การดัดบัสบาร์ทางสันเทียบกับทางแบน
ทำไมแรงดัดบัสบาร์ทางสันจึงแปรตามกำลังสองของความกว้างบาร์ จุดที่การโก่งเดาะเป็นตัวกำหนดขีดจำกัด และวิธีเลือกระหว่างการบิด จุดต่อ และแผ่นตัดขึ้นรูป
อ่าน 9 นาทีปรับปรุง 2026-08-18
การดัดทางแบนกับการดัดทางสันไม่ใช่การตั้งค่าสองแบบของงานเดียวกัน ทั้งสองเป็นโจทย์การขึ้นรูปคนละโจทย์ มีรูปแบบความเสียหายที่เป็นตัวจำกัดต่างกัน ทูลต่างกัน และบนเครื่องส่วนใหญ่ก็มีพิกัดความสามารถต่างกัน คำเรียกต่างกันไปตามภูมิภาค การดัดทางแบนยังถูกเรียกว่าทางง่าย การดัดแบน หรือการดัดแนวราบ ส่วนการดัดทางสันคือทางยาก การดัดขอบ หรือการดัดแนวตั้ง กลศาสตร์ไม่ได้ต่างกันไปด้วย
การดัดทางแบนพับบาร์ข้ามความหนา มิติเล็กจึงเป็นตัวกำหนด การดัดทางสันพับบาร์ข้ามความกว้าง มิติใหญ่จึงเป็นตัวกำหนด ทุกอย่างที่เหลือตามมาจากการสลับเพียงจุดเดียวนี้
มอดุลัสหน้าตัดคือเรื่องราวทั้งหมด
สำหรับบาร์สี่เหลี่ยมที่มีความกว้าง w และความหนา t มอดุลัสหน้าตัดเชิงยืดหยุ่นรอบแกนหลักสองแกนคือ
- ทางแบน: Z = w·t² / 6
- ทางสัน: Z = t·w² / 6
มอดุลัสเชิงพลาสติกมีอัตราส่วนเดียวกัน คือ w·t²/4 และ t·w²/4 และค่าเชิงพลาสติกคือค่าที่สำคัญเมื่อคุณเริ่มขึ้นรูปแล้ว ไม่ว่าทางใด อัตราส่วนระหว่างทั้งสองก็คือ w/t เท่านั้น
ตัวเลขตัวเดียวนั้นคือตัวคูณบนโมเมนต์ดัด ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมบางกรณี
| หน้าตัด | Z ทางแบน | Z ทางสัน | อัตราส่วนโมเมนต์ |
|---|---|---|---|
| 50 × 10 mm | 833 mm³ | 4 167 mm³ | 5× |
| 100 × 10 mm | 1 667 mm³ | 16 667 mm³ | 10× |
| 160 × 10 mm | 2 667 mm³ | 42 667 mm³ | 16× |
| 100 × 5 mm | 417 mm³ | 8 333 mm³ | 20× |
ให้อ่านการขึ้นกับความกว้างอย่างละเอียด เพราะนี่คือส่วนที่ทำให้คนประหลาดใจ มอดุลัสหน้าตัดทางแบนเป็นเชิงเส้นกับความกว้าง เพิ่มความกว้างเป็นสองเท่าแล้วแรงเพิ่มเป็นสองเท่า มอดุลัสหน้าตัดทางสันไปตามกำลังสองของความกว้าง เพิ่มความกว้างเป็นสองเท่าแล้วค่านั้นเพิ่มเป็นสี่เท่า บาร์กว้าง 200 mm ไม่ได้ดัดทางสันยากเป็นสองเท่าของบาร์ 100 mm แต่ยากเป็นสี่เท่า
ความหนาประพฤติตัวกลับกัน แรงทางแบนไปตาม t² ส่วนแรงทางสันไปตาม t แบบเชิงเส้นเท่านั้น ดังนั้นบาร์กว้างบางจึงเป็นตัวเลือกที่แย่ที่สุดสำหรับการดัดทางสันด้วยเหตุผลสองข้อพร้อมกัน คือต้องใช้แรงสูง ขณะที่ต้านทานรูปแบบความเสียหายที่จะอธิบายต่อไปได้น้อยที่สุด ถ้าคุณต้องการตัวเลขแรงสำหรับหน้าตัดใดหน้าตัดหนึ่ง เครื่องคำนวณแรงดัดบัสบาร์ จะคิดให้จากรูปทรง
เสถียรภาพเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดก่อนแรง
เครื่องถูกจำกัดด้วยโมเมนต์ ชิ้นงานถูกจำกัดด้วยเสถียรภาพ และในการดัดทางสัน ขีดจำกัดของชิ้นงานมาถึงก่อน
ที่ด้านนอกของรอยดัดทางสัน เส้นใยอยู่ห่างจากแกนสะเทินเท่ากับครึ่งหนึ่งของความกว้างบาร์ ไม่ใช่ครึ่งหนึ่งของความหนา ความเครียดทางวิศวกรรมที่เส้นใยด้านนอกคือ
ε = 1 / (2·(R/w) + 1)
ที่รัศมีด้านในเท่ากับความกว้างบาร์ ค่านั้นคือ 33% ที่สองเท่าของความกว้างคือ 20% ที่สี่เท่าของความกว้างคือ 11% เทียบค่าเหล่านั้นกับตัวเลขการยืดตัวในเทมเปอร์ตาม EN 13601 ซึ่ง R240 กึ่งแข็งถูกกำหนดไว้ที่ 8% เป็นค่าต่ำสุด และ R290 แข็งอยู่ที่ 4% แล้วจะเห็นชัดว่าทำไมรัศมีของการดัดทางสันจึงอ้างเป็นตัวคูณของความกว้าง ไม่ใช่ตัวคูณของความหนา ความเครียดในการดัดที่วัสดุทนได้นั้นสูงกว่าการยืดตัวจากการทดสอบแรงดึงจริง ด้วยเหตุผลที่วางไว้ในบทความเรื่องเทมเปอร์ทองแดงกับรัศมีดัดต่ำสุด แต่ส่วนเผื่อนั้นไม่ได้มากพอที่จะทำให้ R/w ต่ำกว่าราว 2 เป็นกฎทั่วไปที่ปลอดภัย
ที่ด้านในของรอยดัด ปัญหาต่างออกไปและมักเป็นตัวกำหนด เส้นใยด้านในรับแรงอัดไปตามส่วนโค้ง และเนื้อวัสดุที่แบกแรงอัดนั้นเป็นแถบที่หนาเพียง t และลึก w มันคือแผ่นชะลูดที่รับแรงในระนาบของตัวเอง และแผ่นชะลูดที่รับแรงอัดจะโก่งเดาะออกนอกระนาบ ความเค้นวิกฤตลดลงตามกำลังสองของความชะลูด ดังนั้นเมื่อ w/t สูงขึ้น ขอบด้านในก็ย่นตัวได้ง่ายขึ้นเรื่อย ๆ ผลที่มองเห็นคือขอบด้านในเป็นคลื่นหรือเป็นหยัก และบางครั้งทั้งหน้าตัดพลิกเอียงจนไม่ได้ฉาก
นั่นคือเหตุผลที่พิกัดความสามารถของการดัดทางสันแคบกว่าของการดัดทางแบนอยู่มาก บน SMART-603CNC-S การดัดทางแบนมีพิกัด 260 × 20 mm และการดัดทางสันมีพิกัด 125 × 15 mm ทั้งสองมิติลดลง ไม่ใช่แค่ความกว้าง และรูปแบบเดียวกันนี้ปรากฏทั่วไปในอุปกรณ์ดัดบัสบาร์ พิกัดนั้นทำเครื่องหมายจุดที่ทูลไม่สามารถจับหน้าตัดให้ได้ฉากตลอดการดัดได้อีกต่อไป
ขีดจำกัดในทางปฏิบัติ
การรวมการคำนวณความเครียดเข้ากับแนวปฏิบัติตามปกติของโรงงานให้ขอบเขตที่ใช้งานได้ ให้ถือค่าเหล่านี้เป็นจุดตั้งต้นเชิงบ่งชี้ที่ต้องยืนยันกับชิ้นงานตัวอย่างแรก ไม่ใช่ขีดจำกัดที่ใช้บังคับ
รัศมีด้านในอย่างน้อย 2× ของความกว้างบาร์สำหรับทองแดงนิ่มและกึ่งแข็ง และ 3× หรือมากกว่าสำหรับเทมเปอร์แข็ง อัตราส่วนความกว้างต่อความหนาต่ำกว่าราว 10 เพื่อให้ได้ผลที่เชื่อถือได้โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์รองรับพิเศษ เหนือ 12 ถึง 15 ให้คาดว่าขอบด้านในจะย่นตัวไม่ว่ารัศมีจะเป็นเท่าใด ความกว้างบาร์อยู่ภายในราวครึ่งหนึ่งของพิกัดการดัดทางแบนของเครื่อง เทมเปอร์แข็งบนหน้าตัดกว้างคือชุดผสมที่ล้มเหลวบ่อยที่สุด เพราะทั้งขีดจำกัดความเครียดที่เส้นใยด้านนอกและขีดจำกัดการโก่งเดาะกำลังแคบลงพร้อมกัน
การสปริงกลับก็ประพฤติตัวต่างออกไปด้วย รูปทรงของเขตพลาสติก การยึดรั้งจากทูล และ R/t ที่มีผลจริง ล้วนต่างจากกรณีการดัดทางแบน ค่าชดเชยของการดัดทางสันจึงหามาจากค่าของการดัดทางแบนไม่ได้ ให้แยกรายการทั้งสองชุดไว้คนละส่วนในตารางการชดเชยการสปริงกลับ
ทูลและการรองรับ
การดัดทางสันต้องถูกยึดรั้งไว้ทุกทิศทางที่หน้าตัดหนีออกไปได้ และทูลที่ทำงานนั้นไม่ใช่ทูลที่ใช้ดัดทางแบน
บาร์ต้องถูกจับยึดที่หน้ากว้างทั้งสองด้านตลอดส่วนโค้งของการดัด ไม่ใช่แค่ที่ทางเข้า หน้ากว้างที่ไม่มีสิ่งรองรับปล่อยให้หน้าตัดพลิกได้ และหน้าตัดที่พลิกไปแล้วจะให้รอยดัดที่ทั้งหลุดระนาบและผิดมุม
ขอบด้านในต้องมีตัวตามหรือบล็อกกดที่เคลื่อนไปพร้อมกับการดัด และกดขอบที่ถูกอัดไว้ไม่ให้โก่งเดาะ นี่คือชิ้นส่วนที่แยกเครื่องซึ่งดัดทางสันได้จริง ออกจากเครื่องที่เพียงแค่มีโหมดดัดทางสัน
ทูลดัดต้องมีร่องที่เข้ากับความหนาบาร์ ดายวีอเนกประสงค์ที่ใช้ได้ตลอดช่วงความหนาในการดัดทางแบนจะจับหน้าตัดในการดัดทางสันไว้ไม่อยู่ เพราะช่องว่างที่ทำให้มันยืดหยุ่นได้ ก็คือช่องว่างที่หน้าตัดต้องการเพื่อจะพลิกเข้าไปพอดี
การหล่อลื่นสำคัญกว่าในการดัดทางแบน เพราะความดันสัมผัสบนหน้าทูลดัดสูงกว่า และบาร์ไถลไปบนทูลเป็นระยะที่ไกลกว่าระหว่างการดัด
ช่วงตรงนำเข้าก็ต้องยาวขึ้นด้วย ความยาวช่วงจับยึดเป็นข้อจำกัดด้านขนาดในการวางผังชิ้นงาน และเป็นสาเหตุที่พบบ่อยของแบบที่ดัดได้ในหลักการ แต่ดัดไม่ได้บนเครื่องที่จะผลิตมันจริง ให้เว้นรูและจุดต่อแบบทาบให้พ้นเขตดัด การเผื่ออย่างน้อย 10 mm ระหว่างรอยดัดกับจุดต่อแบบทาบ และ 20 mm ระหว่างรอยดัดกับจุดรองรับ คือแนวปฏิบัติตามปกติของโรงงานตู้ไฟฟ้า
ทางเลือกในการออกแบบ
เมื่อการดัดทางสันไม่พอดีกับขอบเขตความสามารถ มีสามทางที่จะเลี่ยงมันได้ และทั้งสามใช้แทนกันไม่ได้
บิดแล้วดัดทางแบน
บิดบาร์ 90° รอบแกนของตัวมันเอง ให้หน้ากว้างหมุนเข้าไปอยู่ในระนาบของการเปลี่ยนทิศทางที่ต้องการ แล้วจึงทำการเปลี่ยนทิศทางนั้นเป็นการดัดทางแบนตามปกติ การขึ้นรูปทำได้ง่าย ทูลเป็นของมาตรฐาน ความเครียดที่เส้นใยด้านนอกในรอยดัดถูกกำหนดโดยความหนาแทนความกว้าง และบาร์ไปถึงปลายทางในระนาบที่ขั้วต่อต้องการอยู่แล้ว ราคาที่จ่ายคือความยาว การบิดต้องการช่วงบาร์ตรงของตัวเอง โดยทั่วไปอย่างน้อยสองเท่าของความกว้างบาร์ และบ่อยครั้งมากกว่านั้น คู่มือการบิดบัสบาร์ ครอบคลุมรูปทรงและมุมที่ทำได้ และการบิด เป็นความสามารถมาตรฐานบนหัวดัดบัสบาร์ ไม่ใช่เครื่องแยกต่างหาก
มุมแบบมีจุดต่อ
ทำการเปลี่ยนทิศทางด้วยบาร์ตรงสองท่อนกับจุดต่อแบบทาบที่ขันสลักเกลียว ไม่มีขีดจำกัดด้านการขึ้นรูปเลย วิธีนี้จึงใช้ได้ที่ทุกความกว้างและทุกเทมเปอร์ ราคาที่จ่ายคือจุดต่อในทางเดินกระแส ซึ่งหมายถึงความต้านทานสัมผัส ข้อกำหนดแรงขันสลักเกลียว ภาระการบำรุงรักษา และจุดตรวจสอบเพิ่มขึ้นหนึ่งจุด แนวปฏิบัติของงานตู้ไฟฟ้ากำหนดขนาดพื้นที่ทาบให้พื้นที่สัมผัสเป็นอย่างน้อยห้าเท่าของหน้าตัดบาร์ จุดต่อยังเป็นจุดไม่ต่อเนื่องทางความร้อนด้วย จึงต้องวางไว้ในตำแหน่งที่การทวนสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นรองรับได้
แผ่นที่ตัดเป็นท่อนหรือตัดขึ้นรูป
ตัดมุมออกมาเป็นชิ้นเดียวที่ขึ้นรูปทรงแล้วจากแผ่น การเปลี่ยนทิศทางจึงเกิดขึ้นในระนาบของวัสดุและไม่ต้องขึ้นรูปเลย วิธีนี้ให้ความต้านทานต่ำที่สุดในสามทาง ไม่มีจุดต่อ และมีอิสระเต็มที่ในการกำหนดรูปทรงของมุม ราคาที่จ่ายคืออัตราการใช้เนื้อวัสดุ เพราะชิ้นเหลือด้านในมุมกลายเป็นเศษ และได้ชิ้นงานที่ไม่ใช่หน้าตัดมาตรฐานบนแบบอีกต่อไป
การเลือกระหว่างสามทาง
กฎการตัดสินใจที่ยืนอยู่ได้ในทางปฏิบัติ
ถ้าบาร์อยู่ในขอบเขตการดัดทางสันของเครื่อง และแบบยอมให้ใช้รัศมีด้านในอย่างน้อยสองเท่าของความกว้างบาร์ ให้ดัดทางสัน นั่นคือทางที่มีจำนวนงานน้อยที่สุดและจำนวนชิ้นส่วนน้อยที่สุด
ถ้าความกว้างหรืออัตราส่วนความกว้างต่อความหนาอยู่นอกขอบเขตนั้น แต่แนวเดินมีความยาวช่วงตรงเหลือพอก่อนถึงจุดเปลี่ยนทิศทาง ให้บิดแล้วดัดทางแบน นี่คือทางเลือกตั้งต้นสำหรับบาร์กว้างบาง และมักถูกกว่าที่คนคาดไว้ เพราะงานทั้งสองเดินบนหัวเครื่องเดียวกันในกระบวนการการดัด
ถ้าไม่มีความยาวเหลือให้บิด และมุมนั้นเป็นตำแหน่งที่เหมาะจะมีจุดต่ออยู่แล้ว ให้ใช้มุมแบบขันสลักเกลียว มุมที่ต้องมีจุดแยกโหลด มีการเปลี่ยนหน้าตัด หรือมีจุดตัดตอนเพื่อการบำรุงรักษาอยู่แล้ว คือมุมที่ควรมีจุดต่ออยู่ในนั้นไม่ว่าอย่างไรก็ตาม
ถ้าความหนาแน่นกระแสหรือรูปทรงของตู้ตัดทางเลือกจุดต่อออกไป และไม่มีที่ว่างให้บิด ให้ตัดมุมขึ้นรูปจากแผ่น
ลำดับมีความสำคัญ แต่ละขั้นที่ไล่ลงไปในรายการเพิ่มอย่างใดอย่างหนึ่งระหว่างจำนวนชิ้นส่วน จำนวนงาน หรือเศษ ให้ไล่ลงไปตามลำดับ ไม่ใช่เริ่มจากข้างล่างสุด
เรื่องนี้โผล่ขึ้นมาตรงไหนในการทบทวนแบบ
ปัญหาการดัดทางสันส่วนใหญ่ถูกตัดสินไปนานแล้วก่อนที่บาร์จะมาถึงโรงงาน แนวเดินที่เขียนไว้ใน 3 มิติโดยมีมุม 90° อยู่ผิดระนาบ บนบาร์ 160 × 10 ที่รัศมี 100 mm ไม่ใช่ปัญหาการผลิตที่จะแก้ได้ด้วยแรงที่มากขึ้น แต่เป็นรูปทรงที่ไม่ว่าจะใช้แรงมากเท่าใดก็ผลิตออกมาโดยขอบด้านในไม่ย่นตัวไม่ได้
การเข้าแทรกที่ราคาถูกคือการตรวจตัวเลขสามตัวตอนทบทวนแบบ ความกว้างบาร์เทียบกับพิกัดการดัดทางสันของเครื่อง รัศมีด้านในเทียบกับความกว้างบาร์ และความกว้างเทียบกับความหนา ถ้าสองในสามข้อไม่ผ่าน แปลว่าแนวเดินต้องเปลี่ยน เครื่องอย่าง EMAC-BB-H12 ที่อ่านเรขาคณิต 3 มิติและ 2 มิติได้โดยตรงทำให้การตรวจนี้เป็นอัตโนมัติได้ง่าย เพราะรายการดัดอยู่ในไฟล์แล้ว และขอบเขตความสามารถอยู่ในชุดควบคุมแล้ว