خمکاری ورق استیل در تهران

خدمات خمکاری ورق استیل یکی از مهم‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی در صنعت فلزکاری به شمار می‌رود؛ زیرا ورق استیل (فولاد ضدزنگ) به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، جایگاه ویژه‌ای در بسیاری از صنایع پیشرفته پیدا کرده است. استیل با مقاومت عالی در برابر خوردگی، استحکام بالا و ظاهر زیبا، ماده‌ای ایده‌آل برای محیط‌هایی است که دوام طولانی‌مدت و بهداشت اهمیت دارد. از این رو، قابلیت خمکاری دقیق و بدون آسیب به سطح آن، مستقیماً بر کیفیت نهایی محصول تأثیر می‌گذارد.

کاربردهای ورق استیل خم‌شده بسیار گسترده است. در صنعت ساختمان، از این ورق برای ساخت نمای مدرن، پله‌های معلق، نرده‌ها، المان‌های تزئینی و پوشش‌های داخلی استفاده می‌شود؛ جایی که هم زیبایی ظاهری و هم مقاومت در برابر شرایط جوی اهمیت دارد. در آشپزخانه‌های صنعتی و تجهیزات غذایی، کانترها، سینک‌ها، میزهای کار و قفسه‌ها از استیل خم‌شده ساخته می‌شوند، زیرا این ماده به‌راحتی تمیز می‌شود و هیچ‌گونه آلودگی یا باکتری را جذب نمی‌کند. تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی نیز به شدت به ورق استیل وابسته‌اند؛ از کابینت‌های استریل و میزهای جراحی گرفته تا قطعات دستگاه‌های تشخیصی که باید هم مقاوم باشند و هم ظاهری بهداشتی و براق داشته باشند. در صنایع شیمیایی و پتروشیمی، مخازن، لوله‌ها و قطعات تحت فشار اغلب از استیل خم‌شده بهره می‌برند تا در برابر مواد شیمیایی خورنده دوام بیاورند. حتی در دکوراسیون مدرن، مبلمان، پارتیشن‌ها و عناصر هنری داخلی با خمکاری استیل به شکل‌های پیچیده و خلاقانه درمی‌آیند.

اما چرا خمکاری استیل با دیگر ورق‌ها متفاوت است و چالش‌های خاص خود را دارد؟ ورق سیاه (فولاد کربنی معمولی) به دلیل شکل‌پذیری بالا و برگشت فنری (springback) کم، بسیار راحت‌تر خم می‌شود؛ حداقل شعاع خم آن معمولاً نزدیک به ضخامت ورق است و نیروی کمتری نیاز دارد. ورق گالوانیزه نیز که با لایه روی محافظت شده، رفتار نسبتاً مشابهی با ورق سیاه دارد، هرچند لایه روی ممکن است در خم‌های خیلی تنگ آسیب ببیند و مقاومت خوردگی‌اش کاهش یابد. آلومینیوم اما سبک‌تر است و معمولاً با شعاع خم بزرگ‌تر (اغلب ۲ تا ۳ برابر ضخامت یا بیشتر) خم می‌شود تا ترک نخورد، اما نیروی کمتری نیاز دارد و سطح آن حساسیت کمتری به خط‌وخش نشان می‌دهد.

در مقابل، استیل به دلیل وجود کروم و نیکل، سختی و استحکام بالاتری دارد و به‌سرعت کارسخت می‌شود؛ یعنی هرچه بیشتر خم شود، مقاومتش در برابر تغییر شکل افزایش می‌یابد. این ویژگی باعث می‌شود برگشت فنری در استیل بسیار بیشتر از ورق سیاه یا گالوانیزه باشد و اغلب نیاز به بیش‌ خم کردن (overbending) یا استفاده از دستگاه‌های دقیق‌تر مانند پرس برک CNC دارد. علاوه بر این، سطح براق و حساس استیل به راحتی خط و خش می‌گیرد یا دچار تغییر رنگ می‌شود، بنابراین نیاز به ابزارهای پولیش‌شده، فیلم محافظ و دقت بسیار بالا در فرآیند وجود دارد. در نتیجه، خمکاری استیل نه‌تنها فنی‌تر و پرهزینه‌تر است، بلکه نیازمند دانش و تجربه بیشتری برای دستیابی به کیفیت ظاهری و ابعادی مطلوب می‌باشد.

به‌طور خلاصه، اهمیت خمکاری ورق استیل در این است که پلی بین عملکرد فنی بالا و زیبایی ظاهری پایدار ایجاد می‌کند؛ محصولی که در صنایع حساس و مدرن نمی‌توان جایگزین مناسبی برای آن یافت، اما دستیابی به آن نیازمند درک عمیق تفاوت‌های رفتاری‌اش با دیگر فلزات رایج است.

خواص مکانیکی ورق استیل که روی خمکاری تأثیر می‌گذارد

خواص مکانیکی ورق استیل که روی خمکاری تأثیر می‌گذارد، عمدتاً از ساختار کریستالی، ترکیب شیمیایی و رفتار پلاستیک ماده ناشی می‌شود و باعث می‌گردد فرآیند خمکاری استیل نسبت به بسیاری از فلزات دیگر چالش‌برانگیزتر باشد. یکی از برجسته‌ترین این خواص، برگشت فنری (Springback) بالا است که به عنوان مهم‌ترین چالش در خمکاری ورق استیل شناخته می‌شود. برگشت فنری به این معناست که پس از برداشتن نیروی خم، ورق تا حدی به سمت شکل اولیه خود بازمی‌گردد و زاویه نهایی خم کوچکتر از زاویه مورد انتظار می‌شود. این پدیده در استیل بسیار بیشتر از ورق سیاه یا آلومینیوم رخ می‌دهد، زیرا استیل دارای مدول الاستیسیته بالا و نسبت استحکام تسلیم به استحکام نهایی مناسبی است که باعث ذخیره انرژی الاستیک بیشتری در حین تغییر شکل می‌گردد. برای جبران آن، اغلب باید ورق را بیش از حد مورد نیاز خم کرد یا از روش‌هایی مانند Bottoming استفاده نمود تا تماس کامل با قالب ایجاد شود و برگشت کاهش یابد.

کارسختی سریع (Work Hardening) نیز ویژگی دیگری است که خمکاری را دشوار می‌سازد. استیل‌های آستنیتی مانند سری 300 به محض شروع تغییر شکل پلاستیک، به سرعت سخت‌تر می‌شوند؛ یعنی استحکام و سختی ماده در ناحیه خم افزایش می‌یابد و ادامه تغییر شکل نیاز به نیروی بیشتری دارد. این رفتار باعث می‌شود که در خم‌های چندمرحله‌ای یا خم‌های تنگ، ماده مقاومت بیشتری نشان دهد و خطر ترک‌خوردگی در لبه‌های خارجی افزایش یابد. کارسختی همچنین برگشت فنری را تشدید می‌کند، زیرا ماده پس از سخت شدن، الاستیسیته بالاتری از خود نشان می‌دهد.

مقاومت کششی و استحکام بالا به طور کلی در استیل‌های ضدزنگ (به ویژه آستنیتی) بیشتر از فولادهای کربنی معمولی است. این ویژگی نیاز به نیروی پرس بالاتر و ابزارهای مقاوم‌تر دارد. برای مثال، استحکام تسلیم ورق استیل 304 اغلب حدود ۲ تا ۳ برابر ورق سیاه مشابه است، بنابراین دستگاه پرس برک باید ظرفیت کافی برای غلبه بر این مقاومت را داشته باشد.

رفتار گریدهای اصلی استیل در خمکاری کاملاً متفاوت است و انتخاب گرید مناسب بر اساس کاربرد حیاتی است. گرید 304 (18% کروم – 8% نیکل) به عنوان استاندارد طلایی خمکاری شناخته می‌شود؛ شکل‌پذیری عالی، حداقل شعاع خم نسبتاً کوچک (معمولاً ۱ تا ۱.۵ برابر ضخامت) و تعادل خوب بین کارسختی و برگشت فنری دارد. گرید 316 (با افزودن ۲-۳% مولیبدن) رفتار خمکاری مشابه 304 دارد اما کارسختی کمی شدیدتر و نیاز به نیروی بیشتر نشان می‌دهد؛ بنابراین برای خم‌های خیلی تنگ کمی سخت‌تر است، هرچند مقاومت خوردگی بالاتری ارائه می‌کند. گرید 430 (فریتی، بدون نیکل یا نیکل بسیار کم، حدود ۱۶-۱۸% کروم) شکل‌پذیری بهتری در مقایسه با آستنیتی‌ها دارد، برگشت فنری کمتری نشان می‌دهد و حداقل شعاع خم کوچک‌تری (حدود ۰.۸ تا ۱.۲ برابر ضخامت) می‌پذیرد، اما شکننده‌تر است و در خم‌های خیلی تنگ یا ضخامت‌های بالا ممکن است ترک بخورد. گرید 201 (اقتصادی، نیکل کمتر حدود ۴-۶% و منگنز بالاتر) شکل‌پذیری متوسطی دارد، کارسختی و برگشت فنری بالاتری نسبت به 304 نشان می‌دهد و اغلب برای کاربردهای کم‌هزینه مناسب است، اما مقاومت خوردگی پایین‌تری دارد.

تأثیر درصد کروم و نیکل بر قابلیت فرم‌پذیری بسیار تعیین‌کننده است. کروم اصلی‌ترین عنصر ایجادکننده مقاومت خوردگی است و حداقل ۱۰.۵% آن برای تشکیل لایه پسیو لازم است؛ افزایش کروم معمولاً مقاومت را بهبود می‌بخشد اما می‌تواند شکل‌پذیری را کمی کاهش دهد، زیرا ساختار را پایدارتر و گاهی سخت‌تر می‌کند. نیکل اما عنصر کلیدی برای بهبود فرم‌پذیری است؛ نیکل ساختار آستنیتی را پایدار می‌سازد، شکل‌پذیری، چقرمگی و مقاومت به کارسختی را افزایش می‌دهد و اجازه می‌دهد خم‌های عمیق‌تر و پیچیده‌تری بدون ترک انجام شود. در گریدهای آستنیتی مانند 304 و 316، نیکل حدود ۸-۱۳% باعث می‌شود ماده انعطاف‌پذیرتر باشد، در حالی که در گریدهای فریتی مانند 430 که فاقد نیکل یا نیکل بسیار کم دارند، شکل‌پذیری کمتر وابسته به نیکل است و بیشتر به کنترل دقیق فرآیند بستگی دارد. به همین دلیل، گریدهایی با نیکل بالاتر معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به خمکاری دقیق و بدون عیب ظاهری دارند، اولویت دارند.

در مجموع، درک این خواص مکانیکی نه تنها به انتخاب گرید مناسب کمک می‌کند، بلکه راهکارهای جبرانی مانند بیش‌خم کردن، انتخاب شعاع مناسب، جهت‌گیری صحیح ورق (با جهت غلتک) و کنترل سرعت فرآیند را نیز مشخص می‌نماید تا نتیجه نهایی هم از نظر ابعادی دقیق باشد و هم سطح آن بدون خط و خش و ترک باقی بماند.

انواع روش‌های خمکاری ورق استیل

انواع روش‌های خمکاری ورق استیل، بسته به شکل مورد نظر، ضخامت ورق، دقت ابعادی، کیفیت سطح و حجم تولید، بسیار متنوع هستند و هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند. رایج‌ترین و پرکاربردترین روش در صنعت، خمکاری V شکل (V-die bending) است که معمولاً با دستگاه پرس برک انجام می‌شود. در این روش، ورق بین یک پانچ (punch) بالایی و یک قالب V شکل پایینی قرار می‌گیرد و با اعمال نیرو، ورق در امتداد خط V خم می‌شود. این تکنیک انعطاف‌پذیری بالایی دارد و برای تولید خم‌های زاویه‌دار با شعاع‌های مختلف مناسب است، به‌ویژه در ورق‌های استیل که نیاز به کنترل دقیق برگشت فنری دارند.

درون دسته‌بندی خمکاری V شکل، سه رویکرد اصلی وجود دارد: Air Bending، Bottoming و Coining. در Air Bending (خمکاری هوایی)، پانچ ورق را تا عمق مشخصی داخل قالب V فشار می‌دهد اما ورق کاملاً با کف قالب تماس نمی‌گیرد و فضای هوایی (air) بین ورق و قالب باقی می‌ماند؛ این روش کمترین نیروی مورد نیاز را دارد (معمولاً ۲۰-۴۰٪ نیروی Bottoming)، انعطاف‌پذیری بالایی در تغییر زاویه بدون تعویض قالب ارائه می‌دهد و برای تولیدات کوچک تا متوسط و ورق‌های نازک‌تر استیل ایده‌آل است، اما برگشت فنری بیشتری دارد و نیاز به جبران دقیق (overbending) یا سیستم‌های اندازه‌گیری پیشرفته دارد. در مقابل، Bottoming (خمکاری کف‌زنی) ورق را کاملاً به کف قالب V فشار می‌دهد تا تماس کامل ایجاد شود؛ این روش زاویه دقیق‌تری تولید می‌کند، برگشت فنری کمتری نشان می‌دهد و برای تکرارپذیری بالا مناسب است، اما نیروی بیشتری نیاز دارد و قالب باید دقیقاً با زاویه مورد نظر مطابقت داشته باشد. Coining (خمکاری سکه‌ای) شدیدترین روش است که با نیروی بسیار بالا (۵ تا ۳۰ برابر Air Bending) ورق را کاملاً به شکل قالب درمی‌آورد و حتی ساختار داخلی ماده را تغییر می‌دهد؛ دقت زاویه‌ای عالی و برگشت فنری نزدیک به صفر دارد، اما به دلیل نیروی زیاد، سایش ابزار بالا، هزینه بیشتر و محدودیت در ضخامت‌های نازک استیل، کمتر برای ورق‌های استیل استفاده می‌شود مگر در قطعات بسیار دقیق و با حجم بالا.

خمکاری لبه (Hemming یا Edge Bending) روشی است که لبه ورق را روی خودش تا می‌کند تا لبه‌ای صاف، ایمن و تقویت‌شده ایجاد شود؛ این تکنیک در ورق‌های استیل برای کاربردهایی مانند کانترهای آشپزخانه، درب‌ها، پنل‌های تزئینی و قطعات خودرو بسیار رایج است زیرا ظاهر تمیز و بدون لبه تیز ارائه می‌دهد و استحکام لبه را افزایش می‌دهد. معمولاً در دو مرحله انجام می‌شود: ابتدا خم ۱۳۵ درجه و سپس فشردن کامل برای همپوشانی.

خمکاری غلتکی (Roll Bending) برای ایجاد انحناهای بزرگ و شعاع‌های وسیع (مانند استوانه، مخروط یا قوس‌های معماری) استفاده می‌شود. ورق بین سه یا چهار غلتک عبور می‌کند و با تنظیم موقعیت غلتک‌ها، شعاع دلخواه به دست می‌آید. این روش برای ورق‌های استیل ضخیم‌تر یا طولانی مناسب است و سطح صاف و بدون خطوط خم باقی می‌گذارد، اما دقت زاویه‌ای پایین‌تری نسبت به پرس برک دارد و بیشتر برای قطعات منحنی بزرگ مانند مخازن، لوله‌های بزرگ یا المان‌های نما کاربرد دارد.

خمکاری چرخشی (Rotary Bending) از یک ابزار چرخشی (rotary tool) استفاده می‌کند که ورق را به‌تدریج و با چرخش حول محور خم می‌کند؛ این روش نیروی کمتری اعمال می‌کند، سطح ورق را کمتر آسیب می‌زند (خط و خش کمتری ایجاد می‌شود) و برای خم‌های بیش از ۹۰ درجه یا لبه‌های حساس استیل عالی است. مزیت اصلی آن کاهش سایش ابزار و کیفیت سطح بالاتر در مقایسه با V-die معمولی است، به‌خصوص در گریدهای آستنیتی مانند ۳۰۴ و ۳۱۶.

خمکاری گرم (Hot Bending) زمانی به کار می‌رود که شعاع خم خیلی تنگ باشد، ضخامت ورق زیاد (معمولاً بیش از ۱۰-۱۲ میلی‌متر) یا ماده به‌شدت کارسخت شود و در حالت سرد ترک بخورد. در این روش، ورق با حرارت (معمولاً ۵۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد بسته به گرید) گرم می‌شود تا شکل‌پذیری افزایش یابد و سپس خم می‌گردد؛ این تکنیک برای قطعات سنگین صنعتی مانند مخازن تحت فشار یا سازه‌های بزرگ مفید است، اما خطر تغییر رنگ، اکسیداسیون سطح یا کاهش خواص خوردگی وجود دارد و اغلب نیاز به عملیات پس‌حرارتی (مانند آنیلینگ) دارد.

خمکاری با لیزر یا روش‌های هیبریدی روش‌های پیشرفته و کمتر رایجی هستند که از حرارت لیزر برای ایجاد خم بدون تماس مکانیکی استفاده می‌کنند (Laser Bending) یا لیزر را با فرآیند مکانیکی ترکیب می‌کنند (Hybrid). در این روش، خط لیزر روی ورق اسکن می‌شود و گرادیان حرارتی باعث انبساط و انقباض موضعی و در نتیجه خم می‌گردد؛ این روش برای ورق‌های نازک، شکل‌های پیچیده یا جایی که نیروی مکانیکی آسیب می‌رساند مناسب است، اما سرعت پایین و هزینه بالا دارد. روش‌های هیبریدی (مانند لیزر-مکانیکی) دقت را افزایش می‌دهند و برای کاربردهای هوافضا یا پزشکی استفاده می‌شوند، هرچند هنوز در تولید انبوه ورق استیل کمتر متداول هستند.

در نهایت، انتخاب روش به عوامل متعددی مانند ضخامت، گرید استیل، شعاع خم، کیفیت سطح مورد نیاز و تجهیزات موجود بستگی دارد. در بیشتر کارگاه‌های ایرانی، ترکیبی از Air Bending و Bottoming روی پرس برک CNC رایج‌ترین رویکرد برای دستیابی به تعادل بین دقت، سرعت و هزینه است.

دستگاه‌ها و ابزارهای مورد استفاده

دستگاه‌ها و ابزارهای مورد استفاده در خمکاری ورق استیل، نقش تعیین‌کننده‌ای در دستیابی به دقت ابعادی بالا، کیفیت سطح عالی و جلوگیری از عیوب رایج مانند خط‌وخش، ترک یا برگشت فنری بیش از حد دارند. اصلی‌ترین و پرکاربردترین دستگاه در این فرآیند، پرس برک هیدرولیک است که امروزه اغلب به صورت CNC (کنترل عددی کامپیوتری) عرضه می‌شود. پرس برک هیدرولیک با استفاده از سیلندرهای روغن تحت فشار، نیروی عظیم و کنترل‌شده‌ای ایجاد می‌کند که برای غلبه بر استحکام بالا و کارسختی سریع استیل ضروری است. مدل‌های CNC با سیستم کنترل پیشرفته (مانند Delem، Cybelec یا ESA)، امکان برنامه‌ریزی دقیق زاویه خم، ترتیب خم‌ها، موقعیت گیج عقب (Backgauge) و حتی جبران خودکار برگشت فنری را فراهم می‌کنند؛ این ویژگی‌ها تکرارپذیری را تا حد ۰.۱ درجه افزایش می‌دهند و خطاهای انسانی را به حداقل می‌رسانند. پرس برک‌های هیدرولیک معمولاً برای ورق‌های استیل از ضخامت ۰.۵ تا ۲۰ میلی‌متر (و گاهی بیشتر) مناسب هستند و طول خمکاری آن‌ها از ۱ تا بیش از ۶ متر متغیر است. در مقایسه با مدل‌های مکانیکی قدیمی، هیدرولیک‌ها نیروی بیشتری تولید می‌کنند، سرعت تنظیم بالاتری دارند و برای گریدهای آستنیتی مانند ۳۰۴ و ۳۱۶ که نیاز به نیروی بالاتر دارند، ایده‌آل هستند.

ابزارهای اصلی خمکاری شامل پانچ (Punch یا سنبه بالایی) و دای (Die یا ماتریس پایینی) هستند که باید برای استیل مخصوص انتخاب شوند. پانچ استاندارد اغلب از جنس فولاد ابزار سخت‌کاری‌شده (مانند ۴۲CrMo یا مشابه) با پوشش نیتریدینگ یا کروم است تا در برابر سایش مقاومت کند. برای استیل، پانچ با شعاع نوک بزرگ‌تر (معمولاً R=۱ تا ۴ میلی‌متر یا بیشتر) توصیه می‌شود تا از تمرکز تنش و ترک‌خوردگی جلوگیری شود؛ پانچ‌های Acute (زاویه تیز ۳۰ تا ۶۰ درجه) برای جبران برگشت فنری شدید استیل (۳ تا ۵ درجه یا بیشتر) بسیار مفیدند و اجازه بیش‌خم کردن بدون تداخل را می‌دهند. دای V شکل نیز باید عرض دهانه بزرگ‌تری داشته باشد (اغلب ۸ تا ۱۲ برابر ضخامت ورق برای استیل، به جای ۶ تا ۸ برابر برای فولاد کربنی) تا نیروی کمتری نیاز باشد و اثر Orange peel یا خطوط سطحی کاهش یابد. دای‌های R بالا (مانند R=۴ میلی‌متر) یا Multi-V (چند V در یک دای) برای انعطاف‌پذیری بیشتر رایج هستند. همچنین، پانچ‌های Gooseneck (گردن غازی) برای خم‌های U شکل یا جایی که تداخل با فلنج وجود دارد، ضروری‌اند.

فیلم محافظ (Protective Film یا لمینت پلاستیکی) یکی از مهم‌ترین ابزارهای جانبی در خمکاری استیل است. این فیلم نازک (معمولاً PE یا PVC) قبل از خمکاری روی سطح ورق چسبانده می‌شود تا از خط‌وخش، اثر پانچ، اثرانگشت یا آسیب‌های ناشی از تماس با ابزار جلوگیری کند. پس از خمکاری، فیلم به راحتی جدا می‌شود و سطح براق استیل حفظ می‌گردد؛ این کار به‌ویژه برای گریدهای Mirror یا No.۸ و کاربردهای دکوراتیو/آشپزخانه‌ای حیاتی است. گاهی از ورق فداکننده (Sacrificial Sheet) نازک (مانند آلومینیوم یا استیل نرم) بین ورق اصلی و ابزار استفاده می‌شود.

Follower Support یا سیستم پشتیبانی دنبال‌کننده، ابزاری پیشرفته برای ورق‌های بزرگ، نازک یا سنگین استیل است. این سیستم شامل بازوهای هیدرولیکی یا مکانیکی است که ورق را از پایین حمایت می‌کند و با حرکت قوچ (Ram) همزمان پایین می‌آید تا از افتادگی ورق، اعوجاج یا تغییر زاویه در خم‌های طولانی جلوگیری کند؛ این ویژگی در تولید کانترهای آشپزخانه یا پنل‌های نما بسیار مفید است و کیفیت را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

ابزارهای جانبی دیگر شامل گیج عقب CNC (با چندین محور برای موقعیت‌یابی دقیق)، لامپ‌های LED برای کنترل بصری، سیستم Crowning خودکار (جبران خمیدگی بدنه دستگاه در طول خم) و ابزارهای Rotary Bending برای خم‌های حساس به سطح هستند. در مجموع، ترکیب پرس برک CNC هیدرولیک با ابزارهای مخصوص استیل (پانچ/دای با شعاع مناسب، پوشش ضدسایش و فیلم محافظ) و تجهیزات کمکی مانند Follower Support، کلید دستیابی به خمکاری حرفه‌ای بدون عیب در ورق استیل است؛ انتخاب درست این تجهیزات نه تنها کیفیت محصول را تضمین می‌کند، بلکه هزینه ضایعات و زمان تنظیم را به شدت کاهش می‌دهد.

محاسبات مهم مهندسی در خمکاری استیل

محاسبات مهم مهندسی در خمکاری استیل بخش فنی و جذاب مقاله است که به مهندسان و اپراتورهای حرفه‌ای کمک می‌کند تا فرآیند را دقیق‌تر کنترل کنند، ضایعات را کاهش دهند و کیفیت ابعادی بالایی به دست آورند. این محاسبات بر پایه خواص مکانیکی استیل (مانند برگشت فنری بالا، کارسختی و موقعیت محور خنثی) بنا شده‌اند و اغلب با آزمون‌های عملی یا نرم‌افزارهای شبیه‌سازی (مانند SolidWorks یا AutoForm) تکمیل می‌شوند.

محاسبه شعاع خم داخلی حداقل (Minimum Bend Radius) یکی از کلیدی‌ترین پارامترها است، زیرا شعاع خیلی کوچک باعث ترک‌خوردگی در سطح خارجی خم (به دلیل کشش بیش از حد) می‌شود. این شعاع بر اساس گرید، ضخامت ورق (t)، وضعیت آنیل‌شده یا سردکارشده و جهت‌گیری دانه تعیین می‌شود. برای گریدهای آستنیتی مانند 304 و 316، حداقل شعاع معمولاً ۱ تا ۲ برابر ضخامت (۱t تا ۲t) است، در حالی که گریدهای فریتی مانند 430 اغلب ۰.۵ تا ۱ برابر ضخامت را تحمل می‌کنند. گرید ۲۰۱ (اقتصادی) به دلیل کارسختی بالاتر، معمولاً ۱.۵ تا ۲.۵ برابر ضخامت نیاز دارد. فرمول تجربی تقریبی برای حداقل شعاع: R_min ≈ k × t که k ضریب ماده است (برای ۳۰۴ آنیل‌شده k≈۱، برای ۳۱۶ k≈۱.۵). همیشه از جدول سازنده یا آزمون نمونه استفاده کنید، زیرا ورق‌های سرد نوردشده سخت‌تر هستند.

جهت‌گیری دانه‌بندی ورق (Rolling Direction) تأثیر قابل توجهی بر کیفیت خم دارد. در فرآیند نورد، دانه‌ها (گرین‌ها) در جهت طولی ورق (جهت غلتک) کشیده می‌شوند و ساختار ماده ناهمسانگرد (anisotropic) می‌گردد. خم کردن موازی با جهت دانه (with the grain، یعنی خط خم عمود بر جهت غلتک) خطر ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهد، زیرا کشش خارجی در امتداد دانه‌های کشیده‌شده رخ می‌دهد و ماده شکننده‌تر رفتار می‌کند. در مقابل، خم عمود بر جهت دانه (against the grain) شکل‌پذیری بهتری دارد، برگشت فنری کمتر و زاویه دقیق‌تری ارائه می‌دهد. توصیه عملی: همیشه سعی کنید خطوط خم را عمود بر جهت غلتک قرار دهید؛ اگر اجتناب‌ناپذیر است، شعاع را ۲۰-۵۰٪ بزرگ‌تر کنید یا ورق را آنیل کنید. جهت دانه معمولاً با خطوط برس‌خورده (brushed) روی سطح یا علامت کارخانه مشخص است.

فرمول تقریبی برگشت فنری و جبران آن (Overbending): برگشت فنری (Springback) در استیل آستنیتی اغلب ۲ تا ۸ درجه است (بسته به گرید و شعاع). فرمول تجربی تقریبی برای زاویه نهایی پس از برگشت: θ_final ≈ θ_bent × K_s که K_s فاکتور برگشت فنری است (برای استیل ≈۰.۹۲ تا ۰.۹۷). برای جبران، از overbending استفاده می‌شود: زاویه برنامه‌ریزی‌شده = زاویه هدف + Δθ (Δθ = ۳ تا ۶ درجه برای ۳۰۴/۳۱۶ در Air Bending). روش عملی: خم آزمایشی انجام دهید، زاویه اندازه‌گیری کنید (مثلاً ۹۵ درجه به جای ۹۰)، سپس Δθ را محاسبه و در CNC اعمال کنید. در Bottoming یا Coining، فشار بالا برگشت را کاهش می‌دهد اما نیروی بیشتری نیاز دارد.

محاسبه K-factor و Bend Deduction مخصوص استیل: K-factor نسبت موقعیت محور خنثی به ضخامت ورق (t) است: K = t_neutral / t. محور خنثی در استیل به دلیل کارسختی و استحکام بالا، به سمت داخل خم جابه‌جا می‌شود، بنابراین K معمولاً ۰.۳۳ تا ۰.۴۵ است (برای ۳۰۴/۳۱۶ اغلب ۰.۴۰ تا ۰.۴۴، کمتر از فولاد کربنی نرم). فرمول Bend Allowance (BA): BA = ۲π × (K × t + R) × (θ / ۳۶۰) که R شعاع داخلی و θ زاویه خم (درجه) است. Bend Deduction (BD) = ۲ × (t + R) – BA که مقدار کسرشده از طول کل فلت برای محاسبه ابعاد خام است. برای استیل، BD اغلب ۰.۷ تا ۱.۲ برابر ضخامت در خم ۹۰ درجه است. در نرم‌افزارها، K-factor را از آزمون تنظیم کنید تا ابعاد نهایی دقیق شود.

جدول پیشنهادی شعاع خم بر حسب ضخامت و گرید (حداقل شعاع داخلی در حالت آنیل‌شده، Air Bending، بر اساس منابع صنعتی استاندارد):

این جدول تقریبی است؛ همیشه با آزمون نمونه (bend test) تأیید کنید، زیرا وضعیت ورق (آنیل‌شده، ۱/۴ هارد و …) و کیفیت نورد تأثیرگذار است. در مجموع، تسلط بر این محاسبات با ترکیب آزمون عملی و ابزارهای CNC، دقت خمکاری استیل را به سطح حرفه‌ای می‌رساند و هزینه‌های اصلاح را به حداقل می‌رساند.