با گسترش روزافزون استفاده از مقاطع فلزی در صنایع، به ویژه در حوزه صنایع ساختمان‌سازی، لازم است که فرآیندهای متنوعی برای تولید این محصولات اجرا گردد. عملیات‌های اساسی مانند برشکاری و جوشکاری از جمله گام‌های ضروری هستند که جهت بهبود شکل و ویژگی‌های فیزیکی فلزات، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این عملیات می‌توانند به بهبود عملکرد و استحکام مواد فلزی کمک کرده و به دنبال ارتقاء کیفیت نهایی محصولات باشند.
در این مقاله، سعی شده است تا جزئیاتی درباره‌ی فرآیند برشکاری مقاطع فلزی با استفاده از روش هوا برش، به‌عنوان یک روش پیشرفته و کارآمد، برای خوانندگان تشریح شود. این روش نه تنها به دقت بالا و سرعت برش قابل توجه معروف است، بلکه از نظر حفظ کیفیت سطح برش نیز مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، در این مقاله به تبیین فرایند هوابرش و نکات کلیدی در اجرای این روش پرداخته شده است.
اهمیت این مقاله از جهت آشنایی با اصول و تکنیک‌های بهینه‌سازی در برشکاری فلزات به ویژه توسط روش هوا برش، برای افرادی که در حوزه فلزات و صنعت ساختمان‌سازی فعالیت دارند، بسیار بالاست. امید است که این توضیحات به دانش فنی و عملی خوانندگان افزوده و نقش مهمی در بهبود فرآیندهای تولید و کیفیت نهایی محصولات فلزی ایفا نمایند.
تعریف برشکاری:
قبل از هر توضیح، ضروری است که مفهوم برشکاری و تفکر درباره انواع این عملیات را به دقت درک کنیم. در واقع، برشکاری فلزات یک سلسله عملیات است که با بهره‌گیری از روش‌های سنتی و نوین، ورق‌های فولادی را به قطعات کوچک‌تر تقسیم می‌کند. این عملیات، بی‌تردید، یکی از گام‌های حیاتی و حیاتی در فرآیند تولید فلزات به شمار می‌رود و با بهره‌گیری از دستگاه‌ها و ماشین‌آلات برشکاری اجرا می‌شود.
برشکاری به دو دسته اصلی مکانیکی (سرد) و حرارتی (گرم) تقسیم می‌شود. در برشکاری مکانیکی یا سرد، عملیات برش در دمای محیط انجام می‌شود، بدون اعمال حرارت اضافی. این روش معمولاً برای فلزاتی کاربرد دارد که به حرارت حساس هستند یا نیاز به حفظ ویژگی‌های سختی و ساختار مکانیکی خود دارند.
از سوی دیگر، برشکاری حرارتی یا گرم، شامل اعمال حرارت به ورق فلزی قبل از برش است. این فرآیند معمولاً در دماهای بالا اجرا می‌شود و منجر به تغییرات در خواص فیزیکی و مکانیکی فلز می‌گردد. برشکاری گرم به ویژه برای مواد فلزی با سختی بالا یا ضخامت زیاد که در برشکاری سرد دچار مشکلات قابل توجهی می‌شوند، به کار می‌رود.
با این توضیحات، درک دقیق‌تری از اهمیت و نیازهای مختلف در هر دسته از برشکاری را می‌توان پیشاپیش در نظر گرفت. این دانش اساسی برای کسانی است که در حوزه فلزات و صنعت ساختمان‌سازی فعالیت دارند و باعث بهبود فرآیندهای تولید و بهره‌وری در مصرف مواد خواهد شد.
برش با استفاده از هوا:
در میان تنوع روش‌های برشکاری فلزات، یکی از روش‌های حرارتی برشکاری که به ویژه به توجه جلب کرده است، استفاده از دستگاه برشکاری هوا می‌باشد. برای بهترین درک از مراحل اجرایی این فرآیند حیاتی، ابتدا مناسب است با دستگاه برش هوا و اجزای مختلف آن آشنا شویم.
دستگاه برشکاری هوا، یک تجهیز پیشرفته است که با استفاده از جت‌های هوای فشرده، توانایی برش ورق‌های فلزی را دارد. این دستگاه معمولاً از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هرکدام وظایف خاص خود را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، قسمت‌های اصلی شامل سر کاتر، کمک کاتر، و مخزن هوا هستند.
سر کاتر، بخش اصلی دستگاه برشکاری هواست که جت‌های هوای فشرده را به صورت متمرکز و قوی بر روی سطح ورق فلزی هدایت می‌کند. کمک کاتر نیز با تأمین هدایت هوا و ایجاد فشار مناسب، نقش اساسی در انجام برش دارد. همچنین، مخزن هوا برای تأمین هوای لازم برای اجرای دقیق و کارآمد عملیات برش استفاده می‌شود.
با آشنایی با اجزای دستگاه برشکاری هوا، اکنون می‌توانیم به تفصیل به مراحل اجرایی عملیات برش هوا بپردازیم و نکات مهم در این فرآیند را بررسی نماییم. این دانش اساسی برای کسانی که در زمینه‌ی صنایع فلزی مشغول به فعالیت هستند، می‌تواند به بهبود عملکرد و بهره‌وری در تولید واحدهای فلزی کمک کند.
پیشنهاد سایت : تفاوت میان نبشی پرسی و نبشی فابریک چیست؟
هوابرش – اجزای اساسی:
عملیات هوابرش که توسط دستگاه هوابرش اجرا می‌شود، یک فرآیند حیاتی و پیشرفته در حوزه برشکاری فلزات است. اجزای اصلی این دستگاه، که نقش حیاتی در انجام عملیات هوابرش دارند، به شرح زیر می‌باشند:
1. رگلاتور: این قسمت از دستگاه مسئول تنظیم و کنترل فشار هوا و گازها است تا فشار مناسب برای اجرای عملیات برش فراهم شود.
2. شلنگ‌های گاز: شلنگ‌های گاز به منظور انتقال گازهای پروپان و اکسیژن از مخازن به دستگاه هوابرش به کار می‌روند.
3. شیر یک طرفه: این قسمت به کنترل جریان گازها و جلوگیری از ورود آب یا هوا به داخل شلنگ‌ها می‌پردازد.
4. مشعل: مشعل در دستگاه هوابرش برای ایجاد له شعله ضروری است و از طریق آن گازها به هم مخلوط شده و سپس سوزانده می‌شوند.
5. سوپاپ یک طرفه: این قسمت از دستگاه جلوگیری می‌کند که گاز به سمت مخزن باز گردد و فشار را حفظ نماید.
6. مشعل برش و جوش: این قسمت از دستگاه مسئول ایجاد شعله برش و جوش در محل کار است.
7. کپسول گاز: کپسول گاز پروپان به عنوان منبع گاز سوخت در دستگاه هوابرش استفاده می‌شود.
8. کپسول اکسیژن: این کپسول برای تأمین اکسیژن لازم برای احتراق گاز پروپان به کار می‌رود.
9. نازل برشکاری: نازل برشکاری یکی از اجزای مهم است که شعله برش از آن خارج شده و بر روی سطح فلزی اعمال می‌شود.
10. دسته برشکاری: دسته برشکاری به عنوان وسیله‌ای برای جهت‌دهی نازل برشکاری و کنترل دقیق عملیات برش استفاده می‌شود.
11. پروپان: گاز پروپان به عنوان یکی از سوخت‌های اصلی در عملیات هوابرش به کار می‌رود.
12. سر پیک برش: سر پیک برش قسمتی است که شعله برش از آن خارج شده و به سطح فلزی اعمال می‌شود.
13. سیلندر گازی: سیلندر گازی حاوی گازهای پروپان و اکسیژن است و به عنوان مخزن اصلی گازها در دستگاه هوابرش عمل می‌کند.
با آشنایی با این اجزا، می‌توانیم به نحو احسن درک کاملی از فرآیند هوابرش و تأثیر هر قسمت در عملکرد کلی دستگاه پیدا کنیم. این اطلاعات مفید برای افرادی است که به طور مستقیم یا غیرمستقیم در حوزه برشکاری فلزات فعالیت دارند.
برشکاری مقاطع فلزی با استفاده از روش هوابرش
توانمندی برش فلزات به قطعات و ابعاد مشخص با استفاده از دستگاه هوابرش و تولید شعله، از جمله روش‌های حرارتی برشکاری محسوب می‌شود که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، به‌عنوان یکی از روش‌های کلاسیک و قدیمی در این حوزه شناخته می‌شود. در این روش، هوا یا اکسیژن با گازی ترکیب شده و با تولید شعله و اعمال حرارت بر روی مقاطع، عملیات برشکاری انجام می‌شود. از این روش به دلیل استفاده از تجهیزات با هزینه مناسب و امکان کاهش هزینه‌ها، به عنوان یکی از روش‌های کلاسیک و قدیمی در این حوزه یاد می‌شود.
این تکنیک ابتدا در سال ۱۹۰۳ در فرانسه برای جوشکاری فلزات مورد استفاده قرار گرفت و به مرور زمان، در برشکاری فلزات نیز تاثیرگذار بود. در این روش، شعله‌ای که توسط دستگاه هوابرش ایجاد می‌شود، به قسمت مورد نظر برخورد کرده و فلز را با گرمای آن به درجه حرارت ذوب خود می‌رساند یا به‌طور همزمان، فلز را به حالت سرخ شدن و برافروختگی می‌آورد. در مراحل بعد، با افزایش دما و اعمال فشار اکسیژن توسط اپراتور، فلز با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد و به شکل اکسید (سوخته) تبدیل می‌شود. با تولید حرارت، عملیات برش آغاز می‌شود.
فلز داغ شده به سرعت به شکل اکسید آهن مایع تبدیل و عملیات برش انجام می‌شود. سپس با کمک سوهان‌کاری و چند ضربه آرام، اکسید باقی‌مانده بر روی سطح فلز که به خاکستر تبدیل شده است، جدا می‌شود.
استفاده از اکسیژن برای دستیابی به دمای ذوب فلز، همچنین به دلیل دمای بالای کوره‌ها، از این روش می‌تواند بهره‌ور باشد. با این حال، این روش به دلیل تولید خاکستر براده و گرمای زیاد هنگام عملکرد و همچنین از دقت و سرعت پایین‌تری نسبت به روش‌های مدرن مانند برشکاری پلاسما، شایسته‌ی توجه است. اما با وجود محدودیت‌های گفته‌شده، به علت اقتصادی بودن تجهیزات و هزینه مقرون به صرفه، از این روش در برش فلزات به‌صورت گسترده استفاده می‌شود.
استفاده از روش هوابرش
بیشترین اثربخشی روش هوابرش در برش فلزات با ضخامت 10 تا 2000 میلی‌متر قابل مشاهده است، که این عمل با شعله حاصل از دستگاه هوابرش و دمای تقریبی 3500 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. این تکنیک برش، با توجه به دما و شدت شعله تولید شده، توانمندی خاصی در کار با فلزات با ضخامت‌های متوسط تا زیاد را ایجاد می‌کند. ادغام این روش با روش‌های دیگر همچون برشکاری پلاسما یا برش لیزر، امکان برش دقیق و با کیفیت فلزات با ضخامت 6 الی 25 میلی‌متر را نیز به ارمغان می‌آورد.
با ادغام این تکنیک با روش‌های دیگر، می‌توان به دقت و دیگر ویژگی‌های مطلوب در برش فلزات دست یافت. به‌طور مثال، این ادغام می‌تواند منجر به برش فلزاتی با سطح صاف و خطوط برش کمتر ناهموار شود، که این مسئله در برخی موارد بسیار حیاتی است.
بیشترین کاربرد روش هوابرش در برش فلزات متنوع از جمله ورق سیاه، گالوانیزه و استنلس استیل قابل مشاهده است. این روش با توجه به دمای بالا و تأثیرگذاری شعله، مخصوصاً در فرآیندهای صنعتی مانند ساخت و ساز و تولید قطعات خودرو، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به علاوه، هزینه نسبتاً پایین تجهیزات مورد نیاز برای اجرای این روش، از آن یکی از گزینه‌های مناسب در صنایع فلزات می‌سازد.
فواید و محدودیت‌های روش برش هوا
قبل از بررسی امتیازات استفاده از این روش، حائز اهمیت است که به این نکته توجه داشته باشید که چه عوامل و پارامترهایی بر کیفیت برش یک فلز تأثیر می‌گذارند. در این راستا، مجموعه‌ای از عوامل کلان و پارامترهای حیاتی وارد می‌شوند که باید با دقت مدیریت شوند تا عملیات برش با کیفیت و مطلوبی صورت گیرد.
عوامل مهمی چون نوع فلز، ضخامت ورق، دما و مشخصات شعله هوابرش از جمله اولین و مهم‌ترین عوامل هستند که بر کیفیت برش فلزات تأثیرگذارند. هر فلز نیازمند شرایط خاصی برای برش موثر است و تطابق این شرایط با خصوصیات دستگاه هوابرش اساسی برای به دست آوردن نتایج بهینه می‌باشد. همچنین، ضخامت ورق نیز نقش مهمی در تنظیم پارامترهای برش دارد، زیرا تغییرات در ضخامت می‌تواند به تناسب با دیگر عوامل اصلی تأثیرگذار باشد.
علاوه بر این، دما و مشخصات شعله تولید شده توسط دستگاه هوابرش نیز از اهمیت خاصی برخوردارند. دمای صحیح شعله برش و کنترل دقیق آن به دلیل تأثیر آن بر خواص فیزیکی و مکانیکی فلزات بسیار حیاتی است. همچنین، استفاده از شعله با مشخصات بهینه، می‌تواند به جلوگیری از مشکلات ناشی از برش ناهموار یا تغییر در خصوصیات فلزات کمک کند.
در کل، این پارامترها و عوامل به عنوان یک سیستم تعاملی در هنگام برش فلزات با روش هوابرش، نقش حیاتی در تضمین کیفیت و دقت عملیات ایفا می‌کنند. بنابراین، تحقیق، تجربه، و مدیریت دقیق این پارامترها از اهمیت بالایی برخوردار است تا عملیات برش به شکل بهینه و با کیفیتی مطلوب صورت گیرد.
معیارهای کیفیت در برش فلزات
در ارزیابی کیفیت برش فلزات، بسیاری از عوامل مؤثر به کار می‌آیند که در تحقیقات و اجرای عملیات برشکاری باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند. این عوامل عبارتند از دقت، هزینه، زمان اجرای عملیات برشکاری، جنس سطح مقطع فلز مورد نظر، تعداد و اندازه‌های قطعه، و در پایان، مراعات امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری.
در مورد دقت، نقطه حیاتی در تأمین کیفیت برش است، زیرا دقت بالا می‌تواند به دقت تراشه‌ها، ابعاد صحیح و سطح صاف فلزات منجر شود. همچنین، هزینه و زمان اجرای عملیات برشکاری نیز از اهمیت بسیاری برخوردارند؛ زیرا مدیریت کارآمد و بهینه این عوامل می‌تواند تأثیر زیادی بر هزینه کل پروژه داشته باشد.
جنس سطح مقطع فلز نیز یک عامل مهم در کیفیت نهایی برش است. ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی فلزات در نتیجه برش باید حفظ شود تا استحکام و کارایی مورد انتظار داشته باشیم. همچنین، تعداد و اندازه‌های قطعه می‌توانند بر دقت و انجام صحیح عملیات برش تأثیرگذار باشند.
در پایان، مراعات امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، مواردی هستند که به کنترل دقیق تجهیزات و پیشرفت تکنولوژی در اجرای برشکاری کمک می‌کنند. استفاده از تجهیزات مدرن و نرم‌افزارهای پیشرفته، می‌توانند به بهبود دقت، کاهش خطاها و بهبود کیفیت نهایی برش کمک کنند.
به عبارت دیگر، کیفیت برش می‌تواند متناسب با استانداردهای معین باشد و یک برش با دقت بالا، تمیز و حفظ خواص مکانیکی را در انتها به عنوان نتیجه ارائه دهد. برای بهینه‌سازی هر یک از این عوامل، نیاز به تعامل هوشمندانه میان فناوری، تجهیزات، و تخصص فنی و مهندسی است تا به نحو احسن کارآیی و کیفیت در عملیات برشکاری دست یافت.
مزایای برش فلزات با استفاده از روش هوابرش
استفاده از روش هوابرش، به عنوان یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین تکنیک‌های برش فلزات با نحوه گرم، با ویژگی‌های زیر همراه است که در ارتقاء کارایی و افزایش کیفیت فرآیند برش مؤثر می‌باشد:
1. سرعت بالای اجرای عملیات برشکاری:
استفاده از هوابرش، سرعت بالای اجرای عملیات برش را فراهم می‌کند که به بهبود بهره‌وری و افزایش تعداد قطعات برش‌یافته منجر می‌شود.
2. امکان اجرای برش بر روی قطعات ضخیم، اشکال پیچیده و طرح‌های متنوع:
این روش به دلیل قابلیت تنظیم دما و شدت شعله، امکان برش روی قطعات با ضخامت‌ها و اشکال متنوع را فراهم می‌سازد.
3. استفاده از تجهیزات و دستگاه‌های با هزینه مناسب:
دستگاه‌های هوابرش، به دلیل سادگی ساختار و قطعات مصرفی قابل تعویض، به اقتصادی بودن این روش کمک می‌کنند.
4. مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی:
هوابرش به دلیل هزینه پایین تجهیزات و امکان کاهش هزینه‌ها، به عنوان یک روش مقرون به صرفه از نظر اقتصادی شناخته می‌شود.
5. آسانی در برش قسمتی از قطعات و ورق‌های بزرگ:
این روش به سادگی می‌تواند بخش‌های مختلف یک قطعه بزرگ را ببرد و برش دهد، که این امکانات به عنوان یک ویژگی مهم در تنوع ورق‌ها و قطعات محصولات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
6. امکان برش همزمان چندین قطعه مشابه:
روش هوابرش این امکان را فراهم می‌کند تا چندین قطعه مشابه به یکدیگر برش شوند که این ویژگی به بهره‌وری و کاهش زمان اجرای فرآیند کمک می‌کند.
7. کاهش میزان ضایعات در فرآیند برش:
به دلیل دقت بالا و سرعت برش، میزان ضایعات در فرآیند برش کاهش می‌یابد که این امر به بهره‌وری و کارایی مواد منجر می‌شود.
با توجه به این ویژگی‌ها، استفاده از روش هوابرش به عنوان یک روش کارآمد و تحت تأثیرات متنوع در صنایع فلزات، بهبودهای چشمگیری را در تولیدات برش فلزات فراهم می‌آورد.
محدودیت‌ها
علاوه بر مزایای غنی‌ای که روش هوابرش به همراه دارد، لازم است به محدودیت‌هایی نیز توجه کنیم که در اینجا به آن‌ها اشاره می‌شود. این محدودیت‌ها، باعث می‌شوند که در انتخاب و استفاده از این روش، نیاز به توجه دقیق به این جوانب منفی نیز باشد.
1. دقت پایین به دلیل اکسید شدن فلز:
اکسید شدن فلزات در این روش ممکن است منجر به کاهش دقت در برش گردد. این امر به خصوص در برش فلزاتی با ویژگی‌های حساس و نیازمند دقت بالا، مثل برخی از آلیاژها، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
2. تأثیر برخی از فولادها در لبه جوش:
برخی از فولادها ممکن است در لبه جوش تحت تأثیر قرار گیرند و خواص آن‌ها تغییر کند. این امر ممکن است در برخی از کاربردها ناخواسته باشد و نیازمند مراقبت و تنظیمات دقیق باشد.
3. تغییر در روش و فرآیند برش برخی از فلزات:
برخی از فلزات ممکن است نیازمند تغییرات در روش و فرآیند برش باشند تا بتوان به نحو احسن از روش هوابرش بهره‌مند شد. این مسئله ممکن است هزینه و زمان بیشتری را در بر داشته باشد.
4. پیچیدگی‌های ناشی از حرارت در مسیر برشکاری:
حرارت مورد استفاده در این روش ممکن است به پیچیدگی‌ها در مسیر برشکاری منجر شود که نیازمند کنترل دقیق و مدیریت حرارتی می‌باشد.
5. تولید خاکستر و گرما در حین اجرای فرآیند:
همچنین، تولید خاکستر به عنوان محصول فرعی و گرما در حین اجرای فرآیند ممکن است محدودیت‌هایی بر روی استفاده از این روش اعمال کند. این خاکسترها نیازمند مدیریت مناسب برای حفظ محیط زیست هستند.
در نهایت، در انتخاب این روش برای برش فلزات، لازم است همه این محدودیت‌ها و مزایا را به دقت مدیریت و با توجه به نیازهای خاص هر پروژه، تصمیم‌گیری نمود.
استفاده از روش هوابرش در برش نبشی و ناودانی
علاوه بر برش فلزات با استفاده از روش هوابرش، این تکنیک قابلیت برش نبشی و ناودانی‌هایی که از جنس فولاد کربنی ساخته شده‌اند، را نیز فراهم می‌آورد. سرعت بالای انجام عملیات، هزینه‌های پایین در تجهیزات، و عدم نیاز به برق در حین اجرای عملیات، این روش را به عنوان یک گزینه مؤثر برای برش این سطح مقاطع فولادی تبدیل کرده است.
به دلیل ساختار قابل حمل تجهیزات، این روش امکان پذیر می‌سازد تا به‌جای استفاده از روش‌های مکانیکی دشوار برشکاری، به راحتی بتوان نبشی و ناودانی‌های با وزن بالا را برش داد. ناهمواری‌های موجی شکل که در اثر حرارت ایجاد شده پس از برشکاری ایجاد می‌شوند، با استفاده از سنگ‌کاری به‌طور کامل حذف می‌شوند.
برش با روش هوابرش یکی از انواع متنوع برش فلزات است که می‌تواند سطح مقاطع فلزی در اندازه‌های گوناگون را ایجاد کند. این روش با اجرای عملیات توسط دستگاه هوابرش توسط اپراتور، می‌تواند از سطح ایمنی با کیفیتی پایین‌تر بهره‌مند باشد. اگر به دنبال کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در عملیات برشکاری هستید، این روش می‌تواند به عنوان یک انتخاب مقرون به صرفه مورد نظر شما باشد.
پیشنهاد سایت : دلایل ایجاد شوره در ورق‌های گالوانیزه
