برشکاری ورق ، مزایا و معایب روش‌های آن

در صنایع پایین دستی برای تولید از ورق‌های فلزی استفاده می‌شود. اهمیت برشکاری ورق‎‌ها در این است که می‌تواند روشی به صرفه در قطعه قطعه کردن آن و رسیدن به سایز مدنظر باشد. معمولا از روش‌های مختلفی برای برش فلزات استفاده می‌شود که به طور کلی به دو دسته برش گرم و سرد تقسیم می‌شود.

برشکاری چیست؟

برای اینکه با روش‌های مختلف برش فلزات آشنا شوید، ابتدا بهتر است تا تعریف برشکاری را بدانید. در تعریف به بریدن ورق‌های فلزی و تبدیل آنها به قطعات کوچکتر با استفاده از روش‌های مکانیکی و دستی، برشکاری گفته می‌شود.

 انواع روش‌های برشکاری فلزات

در رابطه با روش‌های برش فلزات دو دسته بندی عمده وجود دارد. این دو دسته بندی عبارتند از برش سرد و گرم. در ادامه به معرفی هرکدام از این روش‌ها و توضیح مزایا و معایب آنها می‌پردازیم.

 برش سرد

این فرآیند روشی است که در آن بدون ایجاد حرارت و در شرایطی که دمای فلز در حالت تعادل با دمای محیط باشد، می‌توان فلز را به اندازه دلخواه برش داد. همانطور که از نام این روش پیداست، در برشکاری سرد از تجهیزاتی نظیر، اره، گیوتین و قیچی استفاده می‌شود. این گونه تجهیزات منجر به بالا رفتن دمای فلز نمی‌شوند.

 برشکاری با قیچی دستی

برش ورق‌های فولادی با ضخامت کم و در حدود ۱.۵ میلیمتر را می‌توان با استفاده از قیچی دستی انجام داد. به طور کلی قیچی‌های دستی دو نوع چپ بر و راست بر دارند ولی از نظر ساختمان و کاربرد، به ۶ نوع تقسیم بندی می‌شوند:

• قیچی دستی با تیغه های باریک منحنی: جهت برش‌های فرم دار که دارای انحنا باشند از این قیچی استفاده می‌شود.
• با تیغه های صاف و باریک: از این نوع قیچی برای برش مستقیم و صاف داخلی همچنین برش‌های فرم‌دار کاربرد دارد.
• با یک تیغه پهن و یک تیغه باریک: جهت برشکاری خطوط مستقیم و طویل از این اهرم استفاده می‌شود.
• با یک تیغه دوبل و یک تیغه باریک: جهت برش لوله‌های نازک همچنین برای قطع کردن، این قیچی کاربرد دارد.
• با تیغه های پهن و صاف: از این قیچی برای برش مستقیم (خطوط صاف بدون منحنی) استفاده می‌شود.
• با تیغه های پهن و خمیده: برای برش در محل‌های دارای زاویه از این قیچی استفاده می‌شود.

برشکاری با گیوتین

کیفیت مقطع برش خورده در این روش وابسته به تیز بودن تیغه برش و فیلر بودن دستگاه دارد. معمولاً بعد از برش با گیوتین آماده سازی لبه‌های برش جهت حذف لبه‌های دفرمه شده نیاز است. قدرت گیوتین بسیار بالاست ولی عموما برش های طولی و عرضی را با آن انجام می‌دهند. در کارگاه‌های تولیدات آهنی همواره یک دستگاه گیوتین مشاهده می‌گردد. ضخامت‌های متوسط را می‌توان با این دستگاه به خوبی برش داد. تغییرات دما در این روش بسیار محدود می‌باشد و حداکثر ضخامت برشکاری با این روش ۲ اینچ و بیشتر برای فلزات نرم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برشکاری با اره لنگ

این روش برای برشکاری مقاطع گرد و چهار گوش مورد استفاده قرار می‌گیرد و بدلیل پایین بودن سرعت برش و خنک کاری مداوم قطعه، دمای آن بالا نمی‌رود. در این روش با توجه به نوع تیغه انتخابی بیشتر جهت برش فولادهای نرم و کم آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 برش واترجت

در این نوع از برش با استفاده از فشار آب ورق‌ها را بسیار دقیق برش می‌دهند. این روش برای برش هر نوع فلزی کاربرد دارد. کیفیت برش در لبه‌های کار با این روش بسیار عالی است. زیرا هیچ گرمایی را بر روی سطح کار ایجاد نمی‌کند.

برشکاری سرد چه مزایایی دارد؟

برش سرد دارای مزیت‌هایی می‌باشد که در ادامه به هرکدام آنها خواهیم پرداخت.

حفظ خواص فلز

با توجه به اینکه در روش برش سرد دمای فلز تغییر چندانی ندارد، خواص فیزیکی فلز که معمولا به دمای آن بستگی دارند؛ تغییری نمی‌کند. این مزیت در ورق فولادی محسوس‌ تر است. در صورتی که دمای ورق فولادی بالا رود و سرد شدن آن تحت کنترل نباشد، می‌تواند منجر به تردی ورق شود. بنابراین با برش ورق به صورت سرد می‌توان بدون تغییر در خواص فیزیکی آن شکل مورد نظر را ایجاد نمود.

 انعطاف پذیری بالا از نظر شکل و طول

استفاده از تجهیزاتی مانند گیوتین، قیچی و اره که در برشکاری سرد رایج هستند، باعث می‌شود تا برشکاری ورق فولادی به اشکال مختلف امکان پذیر شود. از اشکال هندسی ساده گرفته تا اشکال پیچیده، حروف الفبا و تصاویر مختلف در برش سرد به راحتی امکان‌پذیر است.

ضایعات کمتر

در برش سرد مقدار ضایعات کمتری ایجاد می‌شود. پرت یا ضایعات به آن قسمت از ورق فولادی گفته می‌شود که در اثر برش عملا غیر قابل استفاده می‌گردد. گاهی پرت ورق به صورت کناره ورق است و گاهی به صورت تکه های پراکنده می‌باشد. با استفاده از برش سرد می‌توان ضایعات را به حداقل رساند. در روش‌هایی مانند واتر جت و یا برش با قالب می‌توان با طراحی درست برش، به ماکزیمم سطح مفید در برشکاری دست پیدا کرده و در مصرف ورق فولادی صرفه جویی زیادی به عمل آورد. با توجه به قیمت ورق فولادی در ضخامت‌های مختلف این مزیتی بسیار مطلوب به حساب می‌آید.

 سرعت برشکاری بالا

در روش برش ورق به صورت سرد سرعت برش به اندازه‌ای زیاد است که می‌توان به صورت انبوه اشکال یک شکل و هم اندازه را تولید نمود. سرعت بالای این روش مزیتی بسیار مهم در سرعت بخشیدن به تولید محسوب می‌شود.

عدم آلودگی زیست محیطی

با توجه به اینکه در برش سرد از روش‌های نیازمند به وجود شعله و مشعل بی نیاز هستیم، عملا در این روش‌ها میزان تولید گازهای آلاینده و سمی صفر خواهد بود. این مزیت، روش برش سرد را به یکی از روش‌های صنعتی مهم در برش ورق‌های فلزی تبدیل کرده است.

 معایب برشکاری سرد چیست؟

برش سرد در کنار مزایا، معایبی نیز دارد که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.

 هزینه بالای مواد مصرفی

قیچی‌ها، صفحه‌های سنگ فرز، تیغه الماس‌ها، گیوتین و اره‌ها 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 برش‌های انبوه می‌تواند بالارفته و منجر به افزایش هزینه کل کار شود.

 محدودیت مکانی ابزار برش

دستگاه‌هایی که می‌توانند برشکاری سرد انجام دهند معمولا در محلی ثابت و با تکیه بر زمین عملیات برش را انجام می‌دهند. این دستگاه‌ها مانند گیوتن به دلیل به کار رفتن جک‌های 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 برش را انجام دهیم بسیار پایین است. به همین دلیل به طور کل می‌توان گفت محدودیت مکانی برای ابزار برش سرد یک عیب عمده محسوب می‌شود.

برش گرم

در این فرآیند عملیات جداسازی فلز با بالابردن دما تا زمانی که به جداسازی مولکول‌ها از یکدیگر می‌انجامد ادامه می‌یابد. برش گرم می‌تواند به شما کمک کند که خیلی سریع فلزات مورد نظر خود را برش بدهید بدون آنکه نیاز به ایجاد هیچ تراشه‌ای داشته باشید. همچنین این نوع روش برشکاری متناسب با انواع روش‌های کامپیوتری و حکاکی است. در ادامه به انواع برش گرم اشاره خواهیم کرد.

 برش اکسی سوخت

این روش برای برش فلزاتی استفاده می‌شود که هدایت حرارتی کمی داشته باشند و نقطه ذوب اکسید فلز پایین‌تر از دمای ذوب خود فلز باشد (مثلاً دمای ذوب آلومینیوم ۶۶۰ و دمای ذوب اکسید آن ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد است که این فلز را نمی‎‌توان با این روش برش داد). به این روش برشکاری هواگاز نیز گفته می‌شود.

 برش بوسیله قوس الکتریکی

در این روش برشکاری از الکترود برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود. الکترود می‌تواند روکش‌دار و یا کربنی باشد. بهترین نوع الکترود روکش‌دار از نوع سلولزی می‌باشد.برشکاری بوسیله پلاسماجت نوعی از برش بوسیله قوس الکتریکی می‌باشد که در این روش قوس الکتریکی بین الکترود مرکزی تنگستنی و سطح قطعه کار باعث بوجود آمدن حوضچه مذاب با دمای بالا می‌گردد و فشار جت هوای اطراف قوس باعث خارج شدن مذاب از محل شیار برش می‌گردد.

 مزایای برشکاری گرم چیست؟

روش برش گرم دارای مزیت‌هایی می‌باشد که به آنها خواهیم پرداخت.

 سرعت برش بالا در حجم زیاد

یکی از مهمترین مزایایی که می‌توان برای برشکاری گرم برشمرد سرعت انجام این عملیات می‌باشد. به عنوان مثال در یک کارگاه که نیاز به برش میلگرد به تعداد انبوه می‌باشد، اگر از روش‌های برش گرم استفاده شود می‌توان با سرعت بسیار بالایی میلگردهای زیادی را برش داد. یا در مواردی که برش ورق با ضخامت بالا مدنظر باشد انجام این کار به روش‌های سرد یا غیر ممکن و یا زمان بسیار زیادی می‌طلبد، در حالیکه در روش‌های برش گرم می‌توان با سرعت بالایی ورق فولادی ضخامت بالا را برش داد.

مکانیزه شدن عملیات برش

دستگاه‌های برش گرم می‌توانند به صورت برنامه ریزی شده از طریق رایانه‌ها و نرم افزارهای مخصوص مکانیزه گردند. نمونه آن دستگاه CNC که می‌تواند هر شکل و اندازه‌ای را با پیچیدگی‌های مختلف و در حجم‌های انبوه تولید نماید. البته این امکان در برخی از دستگاه‌های تمام اتوماتیک برش سرد نیز وجود دارد ولی به دلیل سهولت برش در روش گرم، مکانیزه کردن عملیات برش بیشتر در روش‌های برشکاری گرم مرسوم می‎‌باشد.

 معایب روش برش گرم چیست؟

روش برش گرم در عین حال که دارای مزایایی می‌باشد، معایبی نیز دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم.

 تغییر ساختاری در محل برش

بالا رفتن دمای فلز خصوصا در دماهایی بالاتر از نصف دمای ذوب همواره باعث تغییراتی در خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی محل برش می‌گردد. خصوصا در فولادها زمانی که بخشی از فولاد ذوب می‌شود، در اثر انجماد دوباره شاهد تغییراتی در فولاد خواهیم بود. تردی، کاهش استحکام تسلیم و ایجاد تنش در قسمتی که برشکاری می‌شود، می تواند از معایب برش گرم محسوب گردد.

 تولید مواد سمی و آلودگی زیست محیطی

با توجه به اینکه در روش برش گرم عموما به وسیله‌ای گرما تولید می‌گردد، این گرما می‌تواند در تولید گازهای سمی نقش داشته باشد. در بعضی از انواع برش گرم، اکسیداسیون و سوختن گاز عامل برش محسوب می‌گردد که این امر می‎تواند 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 می‌گیرد، بخش زیادی از گاز حاصل از این عمل تبدیل به گازهای آلاینده شده و باعث آلودگی می‌گردد.امیدواریم توانسته باشیم در این مقاله نکات مهم درباره انواع برشکاری ورق را برای شما پوشش داده باشیم و با مطالعه آن به پاسخ سوال‌هایتان رسیده باشید.