برشکاری هوابرش یا هواگاز و خطرات آن

برشکاری مقاطع فلزی

برشکاری هوابرش و جوشکاری برای تغییر شکل فلز به شکل مورد نظر اصلی ترین فعالیت انجام شده بر روی فلز است و با افزایش روزافزون استفاده از پروفیل های فلزی در صنعت به ویژه در ساختمان سازی، لازم است برای تهیه این محصولات یک سری عملیات بر روی آنها انجام شود.

در این نوشتار سعی شده است اطلاعات دقیقی در مورد برشکاری مقاطع فلزی به روش هوا برش و جزییات آن را در اختیارتان قرار دهیم.

دستگاه هوابرش چیست؟

این سیستم نوعی برش است که در مقایسه با سایر برش ها از دقت برش کمتری برخوردار است، اما تجهیزات آن قیمت مناسبی دارد. البته دستگاه برش پلاسما از دقت برش خوبی برخوردار است اما هزینه تهیه تجهیزات بیشتر از دستگاه برشکاری هوابرش است. بر خلاف دیگر برش ها، برش های هوابرش خروجی بیشتری از قطعات برش را نسبت به روش های پلاسما تولید می کنند.

هوابرش برای برش از گاز مخلوط با هوا یا اکسیژن استفاده می شود. عملکرد دستگاه برش به گونه ای است که در آن گاز شعله تولید می کند. شعله به خودی خود نمی تواند قطعه فلزی را برش دهد، فقط قطعه را گرم می کند که در دراز مدت باعث ذوب شدن قطعه می شود. برای تسریع در ذوب فلزات به دمای بالا نیاز است و این کار در کوره ها انجام می شود. البته با بازکردن دریچه اکسیژن اجازه می دهد تا اکسیژن هم ترکیب شود و شعله تیز برای انجام عملیات برش ایجاد کند.

تجهیزات کلی دستگاه هوابرش

رگلاتور : رگلاتور ها برای کنترل و تنظیم فشار گازهای مختلف در دستگاه هواگاز استفاده می شوند.

شیلنگ گاز: از شیلنگ های گاز برای انتقال گاز از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شود. شلنگ های گاز دستگاه هوا گاز قطر بیشتری داشته و در برابر آسیب و نشت هوا مقاومت بیشتری دارد. شیلنگ های هوا برش معمولا دوتایی هستند.

شیر یک طرفه: شیر یک طرفه همانطور که از نامش پیداست، سیال را فقط در یک جهت منتقل می کند. گاز استیلن برای هوا برش استفاده می شود. گاز استیلن قابل اشتعال و انفجار است، بنابراین باید از وسایل ضد انفجار استفاده شود.

مشعل: مشعل وسیله ای است که انرژی سوخت را با ترکیب هوا و سوخت در محیطی امن به گرما تبدیل می کند. در اثر این احتراق مقداری گاز تولید می شود. این انرژی به دو صورت تابش و جابجایی به محیط منتقل می شود. وظیفه اصلی مشعل در تاسیسات هواگاز تولید گرما است.

مشعل برش: در برشکاری هوابرش از مشعل برای برش قسمت خاصی از قسمت فلزی استفاده می شود. بخشی از قسمت فلزی با حرارت شعله گرم می شود و پس از افزایش دما اپراتور دستگیره را فشار می دهد تا اکسیژن دمیده شود. سپس با واکنش اکسیژن دمیده شده با فلز داغ و تشکیل اکسید، گرما تولید می شود. گرمای تولید شده در قطعه کار باعث ادامه عملیات برش می شود. بنابراین برش توسط شعله برش ایجاد می شود و دمای مورد نیاز را در فرآیند تامین می کند.

انواع شعله دستگاه هوا برش

شعله های مورد استفاده در تاسیسات برشکاری هوابرش به شرح زیر است:
شعله با مقدار گاز بیشتر (carburizing Flame)
شعله خنثی (Neutral Flame)
شعله اکساینده (Oxidizing Flame)

شعله با گاز بیشتر

اگر مقدار استیلن موجود در مخلوط بیشتر از اکسیژن باشد، به آن شعله (carburizing Flame) می گویند. این شعله دارای سه ناحیه کاملا مجزا می باشد که عبارتند از:
آبی (مخروط داخلی آبی رنگ)
سفید (مخروط سفید رنگ میانی)
آبی کم رنگ (شعله بیرونی آبی کم رنگ)

شعله خنثی

شعله خنثی زمانی رخ می دهد که مخلوط حجمی با مقادیر مساوی اکسیژن و استیلن آزاد شود. شعله خنثی ترکیب اصلی قطعه کار را تغییر نمی دهد، بنابراین برای برشکاری هوابرش بیشتر پروفیل های فلزی مناسب است.

دو نوع شعله خنثی وجود دارد:

ناحیه داخلی: ناحیه داخلی یک مخروط سفید با نوک گرد تشکیل می دهد که به وضوح قابل مشاهده است.
ناحیه بیرونی: در ناحیه بیرونی گاز اکسیژن و استیلن با هم می سوزند، شعله آبی و گوشه ‌های شعله به رنگ ارغوانی کم رنگ می‌ باشد.

شعله اکساینده

هنگامی که مقدار اکسیژن شعله بیشتر از مقدار گاز مخلوط شود، شعله حاصل اکسید می شود. شعله های اکساینده بسیار شبیه شعله های خنثی هستند، تنها تفاوت این دو شعله مخروط داخلی آنهاست. در شعله های اکساینده ، مخروط داخلی کوتاه تر، کمی نوک تیز و به رنگ ارغوانی کم رنگ است، اما این موضوع در شعله های خنثی نیست.

از روش برشکاری هوابرش برای برش کدام فلزات استفاده می شود؟

همانطور که در ابتدا گفتیم هوابرش یا برش گازی روشی برای برش پروفیل های فلزی است اما باید گفت که این روش حداکثر برای برش فلزات با ضخامت ۰٫۵ تا ۲۵ میلیمتر استفاده می شود که با حرارت ۳۵۰۰ درجه سانتی گراد انجام می ‌شود. از روش هوابرش برای برش فلزات مانند ورق سیاه، گالوانیزه و فولاد ضد زنگ استفاده کنید. علاوه بر برش ورق های فوق، می توان نبشی و ناودانی را نیز به روش هوابرش برش داد.

برشکاری هوابرش چیست؟

با کمک دستگاه برش و تولید شعله می توان فلز را به قطعات و اندازه های دلخواه برش داد. در این روش هوا یا اکسیژن با گاز مخلوط شده و با ایجاد شعله و حرارت دادن قطعه عمل برش انجام می شود. این روش یکی از چندین سال گذشته است و به دلیل استفاده از تجهیزات ارزان قیمت باعث کاهش هزینه ها می شود. این روش اولین بار در سال ۱۹۰۳ در فرانسه برای جوشکاری فلزات استفاده شد و به مرور زمان برای برش فلز نیز مورد استفاده قرار گرفت.

در این روش شعله تولید شده توسط دستگاه برشکاری هوابرش به قسمتی از سطح فلز که نیاز به برش دارد ضربه می زند و باعث می شود که فلز از داخل شعله داغ عبور کند و به دمای ذوب برسد و یا به اصلاح فلز حالت سرخ شدن و برافروختگی را به دست آورد. سپس دما افزایش می ‌یابد و پس از افزایش دما، اپراتور دسته دمنده اکسیژن را فشار می ‌دهد تا اکسیژن خالص به سطح فلز دمیده شود و فلز نیز با اکسیژن واکنش داده و اکسید می ‌شود (می ‌سوزد) و با گرمای تولید شده برش انجام می شود.

پس از گرم شدن سریع فلز، به اکسید آهن مایع تبدیل شده و بریده می شود. مقدار اکسید باقیمانده روی فلز که به خاکستر تبدیل شده است با خراشیدن و کمی ضربه زدن ملایم از فلز جدا می شود.
علاوه بر استفاده از اکسیژن برای رسیدن به دمای ذوب فلز، به دلیل دمای بالای کوره نیز می توان از آنها استفاده کرد. با استفاده از این روش علاوه بر اکسیداسیون محل برش که باعث ایجاد خاکستر و گرمای بالای تولید شده در حین کار می شود، دقت و سرعت کمتری نسبت به سایر روش های برش مانند برش پلاسما دارد، اما به دلیل ارزان و کم هزینه بودن تجهیزات و مقرون به صرفه بودن، بیشترین استفاده را در برش فلزات دارد.

کاربرد روش برشکاری هوابرش

بیشتر برای برش فلزات از ضخامت ۱۰ تا ۲۰۰۰ میلی متر استفاده می شود که با شعله تقریباً ۳۵۰۰ درجه سانتی گراد انجام می شود. با ترکیب این روش با روش های دیگر می توان ضخامت های فلزی را از ۶ تا ۲۵ میلی متر به این روش برش داد. اکثر فلزات از جمله ورق سیاه، گالوانیزه و فولاد ضد زنگ با استفاده از روش هوابرش برش داده می شوند.

پارامترهای موثر بر کیفیت برش

به طور کلی هنگام انتخاب فرآیند برشکاری هوابرش باید به نکات زیر توجه کرد.
۱-کیفیت
۲- هزینه
۳- زمان برش
۴- جنس قطعه
۵- تعداد و ابعاد قطعه
۶- امکانات سخت افزاری و نرم افزاری

کیفیت برشکاری هوابرش یک کیفیت معقول است که می توان آن را بر اساس استانداردها تعریف کرد یا به صورت تجربی و کیفی اندازه گیری کرد. عواملی که بر کیفیت برش تاثیر می گذارند عبارتند از: مقدار درز برش، یکنواختی سطح برش، تغییر شکل و پیچیدگی ناشی از برش و میزان تغییر که در ریزساختار و خواص مکانیکی لبه برش ایجاد می گردد.

مزایای این فرآیند نسبت به برش مکانیکی به شرح زیر است:
۱- برش سریعتر و اقتصادی تر (مخصوصاً برای قطعات ضخیم، اشکال و طرح های پیچیده).
۲- ارزش تجهیزات نسبت به ابزارهای ماشینکاری ارزانتر است.
۳- ابزار برش قابل حمل است.
۴- برش قطعات بزرگ و قسمت های ورق آسان تر است.
۵- چندین قسمت مشابه را می توان همزمان برش داد.

مزایای برشکاری هوابرش

برشکاری هوابرش بر روی انواع فلزات قابل انجام است. ورق هایی با ضخامت های مختلف را می توان با استفاده از دستگاه های هوا برش (جوشکاری اکسیژن) مانند دستگاه های گران قیمت جدید برش داد. برش هواگاز نیازی به سرمایه اولیه ندارد، همچنین هزینه تعمیر و نگهداری تجهیزات کمتری نسبت به ماشین های جدید دارد و می تواند برش های عمودی با کیفیت بالا انجام دهد .همانطور که قبلا ذکر شد روش هوا برش یک روش سنتی و قدیمی با هزینه نسبتا کم است که نوعی روش برش حرارتی می باشد. بنابراین مهم ترین مزیت، صرفه اقتصادی آن است.

برخی از مهمترین مزایای استفاده از هوابرش عبارتند از:
می توانید قطعات فلزی را به هر شکل و اندازه دلخواه برش دهید
امکان برش چندین بخش مشابه به طور همزمان
کاهش ضایعات
می توان از تجهیزات ارزان تری استفاده کرد

اقتصادی بودن

معایب برشکاری هوابرش

مانند تمام روش های برش، برشکاری هوابرش دارای معایب و محدودیت هایی است. یکی از مهم ترین ایرادات و محدودیت های این روش، دقت پایین در اثر اکسیداسیون است. در اینجا سایر معایب هوابرش آورده شده است.
استفاده از این روش ممکن است خواص برخی از فولاد ها را تغییر دهد.
خاکستر و گرمای شدید تولید شده در حین کار
احتمال عوارض ناشی از گرما
اکسیداسیون منجر به دقت پایین می شود
مقررات و موارد ایمنی محل کار به هنگام کار برشکاری هوابرش
دستگاه هوا برش هنگام برش جرقه تولید می کنند و برای جلوگیری از سوختگی و جراحات ناشی از پرتاب جرقه باید قوانین زیر را رعایت کرد. هنگام کار باید لباس مخصوص بپوشید و بدن را کاملا بپوشانید تا جرقه باعث سوختگی بدن نشود، از چکمه های مخصوص با نوک فلزی برای جلوگیری از آسیب ناگهانی در صورت افتادن قطعات روی پاها استفاده کنید، از عینک و محافظ صورت استفاده کنید زیرا برش هوا گاز (جوش اکسیژن) به هنگام برش تولید نور و شعله می‌ کند. نور تولید شده توسط اکسیژن و استیلن آنقدر قوی است که به چشم آسیب می رساند.

محافظت از چشم

برای محافظت از چشمان خود در برابر تابش شدید جوش و پرتاب در حین برشکاری هوابرش، از عینک های شیشه ای تیره و دستکش های ساق بلند نیز توصیه می شود. توجه داشته باشید که کارگران هنگام کار با دستگاه برش اکسی استیلن با اکسیژن خالص سر و کار دارند و استفاده از لباس های کار چرب و گریسی می تواند باعث آتش سوزی و سوختگی های جانی و شدید شود. کپسول های اکسیژن و استیلن باید دور از منابع گرما و حداقل ۳ متر از محل کار نگهداری شوند. تهویه هوا در محل کار باید به خوبی انجام شود.

تمام اتصالات گاز باید کاملاً آب بندی شوند. برای آب بندی می توانید از کف صابون استفاده کنید. از کپسول های استیلن در برابر ضربه، افتادن، گرما یا انجماد و نور خورشید محافظت کنید. اگر محتویات مخزن یخ زد، برای اطمینان از گرم نشدن زیاد کپسول ها از آب گرم استفاده کنید.

کاغذ، پارچه، چوب و مواد قابل اشتعال را از محل جوش دور نگه دارید. اگر در حین جوشکاری یا برشکاری هوابرش شعله زیاد شد، فوراً دریچه و سیلندر اکسیژن را ببندید. در صورت آتش گرفتن شیلنگ استیلن بلافاصله شیر اصلی را ببندید و شعله را خاموش کنید. تحت هیچ شرایطی نباید از فشار اکسیژن برای تمیز کردن روپوش ها استفاده کرد. از آنجایی که اکسیژن می تواند مواد قابل اشتعال را اشباع کند و ۸ برابر بیشتر قابل اشتعال باشد.

هرگز تنظیم کننده اکسیژن را روغن کاری نکنید زیرا ممکن است باعث آتش سوزی یا حتی انفجار شود.

استفاده از روش برشکاری هوابرش در نبشی و ناودانی

علاوه بر برش فلز به روش هوابرش، نبشی و ناودانی های مورد استفاده در صنعت ساخته شده از فولاد کربنی را می توان به راحتی با این روش برش داد. سرعت عمل بالا، هزینه کم تجهیزات و عدم نیاز به برق در حین کار باعث شده است که از این روش برای برش این سطح از فولاد استفاده شود.

علاوه بر این، قابل حمل بودن دستگاه به جای استفاده از روش های برش مکانیکی سفت و سخت، بریدن نبشی ها و ناودانی های سنگین را آسان می کند. بی نظمی های مواج ناشی از گرمای ایجاد شده پس از عملیات برش به کمک سنگ‌کاری کاملاً از بین می رود.

برشکاری هوابرش یکی از انواع مختلف برش فلز است که می تواند سطوح مقطع فلزی را در اندازه های مختلف ایجاد کند. این روش ممکن است از امنیت کمتری برخوردار باشد زیرا اپراتور با کمک تجهیزات هوابرش عمل می کند. اگر شما نیز به دنبال کاهش هزینه و عملیات برش مقرون به صرفه هستید، انتخاب این روش می تواند تفاوت زیادی در کاهش هزینه ها ایجاد کند.

اینستاگرام آهنات را دنبال کنید.