۱۰ روش برشکاری آهن آلات

فلزات از چند هزار سال پیش مورد استفاده انسان بوده اند و امروزه نیز تا اندازه ای زندگی بشر به آن وابسته است که شاید تصور زندگی بدون استفاده از فلزات غیر ممکن باشد. فلزاتی مانند فولاد اغلب موارد در کارخانه های بزرگ به صورت مقاطعی بزرگ یا با طول زیاد تولید می شوند و سپس به کارگاه یا محل مصرف منتقل می شوند. واضح است که برای مثال جهت استفاده از یک رول ورق فولادی باید روی آن عملیاتی مانند برش کاری انجام داد. برش کاری یکی از مهمترین فعالیت هایی ست که روی انواع آهن الات انجام می گیرد. امروزه روش های بسیار متنوعی برای برش فلزات به کار گرفته می شود از روش های سنتی و ابتدایی مانند برش با اره های دستی گرفته تا روش های پیشرفته مانند برش لیزر. هر کدام از این روش ها با محدودیت های و محاسن و معایبی همراه هستند. در این مقاله ما به بررسی ده روش متداول در برش آهن الات پرداخته ایم و کاربرد هر کدام را بیان نموده ایم. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص برش آهن الات تا انتهای این مقاله با مدیران آهن همراه باشید.

برشکاری آهن آلات

کاربرد فلزات در صنایع و ساختمان سازی سالیان درازی است که به طور روزافزون افزایش یافته است. عملیات مختلفی بر روی فلزات صورت می گیرد تا فلزات، در شکل و شمایل دلخواه به کار گرفته شوند. عملیاتی از قبیل برشکاری وجوشکاری عمده ترین فعالیت هایی هستند که بر روی فلزات انجام می شود. در این مقاله می خواهیم مختصری در خصوص برشکاری ورق آهن صحبت کنیم. در این زمینه روش های مختلف برشکاری فلزات را برشمرده و در خصوص برش ورق آهنی جزئیاتی را بیان می نماییم.

برش میلگرد، برش ورق، برق پروفیل و برش لوله با سنگ جت برش میلگرد، برش ورق، برش پروفیل و برش لوله با سنگ جت

انواع روش های برشکاری آهن

برشکاری با توجه به تجهیزات مصرفی و همچنین شرایط دمایی برش به دو دسته عمده تقسیم می شود.

برشکاری سرد
برشکاری گرم

به طور کلی برشکاری فلزات در شرایطی که دمای فلز در حالت تعادل با دمای محیط باشد را برش کاری سرد می گویند. بدیهی است در برشکاری سرد تجهیزاتی نظیر اره ، گیوتین و قیچی کاربرد دارند. این گونه تجهیزات باعث بالا رفتن اساسی دمای فلز نمی شوند. در برشکاری گرم تجهیزاتی به کار می رود که باعث می گردد دمای فلز بالا رفته و بر اثر این افزایش دما عمل برشکاری انجام پذیرد.

مزایای برشکاری سرد

حفظ خواص فلز

با توجه به اینکه در هنگام برش سرد دمای فلز افزایش محسوسی ندارد، خواص فلز که عموما تابع دمای فلز می باشد، تغییر نمی کند. مخصوصا در مورد ورق آهن. در صورتی که دمای ورق فولادی بالا رود و سرد شدن آن تحت کنترل نباشد می تواند منجر به تردی ورق شود. بنابر این با برش ورق به صورت سرد می توان بدون تغییر در خواص فیزیکی آن شکل مورد نظر را ایجاد نمود.

انعطاف برشکاری به لحاظ شکل و طول

استفاده از تجهیزاتی نظیر گیوتین، قیچی و اره که در برش کاری سرد رایج هستند امکان اینکه ورق آهن را به اشکال مختلف برش دهیم، به وجود می آورد. از اشکال هندسی ساده گرفته تا اشکال پیچیده، حروف الفبا و تصاویر مختلف در برشکاری سرد به راحتی امکان‌پذیر است.

پرتی کم

در برش سرد مقدار کمی پرتی ایجاد می شود. پرت یا ضایعات به آن قسمت از ورق آهن گفته می شود که در اثر برش عملا غیرقابل استفاده میگردد. گاهی پرت ورق به صورت کناره ورق است و گاهی به صورت تکه های پراکنده. با استفاده از برش سرد می توان ضایعات را به حداقل رساند. در روشهایی مانند واتر جت و یا برش با قالب می توان با طراحی درست برش، به ماکزیمم سطح مفید در برشکاری دست پیدا کرده و در مصرف ورق آهن صرفه جویی زیادی به عمل آورد. با توجه به قیمت ورق آهن در ضخامت های مختلف این مزیتی بسیار مطلوب به حساب می آید.

سرعت برشکاری

در روش برشکاری ورق به صورت سرد سرعت برش به اندازه ای زیاد است که می توان به صورت انبوه اشکال یک شکل و هم اندازه را تولید نمود.

عدم تولید گازهای سمی و آلاینده

با توجه به اینکه در برشکاری سرد از روشهای نیازمند به وجود شعله و مشعل بی نیاز هستیم، عملا در این روش ها میزان تولید گازهای آلاینده و سمی صفر خواهد بود.

قیمت ورق سیاه در بازار آهن

معایب برشکاری سرد

هزینه متریال مصرفی بالا

قیچی ها، صفحه های سنگ فرز، تیغه الماس ها، گیوتین و اره ها موارد مصرفی هستند که پس از مدتی اعمال برش بر روی ورق و دیگر محصولات فولادی فرسوده شده و دیگر قابل استفاده نیستند. از این رو مصرف متریال در برش های انبوه می تواند بالارفته و در کل هزینه کار را افزایش دهد.

محدودیت مکانی ابزار برشکاری

دستگاه هایی که می تواند برش کاری سرد انجام دهد معمولا در محلی ثابت و با تکیه بر زمین عملیات برشکاری را انجام می دهند. این دستگاه ها نظیر گیوتن به دلیل به کار رفتن جک های هیدرولیکی قوی و یا تجهیزات پنوماتیک دارای وزن بسیار بالایی هستند از این رو امکان اینکه این دستگاه را به دوش بکشیم و در هر جا عملیات برشکاری را انجام دهیم بسیار پایین است. به همین دلیل به طور کل می توان محدودیت مکانی را برای ابزار برشکاری سرد یک عیب عمده به حساب آورد.

مزایای برشکاری گرم

سرعت برشکاری در حجم زیاد

یکی از مهمترین مزایایی که می توان برای برشکاری گرم برشمرد سرعت انجام عملیات برشکاری می باشد. به عنوان مثال در یک کارگاه که نیاز به برش میلگرد به تعداد انبوه می باشد، اگر از روش های برشکاری گرم استفاده شود می توان با سرعت بسیار بالایی میلگردهای زیادی را برش داد. یا در مواردی که برشکاری ورق با ضخامت بالا مد نظر باشد انجام برشکاری به روشهای سرد یا غیر ممکن و یا زمان بسیار زیادی می طلبد در حالیکه در روش های برشکاری گرم می توان با سرعت بالایی ورق آهن صخامت بالا را برش داد.

کاهش میزان ضایعات

ضایعات تولید شده بر خلاف روش سرد بیشتر به صورت غیر فلزی می باشد. اما به طور کل می توان گفت میزان تراشه هایی که در روش های برشکاری سرد ایجاد می شود به مراتب بیش از ضایعات تولید شده در روش گرم می باشد. البته در مواردی که ضخامت ورق یا لوله و یا هر محصول فولادی مورد برشکاری زیاد باشد به هر صورت ضایعات وجود خواهد داشت. اما نکته ای که در برش کاری گرم وجود دارد این است که ابزار برش گرم دقیقا در محل برش واقع شده و از از اینکه مقداری از ورق آهن و یا هر محصول دیگر به صورت پرت جدا شود جلوگیری می گردد. همچنین با استفاده از برشکاری گرم می توان از ضایعات تولید شده در هنگام برشکاری، قطعات جدید تولید کرد و در جاهای دیگر مورد استفاده قرار داد. نمونه ی این در هنگام برش کاری پخ لوله های با ضخامت بالا می باشد که تکه جدا شده از آن را در ساخت براکت های جوشی برای مونتاژ کردن لوله استفاده می کنند.

مکانیزه کردن عملیات برش

دستگاههای برش گرم می توانند به صورت برنامه ریزی شده از طریق رایانه ها و نرم افزارهای مخصوص مکانیزه گردند. نمونه آن دستگاه CNC که می تواند هر شکل و اندازه ای را با پیچیدگی های مختلف و در حجم های انبوه تولید نماید. البته این امکان در برخی از دستگاه های تمام اتوماتیک برش سرد نیز وجود دارد ولی به دلیل سهولت برش در روش برشکاری گرم، مکانیزه کردن عملیات برشکاری بیشتر از روش های برشکاری گرم مرسوم می باشد.

معایب برشکاری گرم

تغییر ساختاری در محل برش

با توجه به اینکه در این مقاله در خصوص برش فلزات صحبت می کنیم بایستی به این نکته اشاره نماییم که بالا رفتن دمای فلز خصوصا در دماهایی بالاتر از نصف دمای ذوب همواره باعث تغییراتی در خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی محل برش می گردد. خصوصا در فولاد ها زمانی که بخشی از فولاد مذاب می گردد در اثر انجماد دوباره شاهد تغییراتی در فولاد خواهیم بود. تردی، کاهش استحکام تسلیم و ایجاد تنش در قسمتی که برشکاری می شود، می تواند از معایب برشکاری گرم محسوب گردد.

تولید گاز و مواد سمی

با توجه به اینکه در روش برشکاری گرم عموما به وسیله ای گرما تولید می گردد، این گرما می تواند در تولید گازهای سمی نقش داشته باشد. در بعضی از انواع برشکاری گرم، اکسیداسیون و سوختن گاز عامل برش محسوب می گردد که این امر می تواند تولید گازهای سمی را تشدید کند. برای مثال برشکاری استیلن که با اکسید کردن بخشی از فلز و زدودن آن از طریق فشار هوا صورت می گیرد بخش زیادی از گاز حاصل از این عمل تبدیل به گازهای آلاینده شده و باعث آلودگی می گردد.

ایمنی پایین

برشکاری با روش گرم حتی با دستگاههای مکانیزه می تواند از ایمنی پایینی برخوردار باشد. حوادث زیادی در کنار دستگاه های برش گرم گزارش شده است. سوختن و جراحت های ناشی از برخورد با جسم گرم، انفجار، پاشش مذاب و … از جمله حوادثی است که در هنگام برشکاری گرم رخ می دهد. از این رو برشکاری گرم یک روش برشکاری خطرناک محسوب می گردد. البته وجود این خطرات نمی تواند به طور کامل این روش را از صنعت حذف نماید. استانداردهای ایمنی برای این منظور راهکارهای مناسبی ارائه داده اند. در هنگام برشکاری گرم در کارگاه ها می بایست نظارت واحد ایمنی به طور کامل انجام گردد. رعایت پروتکل های ایمنی و پر کردن چک لیست های تهیه شده برای کار گرم می تواند خطرات ناشی از این روش برشکاری را به حداقل برساند.

۱۰ روش متفاوت برای برش انواع آهن آلات

قیچی Steel Plate cutting Scissor

اولین روش مرسوم در برش آهن آلات استفاده از قیچی برش ورق می باشد. بدیهی است بیشتر در ضخامت های پایین از این دستگاه استفاده می گردد. برش ورق گالوانیزه ، برش ورق روغنی و برش ورق رنگی معمولا با قیچی ها صورت می پذیرد. قیچی ها در انواع گوناگون نظیر طویل بر، زاویه بر، سوراخ بر و لوله بر یافت می شوند.

گیوتین Guillotine steel

گیوتین نوعی قیچی در ابعاد بسیار بزرگ است. تکیه گاه آن بر روی زمین و عموما با استفاده بر جریان الکتریسته و جکهای هیدرولیکی کار می کند. قدرت گیوتین بسیار بالاست ولی عموما برش های طولی و عرضی را با آن انجام می دهند. در کارگاه های تولیدات آهنی همواره یک دستگاه گیوتین مشاهده میگردد. ضخامت های متوسط را می توان با این دستگاه به خوبی برش داد.

کاتر

کاتر بیشتر برای برش ورق گالوانیزه و ورق رنگی که ضخامت بسیار پایینی دارد مورد استفاده قرار می گیرد. عمده نیروی برشکاری با کاتر به دست برشکار بر می گردد. با کاتر می توان برشهای بسیار ظریفی بر روی ورق آهنی ضخامت پایین انجام داد. تولید تابلوهای راهنمایی رانندگی، داکت های فلزی و برشکاری ورق به صورت تزیینی از کاربردهای کاتر می باشد.

دستگاه برش میلگرد Rebar Scissor

این دستگاه نیز نوعی قیچی مخصوص به حساب می آید. در کارگاه های ساختمانی اغلب یک دستگاه برش میلگرد مشاهده میگردد. تولید خاموت و آرماتور، میلگردهای حرارتی، میلگرد بستر، میلگرد زیگزاگ و میلگرد مش از بیشترین کاربردهای دستگاه برش میلگرد می باشد.

سنگ فرزGrinding Machine

سنگ یا سنگ فرز از جمله سنتی ترین دستگاه های برش می باشد. این دستگاه برای برش لوله، میلگرد، تیرآهن، ورق و اغلب محصولات فولادی کاربرد دارد. از دستگاه سنگ فرز می توان برای صیقل دادن نیز بهره گرفت. صفحه سنگ مورد استفاده برای برش معمولا سه میلیمتر و سنگ ساب آن عموما شش میلیمتر ضخامت دارد. صفحه های گوناگونی برای برش کاری انواع فلزات به کار می رود. به عنوان مثال صفحه مخصوص استینلس استیل تولید شده است و شایسته است برای برش استینلس استیل از سنگ مخصوص آن استفاده گردد. استفاده از صفحه سنگی که برای برش ورق سیاه به کار رفته است در برش استینلس استیل باعث زنگ زدگی آن می گردد.

برش پلاسما Plasma cutting machine

دستگاه برش پلاسما در دو نوع دستی و اتوماتیک، یکی از مدرن ترین دستگاه های برش به حساب می آید. اغلب معایب برشکاری سرد و گرم در روش برشکاری پلاسما برطرف شده است. دقت این برش بالا، ضایعات کم، ایمنی نسبتا خوب، امکان حمل و نقل در نوع دستی آن بسیار عالی و در کل روش بسیار مناسبی برای برش انواع ورق آهن، برش لوله، سوراخ کاری و … می باشد.

هوا برش Flame cutting equipment

هوابرش یکی دیگر از مرسوم ترین روش های برش کاری انواع آهن آلات به حساب می آید. این روش با استفاده از ایجاد شعله بر روی فلز و اکسید نمودن آن پیش از اینکه مذاب گردد برشکاری را انجام می دهد. در خصوص هوابرش می توان مطالب زیادی مطرح نمود لذا در اینجا فقط به معرفی آن اکتفا می کنیم. برشکاری ورق با استفاده از هوابرش نیز از مرسوم ترین روش های برش ورق آهن می باشد.

گرد بر Rounded cutter machine

گرد بر که در دو نوع قیچی و دستگاه سنگ وجود دارد می تواند به طور اختصاصی اشکال دایره ای شکل بر روی لوله، ورق و دیگر مقاطع فولادی ایجاد نماید.

واترجت Water jet cutting machine

دستگاه برش واترجت نیز در زمره دستگاه های به روز مورد استفاده در برش می باشد. انرژی مورد نیاز در برش ورق از فشار آب خروجی از نازل های این دستگاه تامین می گردد. دستگاه برش واترجت با الهام از دستگاه برش لیزری ساخته شده است فقط به جای نیروی لیزر از نیروی فشار آب بهره می برد.

دستگاه سی ان سی برای برش انواع و اقسام محصولات فولادی کاربرد دارد. در دستگاه های سی ان سی روش های متفاوتی برای برش به کار گرفته می شود . از آن قبیل می توان پلاسما، لیزر و هوا برش را نام برد.

معیارهای انتخاب بهترین روش برشکاری ورق

به طور کلی برشکاری ورق اتوماتیک به وسیله نواری متشکل از اشعه یا گاز و یا آب انجام می شود که در هر کدام با نیرویی که بر سطح ورق وارد می کند، قطعه را برش می دهند. اولین و مهمترین معیاری که برای برشکاری این محصول باید مد نظر قرار دهید ضخامت آن است.

چرا که در میزان مقاومت ورق که ارتباط مستقیمی با ضخامت محصول دارد باید با وسیله برشکاری همخوانی داشته باشد. بعد از آن عامل دیگر میزان دقت ابعادی در خطوط برش می باشد و معیارهای بعدی شرایط و ابزار مورد استفاده را تشکیل می دهد.

ضخامت

ضخامت های کمتر از ۲ میلیمتر را با استفاده از لیزر برش داده می شود.
ضخامت های کمتر از ۳ میل با استفاده از لیزر یا پلاسما
ضخامت های کمتر از ۶ میل با لیزر، پلاسما و یا واترجت استفاده نمایید.
ضخامت های بیشتر از ۲۰۰ میل را با استفاده از هواگاز
و ضخامت های بیش از ۵۰ میلیمتر را به وسیله هواگاز یا واترجت برش می دهند
ورق های با ضخامت بیش از ۳۱.۷۵ میلیمتر را باید با استفاده از هواگاز، واترجت و یا پلاسما برش داده شوند.

دقت و کیفیت

اگر ظاهر ورق بعد از برشکاری برایتان از اهمیت بالایی برخوردار است به جای استفاده از لیزر، پلاسما یا هواگاز بهتر است از واترجت استفاده نمایید.
در صورتیکه قطعه ی ساخته شده از ورق فولادی را می توانید تنها با برش پلاسما و بدون انجام عملیات اضافی انجام دهید بنابراین شیوه مناسبی می تواند باشد.
عامل دیگر در نظر گرفتن هزینه ها و حجم کار برشکاری می باشد. برای مثال با استفاده از روش واتر جت نمی توانید حجم زیادی از ورق را برش بزنید. در صورتی که هزینه برش برای شما اهمیت داشته باشد بهتر است از روش هواگاز استفاده نمایید.

شرایط

برای کاهش ضایعات بهتر است از لیزر و یا واترجت
و برای بدست آوردن برش و سوراخ هایی کاملا یکدست از واترجت و یا لیزر استفاده نمایید.

ابزار

چنانچه برشکاری ورق را با استفاده از ۲ یا ۴ تورچ برش می دهید روش های هواگاز، پلاسما و لیزر به کار نمی آیند و استفاده از واترجت متشکل از چند پمپ جت آبی می تواند مفید باشد. برش لیزری روشی سنتی بوده که تنها می تواند یک سر را برش دهد در صورتیکه لیزر فیبری امکان برشکاری چند سر را به طور همزمان امکان پذیر می نماید.

در بحث برشکاری ورق ترکیب دو شیوه برشکاری که با یکدیگر و همچنین با ورق همخوانی داشته باشد هم مطرح است که از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد. از مزایای برشکاری چند مرحله ای این است که در ابتدا از فرآیندی کند و دقیق سپس فرآیندی سریع و ارزان در جهت برش ورق استفاده می شود. ترکیب ها شامل ترکیب واترجت و هواگاز و واترجت و پلاسما می شود.

همانگونه که از ابتدا تا اینجای مطلب مطالعه کردید ما به ۴ روش برشکاری واترجت، هواگاز، برش لیزری و پلاسما اشاره کردیم. برای برشکاری ورق فولادی روش های دیگری نیز وجود دارند که به بررسی آن ها خواهیم پرداخت. در این بین روش های دستی هم برای این کار وجو دارد. اغلب از روش دستی برای برش قطعات فلزی با قطر کم و کوچک و فلزات انعطاف پذیری مانند آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد.

البته لازم به ذکر است در محصولات فولادی که درصد کربن بالا و میزان انعطاف پذیری کم همچنین ضخامت ورق بالا دارند به هیچ عنوان استفاده از شیوه های دستی توصیه نمی شود.