مقدمه
برش فلزات، یکی از فرایندهایی است که در صنعت فلزات و ساخت و ساز مورد اجرا قرار می گیرد و می تواند به عنوان اولین مرحله در آغاز تولید یا ساخت قطعه یا محصول فلزی خاص شناخته شود. در برش دادن انواع فلزات با ضخامت و نوع مختلف، از روش ها و تکنیک های متعددی استفاده می شود تا بتوان هدف نهایی از برش را به بهترین شکل ممکن به دست آورد. در این مقاله با معرفی روش های مختلف و رایج برق فلزات، شما را با این فرایند مهم از صنعت فلزات آشنا می سازیم. با سری تراشی همراه باشید.
برشکاری فلزات چیست و چه کاربردی دارد؟
هدف از برشکاری فلزات، به دست آوردن اندازه و شکل معینی از یک قطعه فلز می باشد. حال این قطعه فلزی می تواند با توجه به ضخامت، نوع و کاربردی که دارد، با استفاده از روش ها و شیوه های معمول یا اختصاصی برشکاری، مورد برش قرار بگیرد تا به شکل تعیین شده تبدیل شود. در درجه اول، فلزات از نظر نوع و در درجه دوم از نظر ضخامت با یکدیگر متفاوت می باشند. به همین دلیل کاربرد استفاده از هر یک با توجه به این موارد، متفاوت است.
ممکن است یک قطعه فلزی که برای ساخت یک دستگاه تجهیزاتی خاص برش داده می شود، از یک روش حرارتی برای برشکاری استفاده کند. اما آن فلز در صورت استفاده در تولید یک محصول دیگر، با روش معمولی و سرد برش داده شود. بنابراین نوع استفاده از فلز و اهداف آن نیز می تواند در نوع برش و روش آن موثر باشد.
به طور کلی در صنایعی مانند پتروشیمی، ساختمان سازی، خودروسازی و… از فلزاتی با انواع و ضخامت مختلف استفاده می شود که هر یک باید براساس نوع نیاز و اهدافی که دارند، در اشکال و ضخامت های مختلف با شیوه ای خاص برش بخورند. در اجرای برشکاری فلزات، ضمن انتخاب روش و ابزار مناسب برای این کار، باید نکات ایمنی نیز مورد توجه قرار بگیرد تا فرآیند برشکاری در ایمن ترین شرایط برای اپراتور برشکار و فلز موردنظر به اتمام برسد.
معرفی روش های مختلف برش فلزات
برشکاری فلزات از نظر میزان دمای فلز در هنگام اجرای برش، به دو دسته برشکاری گرم و برشکاری سرد تقسیم می شود. به طور معمول در هر یک از این روش ها، از تکنیک و شیوه های متغیری براساس نوع فلز و نوع برش اعمال شده استفاده می شود که توسط اپراتور مورد ارزیابی و انتخاب قرار می گیرد و سپس در بهترین شرایط ممکن ار نظر تجهیزات و ایمنی، برشکاری موردنظر اجرا می گردد.
در برشکاری گرم، فلز موردنظر که بیشتر از 02/0 درصد کربن دارد، توسط حرارت دهی به نقطه دمای بالایی می رسد که در این حالت با استفاده از ابزارهای دستی یا ماشینی برش موردنظر انجام می گیرد. از تکنیک های اعمال شده در برشکاری گرم می توان به برش هواگاز، برش لیزری، برش پلاسما، برش CNC، برش سنگ فرز، برش الکترودی و دیسکی آتشی اشاره کرد.
در برشکاری سرد از حرارت استفاده نمی شود و صرفا استفاده از تجهیزات برش، در این فرایند صورت می گیرد. فلزاتی که سختی کمتری دارند و میزان کربن آن ها کمتر از 02/0 درصد است، امکان برشکاری با این روش را دارا هستند. از جمله تکنیک های اجرا شده در این روش می توان به روش واترجت، اره دیسکی، اره نواری و همچنین سنگ فرز اشاره کرد که همواره با استفاده از تجهیزات و فناوری های خاص اجرایی می شوند.
اگر از لحاظ نحوه اجرای برش فلزات، تقسیم بندی صورت بگیرد، این فرایند به دو دسته برش مکانیکی و برش دستی نیز تقسیم می شود. در برش دستی، طبیعتا استفاده از روش های سنتی و بدون تجهیزات برقی انجام می گیرد اما در برش ماشینی، تجهیزات مدرن با فناوری پیشرفته در راس انجام این کار قرار دارند.
برش دستی فلزات: تکنیک ها و کاربردها
در مواقعی که نیاز به استفاده از تجهیزات و ابزارهای برش برای برشکاری فلز موردنظر وجود ندارد، می توان از ابزارهای برش ساده نظیر اره و پانچ، برای بریدن فلزات استفاده کرد. در این روش، قطعه فلزی به راحتی تحت اختیار اپراتور قرار می گیرد و برش های نواری، صاف یا منحنی روی آن اجرا می گردد. اره دستی، قیچی ورق بر دستی، قیچی اهرمی و سنگ فرز دستی از اصلی ترین ابزارهای برش دستی فلزات می باشند که براساس نوع نیاز، مورد استفاده قرار می گیرند.
طبیعتا استفاده از ابزارهای دستی برای بریدن فلزات، زمان بالا و ایمنی زیادی را می طلبد. لذا لازم است اپراتور با رعایت نکات ایمنی نظیر استفاده از عینک، ماسک و دستکش ایمنی، شرایط کار مطلوبی را برای اجرای این روش فراهم آورد.
از تکنیک های برش دستی فلزات در مواقعی که فلز موردنظر از ضخامت و سختی کمتری برخوردار است و همچنین حجم و اندازه برش روی فلز حداقل می باشد، استفاده می گردد. در واقع استفاده از این روش برای شرایط ذکر شده، می تواند در کاهش هزینه نیز موثر باشد.
برش ماشینی فلزات: روش های رایج صنعتی
امروزه تعدد بالایی در تجهیزات و ماشین های برش فلزات وجود دارد که می تواند ضمن ایجاد برشی دقیق و سریع، امنیت شرایط کار را نیز برای اپراتورها ایجاد نماید. استفاده از روش ماشینی، صرفا برای فلزاتی استفاده می شود که امکان برش دستی آن ها وجود ندارد و یا در صورت امکان، اتلاف وقت و عدم تمیزی محل برش را ایجاد می کند. برش ماشین ی فلزات با روش های زیر اجرایی می شوند که معمولا ضمن داشتن تفاوت فاحش در نحوه اجرا و تجهیزات مصرفی، از هزینه متغیری نیز برخوردار هستند.
برش لیزری
تجهیزات لیزری که برای برش فلزات استفاده می شوند، به واسطه حرارت ساطع شده از نور لیزر روی فلز، عملیات برشکاری را بدون ایجاد تراشه انجام می دهند. سرعت و دقت برش این تجهیزات فوق العاده می باشد و می توانند فلزات را با ضخامت حداکثر 20 میل، در سرعت و ظرافت بالا مورد برش قرار دهند.
برش CNC
یکی از جدیدترین و بهترین روش هایی که برای برش فلزات استفاده می شود، برش CNC می باشد که با استفاده از ماشین آلات و تجهیزات CNC اجرایی می شود. این دستگاه با داشتن برنامه پردازشی و تحت کنترل، می تواند پیچیده ترین طرح ها را به صورت دقیق و کاملا ظریف و تمیز، روی فلز اجرا نماید. ضمن اینکه برنامه تنظیم شده برای برش فلز مذکور، امکان ذخیره در حافظه دستگاه را دارد و می توان از آن برای برش حجم بالایی از فلزات در مدت زمان خاص استفاده کرد.
از این رو استفاده از این روش برای برشکاری حجم بالایی از فلزات در بخش صنایع کاربردی می باشد و می تواند صرفه جویی در زمان و هزینه را به وجود آورد. تکنیک هایی که در برش با دستگاه CNC اجرا می شوند بستگی به نوع فلز و ضخامت آن دارد.
برش پلاسما
قوس الکتریکی ایجاد شده به واسطه خروج فشار گاز از نازل خروجی، می تواند سبب ایجاد حرارت روی فلز موردنظر شده و برش فلز را انجام دهد. در این فرایند، هوا همراه با گازهای خاص نجیب فشرده می شود و با سرعت بالا به نوک کاتر هدایت شده و برش فلز را انجام می دهند.
برش با سنگ فرز برقی
این دستگاه در نوع برقی، می تواند در اثر اصطکاک با فلز موردنظر، برش لازم را روی فلزات انجام دهد که طبیعتا در طول فرآیند، تراشه های متعددی از فلز را ایجاد می کند.
برش دیسکی آتشی
از دیگر روش های برش ماشینی فلزات، می توان به روش دیسکی آتشی اشاره کرد که توسط دستگاه اره ای دیسکی انجام می گیرد. برای استفاده از این دستگاه می توان از سوخت های بنزین، برقی و یا هوا استفاده کرد و نیروی لازم برای حرکت تیغه های اره ای را برای آن فراهم نمود.
این دستگاه با داشتن تیغه های اره ای، در هنگام فعالیت با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند که در نتیجه حرارت بالایی را به وجود می آورد که این حرارت و اصطکاک تیغه ها، برش را روی فلزات اعمال می کنند. البته در این روش، احتمال شکستگی تیغه ها وجود دارد که در صورت محقق شدن، می تواند ریسک بسیار بالایی را برای اپراتورها ایجاد کند.
برش با واتر جت
در این روش که توسط تجهیزات مخصوص انجام می گیرد از نیروی فشار آب و تیغه سنگی به صورت ترکیبی استفاده می شود تا فلز موردنظر برش بخورد. این روش برای برش انواع فلزات با ضخامت مختلف استفاده می شود در واقع ضخامت فلز در این روش مورد بحث قرار نمی گیرد. چون قدرت بالای برشکاری با واترجت می تواند برای فلز با بالاترین ضخامت نیز اعمال شود.
برش حرارتی یا برش گرم فلزات
برش حرارتی همانند نامی که دارد در راستای اجرای فرآیند برش، از حرارت بالا استفاده می کند تا به واسطه ذوب کردن فلز موردنظر، عملیات برش را انجام دهد. میزان حرارتی که در این روش برای برشکاری فلزات استفاده می شود، نباید زیاد باشد تا سبب تغییرات فیزیکی و شیمیایی برای محصول شود. البته میزان دمای موردنیاز برای برش فلز، باید براساس شناخت نوع فلز صورت بگیرد تا با اطلاع کامل از حداکثر دمای مجاز برای آن، از حرارت جهت برشکاری استفاده کرد.
عمدتا فلزاتی که سختی بالایی دارند و از کربن بالای 02/0 درصد در ساختار خود برخوردار می باشند، می توانند تحت روش های حرارتی برش بخورند. اما فلزات ظریف یا سختی کم می توانند بدون نیاز به حرارت بالا، با استفاده ار روش های دستی و ماشینی مورد برش قرار بگیرند.
در روش حرارتی، سرعت برش فلز بسیار افزایش پیدا می کند و همچنین دقت برش و ظرافت آن نیز بیشتر می شود. بنابراین علاوه بر برش می توان جهت حکاکی روی فلز نیز از این روش استفاده کرد. اما از مزیت های فوق العاده این برش حرارتی فلزات، می توان به عدم ایجاد تراشه های فلزی اشاره کرد. چون در این فرایند فلز موردنظر از ناحیه برش ذوب می شود، هیچگونه تراشه کوچک و بزرگی ایجاد نمی شود. اما به سبب دمای بالا و استفاده از ماشین آلات برقی و سوختی، احتمال آتش سوزی و انفجار در راستای انجام کار وجود دارد.
از جمله روش های برش حرارتی فلز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- برش هواگاز
- برش لیزری
- برش پلاسما
- برش CNC
- برش الکترودی
- برش سنگ فرز
- برش دیسکی آتشی
برش مکانیکی یا برش سرد فلزات
در این برش همواره از تجهیزات برقی و دستی غیر حرارت زا استفاده می شود و ترجیحا به واسطه سایش و اعمال فشار نیرو، فلزات موردنظر برش داده می شوند. در این روش، به علت عدم استفاده از حرارت هیچگونه افت و تغییر کیفیت برای فلز موردنظر به وجود نمی آید و می توان از آن در برشکاری فلزات حساس به دما استفاده کرد. از شیوه هایی که در دسته برش های سرد یا برش مکانیکی فلزات قرار می گیرند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- برش با قیچی
- برش با گیوتین
- برش با واترجت
- برش با اره نواری
ابزارهای مورد استفاده در برش فلزات
به طور کلی در هر دو برش سرد و گرم، از ابزارهای خاص برای برش استفاده می شود که می توان به انواع تجهیزات و ابزارهای زیر اشاره کرد:
- انواع اره های نواری یا دیسکی
- گیوتین
- انواع قیچی های دستی و برقی
- سنگ فرز دستی یا برقی
- دستگاه CNC
- دستگاه لیزر
- دستگاه واترجت
- دستگاه پلاسما
برش فلزات با استفاده از قیچی صنعتی
قیچی هایی که برای برش سرد استفاده می شوند در نوع دستی، اهرمی و برقی هستند. نوع دستی برای برش فلزات با ضخامت 5/1 میلی متر استفاده می شود که در شش نوع مختلف با تیغه های مجزا برش خاص فلز می باشند. نوع اهرمی این محصول در سه نوع مرکب، ساده و ورق بر، برای برش فلزات با ضخامت 5 میل مناسب هستند. نوع برقی این محصولات نیز با داشتن تیغه های حرفه ای برای برش گرد، منحنی و… تا ضخامت 30 میلی فلز موردنظر استفاده می شوند.
استفاده از کمان اره فلزبر در برشکاری
این ابزار به واسطه قدمت بالا و طرح ساده ای که نسبت به ابزارهای برشکاری دیگر دارد، به عنوان ابزار برش دستی فلز شناخته می شود و صرفا برشکاری فلزات نرم و کوچک را به راحتی با کمترین هزینه انجام می دهد. تیغه اره ای این محصول با اتصال به نگهدارنده کمانی، امکان راحت حرکت رفت و برگشتی را برای برش فلز فراهم می کند.
برش فلزات با سنگ فرز (فرزکاری)
این دستگاه در نوع دستی و برقی برای برشکاری فلزات مختلف استفاده می گردد. اما طبیعتا فلزات سخت با حجم بالا، نیاز به استفاده از نوع برقی سنگ فرز را ضروری می سازند. در این روش با تجهیزات موردنظر، برشکاری انجام می شود اما در اجرای این فرایند، اپراتور باید مراحلی را نظیر تمیزکاری سطح فلز از جمله رنگ و زنگ زدگی را انجام دهد و با آماده سازی کامل فلز، از سنگ فرز برقی برای برش موردنظر استفاده نماید.
استفاده از تجهیزات و ماشین آلات لیزری برای برش فلزات صورت می گیرد این روش که به عنوان قدیمی ترین روش ماشینی برشکاری فلزات به شمار می رود، سرعت و ظرافت بالایی را در این زمینه دارد و می تواند بهترین گزینه برای برشکاری فلزات مصرفی در صنایع خاص مانند هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و… داشته باشد. ضمن ایجاد سرعت بالا برای بریدن فلزات، هزینه کمتری را به نسبت روش های مدرن ماشینی دارا می باشد.
در این روش، اشعه لیزر به سطح فلز موردنظر تابانده می شود و حرارت ناشی از آن، برش لازم را اجرایی می کند. ماشین آلاتی که برای این کار استفاده می شوند، طبیعتا امکان مدیریت و کنترل توسط کامپیوتر را دارند. بنابراین می تواند انواع طرح های حرفه ای و پیچیده را از طریق کامپیوتر در اختیار دستگاه برش قرار داد تا به بهترین شکل ممکن و با ظرافت بالا، برش موردنظر را انجام دهد.
فلزاتی که به شیوه لیزری برشکاری می شوند شامل آهن، آلومینیوم، فولاد و مس هستند و از ضخامت 2/0 تا 20 میلی متر را دارا می باشند. این دستگاه ضمن اینکه هیچگونه تماسی را با فلز موردنظر ایجاد نمی کند، آسیبی را به صورت خط و خش روی سطح فلز اعمال نمی کند و با دقیق ترین حالت، برش موردنظر را انجام می دهد. از سویی دیگر عدم استفاده از حرارت بالا در این روش، می تواند مانع از تغییرات فیزیکی و شیمیایی برای فلز برش خورده شود و کیفیت آن را به طور کامل، بعد از برش حفظ نماید.
روش برش فلز با جت آب (واتر جت)
در روش موردنظر، آب با فشار 900 متر بر ثانیه از نازل خارج می شود و تیغه سنگی نیز با فشار بالا، حدود 6000 پوند بر اینچ، روی فلز موردنظر ساییده می شود که در نهایت برش موردنظر انجام می گیرد. دقت این دستگاه در برشکاری فلزات بسیار بالا است و می تواند یک روش موثر و نوین در این زمینه به شمار رود.
برش فلزات با پلاسما: اصول و کاربردها
این روش که جزو هزینه برترین و حرفه ای ترین روش های برش ماشینی فلزات است، از تجهیزات خاصی استفاده می شود تا هوای فشرده به همراه یکی از گازهای نجیب ترکیب شده و با فشار بالا از خروجی بیرون آید و با تبدیل شدن به پلاسما در نوک کاتر، با سطح فلز برخورد می کند و به علت حرارت فوق العاده بالا، به صورت ذوبی برش را بر روی فلز ایجاد می نماید.
حرارتی که گازهای فشرده شده در این روش دارند به میزان 200000 درجه سانتیگراد می رسند که این امر سبب افزایش هزینه برای روش اجرایی می شود. اما به جهت اینکه از حرارت بالا و نقطه ای برای برش در این روش استفاده می شود، هیچ تراشه ای از فلز به وجود نمی آید و ایمنی بالایی را برای محیط کاری و اپراتورها ایجاد می کند. البته احتمال برق گرفتگی به علت رسانا بودن گاز پلاسما وجود دارد که جهت جلوگیری از این خطر، دستگاه موردنظر و فلز را با سطح زمین در تماس قرار می دهند.
جمع بندی
برای برشکاری فلزات و تبدیل کردن آن ها به قطعات و اشکال خاص، لازم است از روش های برش فلزات که در نوع دستی و ماشینی هستند، استفاده کرد. اما تنوع بالای روش های مذکور، نیاز به شناخت و آگاهی در این زمینه را الزام می کند. فلزات براساس نوع، ضخامت و اهداف برش، با استفاده از روش های حرارتی یا سرد، با ابزارهای تخصصی و پیشرفته مورد برش قرار می گیرند که در این مقاله، تمامی روش ها مورد معرفی قرار گرفت.
02133282468
09123469376
یا به آدرس ما مراجعه فرمایید
منبع
https://fooladino.com/blog/types-of-metal-cutting-methods