برش کاری سرد و گرم آهن

انواع روش های برشکاری

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 امکان پذیر 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 می گردد. 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.

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 مهم ترین 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 حالی که 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.