب النهائي بالكامل. ففي مجالات متنوعة تشمل الصناعات automobile والطيران والأجهزة الطبية والمعدات العسكرية، والتي تتطلب باستمرار أنواعًا متزايدة التنوُّع من الملامح والهياكل، تبيَّن أن آلات الثني غالبًا ما تكون غير كافية للوفاء بالاحتياجات المتزايدة التعقيد. ومع ذلك، قد يتغير هذا الوضع، إذ بدأت في السنوات الأخيرة مجموعة من الآلات الحديثة للتدحرج في تقديم حلول فعَّالة.

فهم السبب الجذري لحدوث التجعُّدات

إن التجاعيد الناتجة عن ثني الأنابيب ذات نصف القطر الكبير هي في جوهرها دالة على تدفق المادة والإجهاد الانضغاطي. وعند ثني الأنبوب أو أنبوب الصلب، فإن المادة تمتد (وتقل سماكتها) على الجزء الخارجي من المنحنى، بينما يُطبَّق إجهاد انضغاطي على الجزء الداخلي (مسبِّبًا زيادة السماكة). وكما ورد في إحدى التحليلات: «تظهر الموجات نتيجة كمية كبيرة من الإجهاد الانضغاطي المؤثِّر على الجزء الداخلي من الأنبوب أو أنبوب الصلب ذي الجدار الرقيق». وعندما يصبح الإجهاد الانضغاطي المؤثِّر على الجدار الداخلي مرتفعًا جدًّا، تنخفض المادة وتتشكَّل عليها تجاعيد. وهذه هي الجزء الأكبر من التحديات المرتبطة بتشكيل المنحنيات ذات نصف القطر الكبير، حيث تحتاج المادة إلى التحرُّك والتمدُّد لمسافات أبعد بكثير حول المنحنى.

تقنية الدرفلة التفاضلية: ثورةٌ حقيقية

مع استخدام آلات التقويس الدوارة الحديثة التي تعتمد ما يُعرف بالتقويس التفاضلي لمنع التجعّد، فإنها تمنع حدوث التجعّد. وتُستخدم حالياً تقنيات تقويس دوارة مختلفة على آلات التقويس الدوارة، ومن بينها استخدام بكرات مدببة أو على شكل مخروطي لإحداث انحراف في سرعة التقويس عبر عرض البكرة. وتُعوِّض هذه التقنية الاختلاف في السرعة عند الأجزاء المختلفة من القطعة المراد تقويسها، وذلك عبر تقليل الإجهاد على جانبٍ معين مع إمكانية انكماش الجانب المقابل، وبالتالي القضاء على ظاهرة التجعّد في المادة المنحنية. وعند التقويس المخروطي، تقترب السرعات المحيطية بشكل كافٍ من معدلات التغذية، بحيث تبقى قوى الشد أو الانكماش عند أدنى حدٍ ممكن، مما يسمح بالتحكم الجيد في عرض وسماكة القطعة المنحنية.

أنظمة تحكُّم متكاملة في التوتر

الميزة الثالثة التي أُدخلت على تصاميم آلات الثني الدوّار هي إدماج نظام تحكّم متكامل في التوتر يسحب القطعة مباشرةً بعد خروجها من بكرات الثني الأساسية. ووفقاً لبراءة اختراعٍ واحدة، فإن إضافة التوتر إلى العضو الشريطي «بعد تمريره عبر الأسطوانة تزيل جزءاً من الإجهاد الانضغاطي المعتاد الذي يُطبَّق أو ينتج أثناء عملية الدرفلة. ويمنع هذا التوتر فعلياً حدوث الالتواء، وبالتالي يمنع تشكُّل التجاعيد. فالتحكم في التوتر بعد الثني يسحب المادة بالقدر الكافي لتقليل القوى الانضغاطية المتبقية دون أن يمطّها إلى درجة تفوق قدرتها على الاحتفاظ بشكلها. وعند استخدامه جنباً إلى جنب مع بكرات دخول وخروج ضيقة للحفاظ على استقرار المادة طوال العملية، فإن التوتر الإضافي يُحقِّق منتجًا نهائيًّا عالي الجودة.

تكوين آلي مُحسَّن لاستقرار المقطع العرضي

جانبٌ مهمٌ آخر هو تكوين الجهاز نفسه، لا سيما في أعمال الانحناء ذات نصف القطر الكبير. ويجب الحفاظ على نسبة القطر إلى السُمك في المادة، لأن «أنبوبًا ذا قطر كبير وجدار رقيق لا ينحني جيدًا وقد يصعب حتى انحناؤه إلى أنصاف أقطار كبيرة». وقد صُمِّمت آلات الانحناء الدوَّارة الأحدث لمواجهة هذه التحديات من خلال امتلاك فتحة أكبر وتصميم محركات مستقلة متزامنة مع السرعة، ما يتيح الانحناء التدريجي للمادة على مراحل. وبتوزيع العمل على مساحة سطح أكبر، يقلل هذا التصميم أيضًا الإجهاد عند أي نقطة معينة. وبفضل خبرتها التي تزيد عن ٢٠ عامًا في مجال ثني الأنابيب والأنابيب، دمجت شركة «باوروي» فعليًّا هذه التكنولوجيا في آلات الانحناء الدوَّارة الخاصة بها من خلال البناء المتين وأنظمة التحكم الذكية. وهذا يضمن تحقيق نتائج خالية تمامًا من التجاعيد، بغض النظر عن حجم نصف القطر أو نوع المادة أو طبيعة الاستخدام.