به فرآیند برش مقاطع فلزی و تبدیل آن‌ها به قطعاتی با ابعاد مشخص و دلخواه برشکاری فلزات گفته می‌شود. از گذشته تا کنون فلزات در صنایع مختلف اهمیت و کاربرد زیادی داشته اند؛ از این رو برش فلزات نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه برشکاری فلزات با روشهای گوناگون و به کمک ابزارهای مختلفی انجام می‌شود. متداول‌ترین روش های برشکاری فلزات که در صنایع مختلف از آن ها بهره برده می شود شامل دو دسته کلی برشکاری سرد و برشکاری گرم است. در این مقاله تلاش داریم انواع برش فلزات را بررسی کرده و کاربرد هریک را با شما به اشتراک بگذاریم. با آهن ملل همراه باشید.
انواع روش های برشکاری فلزات
همان طور که اشاره شد برشکاری مقاطع فلزی با توجه به شرایط دمایی که دارند، می تواند به صورت‌های مختلفی انجام شود تا در نهایت نتیجه نهایی رضایت بخش باشد. اما در کل برش مقاطع فلزی در دو دسته زیر جای می‌گیرند که عبارتند از :
- برشکاری گرم
- برشکاری سرد
برشکاری گرم چیست و چگونه انجام می‌گردد؟
در برشکاری گرم از تجهیزاتی استفاده می‌گردد که باعث بالا رفتن دمای فلز می‌شود و به این ترتیب می‌توان فلزات را برش داد. نکته اساسی در مورد روش برش فلزات در روش برشکاری گرم این است که به هیچ وجه نباید فلز مورد نظر تغییر حالت دهد (چه فیزیکی و چه شیمیایی). بنابراین دقت در انتخاب روش برش می‌تواند بر کیفیت محصول نهایی، تاثیر چشم‌گیری داشته باشد.
مزایای برشکاری گرم
استفاده از برشکاری گرم مزایایی به همراه دارد، که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱.کاهش میزان ضایعات
برخلاف روش سرد، ضایعاتی که در این روش تولید می شود، بیشتر به صورت غیر فلزی می باشند. البته مقدار تراشه های تولید شده در برشکاری سرد نسبت به ضایعات تولید شده در روش گرم بیشتر است. در صورتی که ضخامت مقاطع فولادی زیاد باشد، در هر صورت ضایعات وجود خواهد داشت.
مزیت برشکاری گرم این است که ابزار برش گرم دقیقا در محل برش قرار دارد، که این موضوع سبب می گردد محصول در حال برش به صورت افراد پرتاب نشود. همچنین از ضایعات تولید شده در طی عملیات برشکاری گرم، می توان قطعات جدیدی تولید کرد و در موارد دیگری استفاده نمود.
۲.سرعت برشکاری در حجم زیاد
افزای سرعت انجام عملیات برشکاری، یکی از مهم ترین مزایای استفاده از روش برشکاری گرم می باشد. از این رو توصیه می گردد از برشکاری گرم روش در کارگاه هایی که نیاز به تعداد انبوه میلگرد برش خورده دارند، استفاده شود.
۳.مکانیزه کردن عملیات برش
به منظور مکانیزه کردن عملیات برش، باید از رایانه ها به صورت برنامه ریزی استفاده نمود. البته در برخی از دستگاه های تمام اتوماتیک سرد، امکان مکانیزه کردن برش وجود دارد ولی برشکاری گرم به علت سهولتی که در برش دارد، بیشتر در بین صنایع مرسوم است.
معایب برشکاری گرم
استفاده از روش برشکاری گرم علاوه بر مزایای ذکر شده، دارای معایبی نیز می‌باشد که شامل موارد زیر است:
۱.ایمنی پایین
استفاده از برشکاری گرم حتی با وجود دستگاه‌های مکانیزه، ایمنی پایینی دارد. حوادث بسیاری هنگام استفاده از دستگاه برش گرم گزارش شده است که این حوادث شامل پاشیده شدن مواد مذاب، سوختگی، انفجار و غیره است.
به همین جهت برشکاری گرم، روشی بسیار خطرناک محسوب می‌شود. البته وجود این خطرها نیز قادر به حذف کامل این روش از صنعت نشده است. رعایت استانداردهای ایمنی هنگام انجام عملیات برشکاری گرم، می‌تواند بروز خطرات ناشی از این روش را به حداقل برساند.
۲.تغییر ساختاری در محل برش
زمانی که دمای فلز در اثر حرارت بالا می رود به مرور خواص شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی آن تغییر می‌کند. همچنین در صورت مذاب شدن قسمتی از مقطع فولادی و قرار گرفتن مجدد آن در مذاب، شاهد تغییراتی در مقطع فولاد خواهیم بود. از معایب برشکاری گرم می توان به ایجاد تنش، تردی، کاهش استحکام تسلیم و غیره در فلز اشاره کرد.
۳.تولید گاز و مواد سمی
هنگام استفاده از برخی دستگاه‌های برشکاری گرم، بر اثر واکنش و سوختن گاز مورد استفاده، گازهای سمی تولید می‌شود. به عنوان مثال با اکسید کردن قسمتی از فلز و از بین بردن آن از طریق فشار هوا، برشکاری استیلن رخ می‌دهد. در این عملیات، قسمت زیادی از گاز تولید شده به گازهای آلاینده تبدیل می‌شود و باعث ایجاد آلودگی می شود.
برشکاری گرم فلزات با استفاده از ابزارهای مختلفی صورت می‌گیرد. انتخاب تجهیزات و ابزارها، همگی به جنس فلز، میزان کیفیت محصول نهایی، دقت دستگاه و … بستگی دارد. بنابراین پیشنهاد می‌کنیم روش برش فلزات نام برده زیر را به دقت بخوانید.
برش پلاسما؛ جدیدترین روش کاتینگ فلزات
پلاسما یکی از روشهای جدید برشکاری فلزات است که با توجه به سرعت بالای خود توانسته جایگاه خوبی در صنایع مختلف داشته باشد. در فرآیند برش پلاسما، قطعات فولادی با استفاده از مشعل برش داده می‌شوند. در این روش شیوه کار به این صورت است که گاز بی اثر و هوای فشرده با سرعت از داخل نازل دستگاه به بیرون رانده شده و در همان لحظه قوس الکتریکی بین گاز و سطح فلز ایجاد می‌شود که در این صورت گاز به حالت پلاسما تغییر می‌یابد. در این صورت پلاسما با گرمایی که تولید می‌کند موجب ذوب و برش فلز می‌گردد و هوای فشرده نیز با اعمال فشار، فلز ذوب شده را از مسیر برش دور می‌سازد.
از برش پلاسما برای برشکاری فلزاتی چون آلومینیوم، استیل استفاده می‌گردد. برای کب اطلاعات بیشتر پیرامون این روش برش مقاله زیر را مطالعه نمایید.
# حتما بخوانید
برش لیزری؛ دقیق‌ترین روش برش انواع آهن آلات
اگر به دنبال حداکثر دقت و کنترل بر روی میزان برش قطعات آهنی هستید، پیشنهاد می‌کنیم فناوری برش لیزری فلز را انتخاب کنید. در طول فرآیند برش لیزری، یک پرتو نور بسیار متمرکز در دمای بالا برای برش یک جز به اشکال و اندازه‌های خاص استفاده می‌شود. با توجه به اینکه برش لیزری بسیار دقیق است، از یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت فرآیند استفاده می‌شود.
لازم به ذکر است از فرآیند برش لیزری فلزات معمولاً زمانی استفاده می‌شود که دقت در نقشه‌های طراحی از بالاترین اهمیت برخوردار است. برش لیزری نیز یکی از فشرده‌ترین و پرهزینه‌ترین روش ها برای برش فلز است.
هوابرش؛ روشی قدیمی اما با صلابت
در روش برش آهن با دستگاه هوابرش، اکسیژن با گاز مخلوط می‌گردد و با ایجاد شعله از طریق دستگاه هوابرش و قرار دادن آن بر روی قطعه مورد نظر، باعث برش فلز می‌گردد. در این روش فلز توسط شعله دستگاه به درجه ذوب خود می‌رسد و سپس اپراتور دستگاه جریان اکسیژن خالص را بر روی سطح فلز می‌دمد. در نتیجه فلز با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد و به این ترتیب برش فلز آغاز می‌گردد.
با اینکه این روش یکی از روشهای قدیمی برش آهن محسوب می‌گردد، اما به خاطر تجهیزات ارزان قیمتی که دارد، هنوز به عنوان پرکاربردترین روش برش فلزات شناخته می‌شود. از این رو پیشنهاد می کنیم حتما مقاله زیر را مطالعه کنید تا بیشتر با این روش برش و ویژگی های آن آشنا شوید.
# حتما بخوانید
برش CNC؛ دقت عالی و کارایی بالا
همانطور که از نام برش CNC (Computer Numerical Control) مشخص است، دستگاهی خاص برای برش مواد فلزی اختصاص داده شده است که بر اساس حالت آن به انواع دستی، نیمه خودکار یا خودکار تقسیم می‌گردد. به منظور برش فلزات به صورت ویژه و یا برای کارهای طولانی مدت و سنگین، برش فلز CNC بهترین انتخاب خواهد بود. بیشتر شرکت‌ها برش CNC فلزات را به دلیل وجود مزیت هایی همچون اتوماسیون بالا، دقت عالی و کارایی بهتر انتخاب می‌کنند.
برش الکترود؛ نام آشنا ولی با دقت پایین
الکترودها در ظاهر قطعات میله‌ای شکل هستند که در صنعت برای افراد بسیار آشنا می‌باشند و از آن‌ها برای برش فلزات استفاده می‌گردد. اگر بخواهیم دقت برش با این روش را بررسی کنیم باید بگوییم که از دقت نسبی برخوردار است و نمی‌توان از آن انتظار بالایی داشت. با این حال از الکترودها نه تنها برای ایجاد برش، بلکه برای ایجاد سوراخ در قطعات فلزی نیز استفاده می‌شود.
برش دیسکی آتشی؛ آسان ولی پر خطر
در این روش یک دستگاه مجهز به یک دیسک برش فلز ساینده وجود دارد که به منظور برش انواع فلزات از جمله پیچ و مهره، انواع قطعات آهنی زاویه‌دار، میلگرد و حتی ورق فلزی استفاده می‌گردد. دیسک با حرکت سریع خود بر روی فلز، باعث ایجاد حرارت بالایی می‌گردد که همین امر موجب برش فلز می‌شود. اما باید بدانید در این روش دیسک‌ها به سرعت فرسوده می‌شوند و قطرشان کاهش می‌یابد. اما با این حال برش دیسکی آتشی نیز یکی از روش برش فلزات است که توانسته جایگاه خود را در بین انواع دیگر روش‌ها پیدا کند و افراد زیادی راغب به استفاده از این روش باشند. ولی باید به این نکته نیز توجه داشت که با توجه فرآیند انجام این روش برش فلز، خطرات زیادی اپراتور را تحدید می‌کند.
وایرکات؛ دقت و عملکرد بالا در برش ظریف
وایرکات یکی دیگر از روشهای کاتینگ فلزات است که می‌توان از آن برای برش فلزاتی که بسیار ظریف هستند و نیاز است در برش آن‌ها از ظرافت خاصی بهره برد، کاربرد دارد. در این روش هیچ گونه فشار و یا ضربه‌ای برای برش قطعات فلزی به کار گرفته نمی‌شود.
در برش وایرکات از یک سیم فلزی باریک به عنوان الکترود برش استفاده می‌گردد. ماهیت وحود این سیم این است که در دستگاه برش وایرکات، از جریان الکتریکی برای برش فلزاتی رسانا هستند، استفاده می‌شود. اگر به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد روش برش وایر کات هستید، مقاله زیر را مطالعه کنید.
# حتما بخوانید
برشکاری سرد چیست و چگونه انجام می‌گردد؟
در صورتی که برشکاری فلزات در شرایطی که دمای فلز در حالت تعادل با دمای محیط باشد، اصطلاحا می گویند برشکاری سرد انجام گرفته است. تجهیزاتی مانند قیچی، گیوتین، اره در برشکاری سرد کاربرد دارند. البته این تجهیزات باعث افزایش دمای فلز نمی‌شوند.
مزایای برشکاری سرد
استفاده از برشکاری سرد، مزایای زیادی دارد که شامل موارد زیر است:
۱.پرتی کم
مقدار کمی پرتی در برشکاری سرد ایجاد می‌شود. پرتی (ضایعات) به بخشی از ورق آهن گفته می‌شود که هنگام برش تولید می شود و غیر قابل استفاده است. در صورت استفاده از روش برشکاری سرد می‌توان ضایعات تولید شده را به حداقل رساند.
۲.عدم تولید گازهای سمی و آلاینده
در روش برشکاری سرد نیازی به استفاده از شعله و مشعل نیست، به همین دلیل میزان تولید گازهای آلاینده و سمی صفر می‌باشد.
۳.انعطاف برشکاری به لحاظ شکل و طول
در روش برش کاری سرد استفاده از تجهیزاتی چون اره، گوتین و قیچی رایج است که امکان برش ورق آهن به اشکال مختلف را میسر می سازد. لازم به ذکر است در برشکاری سرد، ایجاد اشکال مهندسی ساده تا پیچیده به راحتی امکان پذیر است.
۴.حفظ خواص فلز
در اثر استفاده از روش برشکاری سرد دمای فلز افزایش محسوسی ندارد، این موضوع سبب می گردد که تغییری در خواص فلز ایجاد نشود. به عنوان مثال، هنگام برش ورق فولادی در صورتی که دمای آن بالا رود و سرد شدن ورق قابل کنترل نباشد، منجر به تردی و شکنندگی ورق می‌شود. به همین جهت استفاده از روش برشکاری سرد برای ورق باعث می شود بتوان شکل مورد نظر را بدون تغییر در خواص فیزیکی آن ایجاد کرد.
۵.سرعت برشکاری
سرعت برش قطعات فلزی در هنگام استفاده از برشکاری سرد به اندازه ای زیاد است که می توان به صورت انبوه اشکال یک شکل و هم اندازه تولید کرد.
معایب برشکاری سرد
استفاده از برشکاری سرد علاوه بر مزایای ذکر شد، دارای معایب زیر نیز می باشد:
۱.محدودیت مکانی ابزار برشکاری
دستگاه هایی که برای برش کاری سرد استفاده می شوند معمولا با تکیه بر زمین و در محلی ثابت قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به علت وجود جک‌های هیدرولیکی قوی و تجهیزات پنوماتیک، وزن بالایی دارند و به قابلیت جابجایی هنگام انجام عملیات برشکاری وجود ندارد. در نتیجه عیب این روش وجود محدودیت مکانی برای ابزار برشکاری سرد می‌باشد.
۲.هزینه متریال مصرفی بالا
در برش‌های انبوه با استفاده از برشکاری سرد، احتمال افزایش مصرف متریال و مواد گوناگون وجود دارد که در نتیجه باعث افزایش هزینه های جانبی نهایی می‌شود.
در برش سرد فلزات، دستگاه‌ها و تجهیزات زیادی استفاده می‌گردد که ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
سمباده زنی؛ برش انواع فلزات به صورت دستی
سمباده زنی یکی از فرآیند برش فلزات است که در ساخت وسایل از آن استفاده می‌شود. سمباده زنی به منظور بر طرف نمودن لبه‌های ناهموار ناشی از سوراخ کردن و جوش‌ها و در برخی موارد، ایجاد لبه‌های تیز در فلزات استفاده می شود.
سمباده زنی تقریبا همیشه با دست و با استفاده از ماشین سمباده زنی انجام می‌شود، اگرچه برخی از عملیات ها و کارهای بزرگتر دارای ماشین‌های تکمیلی و بزرگ‌تری نیز هستند که برای این فرآیند ساخته و پرداخته شده اند. از آنجایی که سمباده زنی یک فرآیند دستی است، اغلب به‌عنوان یکی از روشهای گران برش آهن آلات شناخته می‌شود.
دریل کاری؛ برش فلز در قالب سوراخ کردن
هنگام ایجاد قطعات و اجزایی که باید به سایر اجزای فلزی یا اجزای ساخته شده از مواد دیگر متصل شوند، اغلب لازم است سوراخ هایی برای عبور اتصال‌دهنده‌ها (همانند پیچ) ایجاد شود. دریل کاری یکی دیگر از اقدامات مهمی است که می‌توان گفت از جمله روشهای برش آهن محسوب می‌شود که برای ایجاد سوراخ‌هایی با مشخصات دقیق در یک جزء یا سطح فلز استفاده می‌شود.
انواع مختلف فلزات بسته به نیازهای خاص صنایع، به سطوح مختلف فشار و ابزار گوناگونی برای دریل کاری نیاز دارند.
تراشکاری؛ برش سطح رویی فلزات
تراشکاری فلز شامل استفاده از نوک تیز ابزار خاص برشی که به سرعت در حال چرخش است بر روی سطح فلزی می‌باشد. در این روش لایه رویی فلز به اندازه که داز پیش تعیین شده حذف می‌شود.
فرآیند تراشکاری معمولاً با دست یا با استفاده از ابزار تراش انجام می‌شود و تکنسین‌هایی که تراشکاری را انجام می‌دهند لازم است حتما در شکل‌دهی قطعات و اجزای سازنده در طول فرآیند ساخت، از مهارت بالایی برخوردار باشند. از این رو اگر در صنعت یا کسب و کار خود از این روش بهره می برید، پیشنهاد می کنیم مقاله زیر را مطالعه نمایید.
# حتما بخوانید
واتر جت؛ برش قطعات فلزی با تقلید از طبیعت
فرآیند برشکاری فلزات با واتر جت شامل مخلوط کردن آب با ساینده فلزی و سپس اعمال آن با نیروی زیاد بر روی قسمتی از فلزی است که نیاز به شکل‌گیری دارد. واتر جت، اثر آب بر فلز را در محیط طبیعی تقلید می‌کند اما با سرعت بسیار بالاتری. این روش به هیچ حرارتی متکی نیست؛ بنابراین می‌توان از این روش برای برش فلزاتی که به حرارت زیاد حساس هستند استفاده نمود.
بسیاری از سازندگان حرفه‌ای تجهیزات فلزی به شدت از روش برش فلزات با استفاده از واتر جت ممارست می‌کنند، چرا که این روش نسبتاً سریع و ارزان است. علاوه بر این فرآیند برش واتر جت، سطوح تمیز و لبه‌های صاف را تولید می‌کند که در نتیجه کیفیت محصولات ساخته شده نیز بالا می‌رود. اگر هنوز در انتخاب روش واتر جت دچار شک هستید، می توانید مقاله زیر را مطالعه کنید.
# حتما بخوانید
برش با قیچی؛ قدیمی اما آسان
فرآیند برش فلزات با قیچی فرآیندی است که اغلب به عنوان برش قالب شناخته می‌شود که در اواسط دهه ۱۸۰۰ به عنوان راهی برای برش چرم در صنعت کفش بود. اکنون این فرآیند برای انواع مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد و راهی است که می‌توان فلز را بدون خرد شدن و بدون استفاده از حرارت، برش داد. این فرآیند از یک تیغه متحرک به منظور فشار دادن به قطعه مورد نظر که ثابت است، استفاده می‌شود.
جمع بندی
با مطالعه این مقاله دریافتیم که برش مقاطع فلزی و تبدیل آن ها به قطعاتی با ابعاد مشخص و دلخواه برشکاری گفته می‌شود، که با استفاده از روش های گوناگون و به کمک ابزارهای مختلف انجام می‌شود. متداول ترین روش های برشکاری عبارتند از: برشکاری سرد و برشکاری گرم که هر کدام از آن ها دارای روش های مختلفی می باشند.
سوالات متداول برشکاری مقاطع فلزی به روش گرم و سرد
برشکاری چیست؟
برش مقاطع فلزی و تبدیل آن ها به قطعاتی با ابعاد مشخص و دلخواه برشکاری گفته می‌شود
انواع روش های برشکاری کدامند؟
برشکاری سرد و برشکاری گرم.
