برشکاری ورق فولادی
برشکاری ورق فولادی
برش ورق راهی است تا بتوان از آهن و فولاد در سایز مورد نیاز استفاده کرد و این عمل بوسیله برشکاری ورق فولادی صورت می‌پذیرد. فولاد جزو پرکاربردترین فلزات دنیاست و به صورت ورق، شیت، کویل یا کلاف تولید می‌شود.ورق فولادی که یکی از بزرگترین و پرطرفدارترین تولیدات این دسته است، در سایزهای از پیش تعیین شده تولید می‌شود و برای استفاده و تولید مقاطع و پروفیل باید، آن را برش داد.
برای اینکار روش‌های متعددی وجود دارد که برخی دستی و برخی مکانیکی هستند. در بعضی از روش‌ها به حرارت بالا احتیاج داریم و در برخی دیگر میتوان بدون هیچ حرارتی برش لازم را انجام داد. با ما در بنیان فولاد همراه باشید تا تمامی روش‌های موجود را بررسی کرده و شرح دهیم.
برش ورق فولاد چیست؟
برش ورق فولاد فرآیندی است که در آن اوراق فولادی به اندازه‌های مختلف و مورد نیاز تقسیم می‌شود تا به سایز مورد نیاز برای تولید مقاطع و پروفیل‌ها تبدیل شود. برای این امر از دو روش دستی و مکانیکی استفاده می‌شود که هر یک از آنها خود به زیرمجموعه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند.
برخی از این روش‌ها عبارتند از لیزر تبخیری و دمش اکسیژن، قوس الکتریکی، گیوتین، گازی، CNC و غیره. البته هنوز هم از دستگاه برش ورق دستی مثل تراشکاری، سنگ فرز، قیچی، سمباده زنی و بسیاری روش‌های دیگر استفاده می‌گردد که در ادامه بطور مفصل هر یک را شرح خواهیم داد.
انتخاب این که بهتر است از چه روشی این برشکاری استفاده شود بسته به وزن و ضخامت ورق، نوع محصولی که می‌خواهیم تولید کنیم و میزان هزینه‌ای که قادر به پرداخت هستیم بستگی خواهد داشت.
انواع ورق فولادی در بنیان فولاد
انواع روش‌های برش ورق فولاد
همانطور که گفتیم، روش‌های بسیار زیادی برای برشکاری این ورق‌ها وجود دارد. یکی از انواع دسته‌بندی برش ورق فولادی دستی و مکانیکی است. از انواع دسته بندی‌های دیگری که به آن اشاره خواهیم کرد دسته‌بندی مدرن یا سنتی است و نوع دیگر دسته بندی هم روش‌های سرد و گرم است. در ادامه به شرح پرکاربردترین انواع برشکاری ورق‌های فولادی خواهیم پرداخت و بطور خلاصه هر یک را توضیح خواهیم داد.
برشکاری مکانیکی
این نوع برشکاری ورق‌های فولادی به دو دسته کلی تقسیم می‌شود که عبارتند از برشکاری بدون براده برداری و برشکاری با براده برداری. در فرآیند برشکاری بدون براده برداری ورق فولادی با استفاده از دستگاه برش ورق دستی مثل قیچی دستی و اهرمی و یا گیوتین، لوله بر‌های دستی و ماشینی و... برای برش ورق استفاده می‌شود.
روش دیگر که برشکاری با براده برداری است هم بوسیله برداشتن مواد توسط ابزارهای برنده از روی مقطع صورت می‌پذیرد. از راهکارهای رایج در این روش میتوان به اره کاری اشاره کرد. 5 راه اصلی اره کاری شامل دستی، نواری، لنگ، استیلتینگ و دیسکی هستند.
برشکاری حرارتی
این روش اغلب برای مقاطع فولادی بزرگ و سنگین مثل ورق‌های ضخیم و تیرآهن و یا فولاد‌های کربنی و آلیاژی استفاده می‌شود. برای اینکار باید دمای قطعه به چیزی حدود 815 تا 870 درجه سانتیگراد برسد تا راحت‌تر بریده شود و مقاومت خود را از دست بدهد.
باید توجه داشت که استفاده از این روش در فلزهایی که سرعت اکسیدشان پایین است کارایی چندانی ندارد و نمی‌توان آنها را به آسانی با شعله برش داد. از انواع برشکاری حرارتی میتوان به برشکاری با لیزر، برشکاری با گاز و برشکاری با قوس الکتریکی اشاره کرد.
انواع برشکاری لیزری، هواگازو پلاسما
روش‌های متنوعی در برشکاری لیزری وجود دارد. دمش اکسیژن و برش تبخیری از راه‌های اصلی هستند که البته روش‌های دیگری نیز وجود دارند. هر یک از این روش‌ها را باید با توجه به نیاز و نوع محصولی که می‌خواهیم برش بزنیم انتخاب کنیم که در ادامه به توضیح مفصل‌تر آنها خواهیم پرداخت. این روش محدودیت‌هایی در ضخامت ورقی که می‌خواهیم ببریم دارد و نمی‌توان ورق‌های ضخیم را با آن برش داد.
روش دیگر که قدمت نسبتا زیادی دارد روش هواگاز است. از این روش میتوان برای هر ضخامتی استفاده کرد؛ ولی زمان بیشتری نسبت به روش لیزری نیاز دارد. همچنین میتوان از این روش برای برش فولاد آلیاژی که معمولا استحکام بیشتری به فولاد کربنی ساده دارد استفاده کرد؛ فولاد گالوانیزه و استنلس استیل جزو دسته‌هایی هستند که برش ورق آنها با این روش نسبتا بی دردسر خواهد بود.
روش گیوتین
روش گیوتین در هر 3 نوع مکانیکی، هیدرولیکی و پدالی در دسترس است و انتخاب این روش‌ها رابطه مستقیمی با ضخامت ورق فولادی، میزان هزینه و دستگاه‌های در دسترس‌مان دارد. در این روش برش ورق بوسیله تیغه‌های کروم دار دستگاه انجام می‌پذیرد و میتوان ورق‌هایی تا 30 میلیمتر یا 3 سانتیمتر را برش داد. علاوه بر فولاد، میتوان از این روش برای برش فولاد کربنی و فولاد آلیاژی نیز بهره برد. این روش از نظر هزینه‌ای جزو دسته اقتصادی است و در دسته مکانیکی، هیدرولیکی، پدالی و همچنین سرد و سنتی دسته بندی می‌شود.
روش پلاسما
در روش برش ورق فولادی با پلاسما یا برش قوس پلاسما از یک جت گاز یونیزه که از دمایی بسیار زیاد و بالای 20000 درجه سانتی گراد استفاده می‌کند بهره می‌بریم که این روش را به یک فرآیند ذوبی تبدیل کرده است. قوس پلاسما قادر است طیف گسترده‌ای از آلیاژهای رسانای الکتریکی مانند فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و آلیاژهای آن، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل و... را برش بدهد. در این روش، ورق بصورت ثابت بر روی پلتفرم و قوس پلاسما بر روی آن حرکت می‌کند تا برش مورد نظر را ایجاد کند.
برش قوس پلاسما با تحمل بالا که اختصارا با HTPAC شناخته می‌شود، قدمی بزرگ در پیشرفت این تکنولوژی به حساب می‌آید که دقت بهتری بر روی ورق‌های با ضخامت 12 میلیمتر دارد و از لیزر کم هزینه تر است. این روش در دسته مکانیکی، گرم و مدرن دسته بندی می‌شود.
برش به روش CNC
CNC مخفف Computer Numerical Control است که به معنای کنترل عددی کامپیوتری است. این روش از دستگاه‌های بزرگ برشکاری CNC استفاده می‌کند که دارای کامپیوتر‌های کوچک محاسبه‌گری هستند که میتوان برنامه برش مورد نظر را روی آنها برنامه ریزی کرد. سپس مقطع را در جای مورد نظر قرار می‌دهیم و دستگاه به صورت خودکار محاسبات لازم را انجام داده و برش را بر اساس برنامه‌ای که به کامپیوتر داده‌‌ایم برش می‌زند. این روش در دسته مکانیکی، سرد و مدرن دسته بندی می‌شود.
روش واترجت
روش واترجت که از نامش پیداست برای برش ورق فولادی از آب پرفشار استفاده می‌کند و با اعمال آب با فشار بالا ورق را برش می‌دهد. در این روش، دستگاه از ترکیبی از آب پرفشار و سنگ ساینده با فشاری حدود شش هزار پوند بر اینچ را به ورق فولادی وارد می‌کند و ورق را ساییده و برش می‌دهد. این روش دارای کیفیتی بالایی است، از تغییر شکل ورق فولادی و سوختن آن جلوگیری می‌کند، گرما و زباله اضافه تولید نمی‌کند و محدودیتی برای ضخامت ورق‌ها ندارد. البته هزینه این روش نسبت به سایر روش‌ها بالاتر است. روش واترجت در دسته‌بندی مکانیکی، سرد و مدرن قرار می‌گیرد.
روش وایرکات
این روش در واقع ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی توسط سیم برش است که یک فرآیند فلزکاری محسوب می‌شود. از این روش بطور معمول برای بریدن فلز‌های سخت استفاده می‌شود که روش‌های دیگر قادر به انجام آن نباشند. همچنین این روش، راه حلی مناسب برای برش قطعات کوچک و ظریف است و در برش فلز‌های رسانا نیز کاربردی است. از روش وایرکات یا سیمی مثل روش لیزری از فناوری حرارتی استفاده می‌شود و سرعت آن بالاست که در نتیجه زمان برشکاری را کاهش می‌دهد. این روش جزو روش‌های مکانیکی، گرم و مدرن است.
روش قیچی
از قدیمی‌ترین روش‌ها برای برش ورق فولادی روش قیچی است. از این روش تنها میتوان برای ورق‌هایی با ضخامت کم استفاده کرد و برای ورق‌های ضخیم‌تر باید از روش‌هایی پیشرفته‌تر استفاده کرد. سه نوع قیچی برش وجود دارد که هر کدام برای ضخامتی مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرند. قیچی دستی که تا ضخامت 1.5 میلیمتر از آن استفاده می‌شود، قیچی اهرمی که تا ضخامت 5 میلیمتر قابل استفاده است و قیچی گردبر که برش ورق تا ضخامت 6 میلیمتر را انجام خواهد داد. این روش از نوع مکانیکی، سرد و سنتی است.
روش پانچ
از روش پانچ بیشتر برای برش فلزات قوی استفاده می‌شود. در این روش فشاری بسیار بالا که معمولا حدود 1000 تن است ورق با قدرت بالا بریده می‌شود. باید اشاره کرد که ورق‌های پانچ شده در ابعاد مختلف بصورت آماده در بازار موجودند که میتوان از آنها در پروژه‌ها استفاده کرد و دغدغه بریدن ورق‌ها را نداشت. روش پانچ در دسته برش مکانیکی، سرد و سنتی قراردارد.
روش سنگ زنی
در این روش که به روش سنگ فرز نیز مشهور است در برشکاری ورق‌هایی که کیفیت بالای سطح رویی ورق مورد نظر است استفاده می‌شود. دستگاه سنگ زنی تیغه‌ای دارد که بوسیله چرخش در سرعت بالا، سطح فلز را صیغلی می‌کند و از همین رو به روش سنگ فرز مشهور است. این روش در دسته مکانیکی، گرم و سنتی دسته بندی می‌شود.
روش سمباده زنی
روش سمباده زنی تا حد زیادی شبیه به روش سنگ زنی یا سنگ فرز است. تنها فرق این روش این است که به جای استفاده از تیغه و چرخش آن برای صیغلی کردن سطح ورق، از سمباده استفاده می‌شود. این سمباده‌ها هم انواع مختلفی دارند که بر اساس جنس، نیاز و کیفیت کار مورد نظر باید انتخاب شوند. روش سمباده زنی هم در دسته برش مکانیکی، گرم و سنتی قرار می‌گیرد.
روش الکترود
در این روش از الکترود برای برش دادن و ایجاد سوراخ در ورق استفاده می‌شود. این روش نسبت به روش‌های اشاره شده استفاده کمتری دارد. نکته قابل توجه در این روش این است که الکترودها انواع مختلفی دارند و در هنگام انتخاب باید بر اساس نیاز و نوع ورق انتخاب شوند. روش الکترود از روش‌های مکانیکی، گرم و مدرن است.
روش تراشکاری
بیشترین استفاده از این روش در صنعت خودروسازی است. روش تراشکاری در دسته برشکاری مکانیکی، گرم و سنتی دسته‌بندی می‌شود و توسط دستگاه‌های مخصوص با دقت بالا انجام می‌پذیرد.
روش رزوه زنی
از دیگر روش‌های قدیمی که امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد روش رزوه زنی است. در این روش برای برش ورق از دستگاه‌های فرز تراش، رولینگ و فرمینگ استفاده می‌شود تا ورق به اندازه مورد نظر در آید. این روش نیز در دسته‌بندی‌های مکانیکی، سرد و سنتی قرار دارد.
برش تبخیری
در روش برش تبخیری از یک پرتوی متمرکز شده لیزر برای بالا بردن دمای قطعه تا نقطه ذوب استفاده می‌کنیم تا حفره‌ای درون مقطع برای آسان‌تر شدن فهمیدن این که از کجا کار را شروع کنیم ایجاد می‌شود. پس از آن این حفره به دلیل بازتاب‌های متعدد اشعه لیزر دچار افزایش قابلیت جذب می‌گردد و این امر باعث گرم شدن قطعه و بوجود آمدن بخار آزاد می‌شود. این تغییر فاز به بخار کیفیت این نوع برش را افزایش می‌دهد.
برش تبخیری ورق فولاد
دراین روش از آنجا که قطعه انرژی حرارتی بسیار زیادی را به خود جذب می‌کند، ورق فولادی را در ناحیه‌های جذب انرژی ذوب کرده و شیارهایی در آن ایجاد می‌کند. هم محور اشعه لیزر هم از نازلی مخروطی شکل برای گاز کمکی استفاده می‌شود. فشار بالای گاز در این روش باعث ایجاد فشار شده و مواد مذاب را از شیار برش خارج می‌کند. این مواد مذاب از پایین شیار برش بصورت عمودی، قطره قطره خارج می‌شوند؛ البته بخشی از این مواد مذاب هم ممکن است به زیر قسمتی که برش می‌زنیم بچسبند. تغییر فاز ورق از جامد به مذاب باعث می‌شود که سطح انرژی مصرفی نسبت به روش تبخیری کمتر باشد.
برش شکست کنترلی
در روش برش شکست کنترلی از تنش مکانیکی ایجاد شده در محل مورد نظر برای برش استفاده می‌کنیم. به دلیل عدم نیاز به تبخیر و یا ذوب ماده و ورق، میزان مصرف انرژی در ای روش به شکل قابل ملاحظه‌ای پایین است. سرعت برش ورق هم در این روش بالاست و دقت خوبی دارد و همین دقت باعث ایجاد لبه‌های صاف و تیز می‌گردد. این روش برای مواد شکننده‌ای مثل اکسید آلومینیوم، سیلیکون، سرامیک و شیشه استفاده می‌شود.
برش دمش اکسیژن
همانطور که از نامش پیداست، در این فرآیند از دمیدن اکسیژن استفاده می‌شود. به دلیل گاز انتخابی در این روش، سطح انرژی آزاد شده در هنگام فرآیند واکنش سوختن، به جنس ورق وابسته است ک میزان ثابتی نیست. این میزان در ورق‌های فولادی حدود 60 درصد و در ورق‌های تیتانیوم حدود 90 درصد است. سرعت برش ورق در این روش از حالت معمول و با گاز خنثی به مراتب بیشتر است. باید توجه داشت که استفاده از این روش محدودیت‌هایی نیز دارد. مثالی که در این زمینه می‌شود به آن اشاره کرد ورق تیتانیوم است؛ از آنجا که انرژی وارد شده در این روش بیش از حد تحمل ورق است، عرض برش بیشتر از چیزی است که نیاز داریم و در دیواره‌های قسمت برش خورده نیز شاهد سوختگی ورق خواهیم بود.
برش به روش حکاکی
از دیگر روش‌های برش لیزری که میتوان به آن اشاره کرد، روش حکاکی است. از این روش برای بوجود آوردن حفره‌های عمیق سطحی و خطی استفاده می‌گردد.
مزایای برشکاری لیزری
برشکاری لیزری جزو سریع‌ترین روش‌ها برای برش ورق و یا مقاطع فولادی است. بعلاوه میتوان ورق را به صورتهای مختلفی چون خط صاف، مارپیچ، منحنی و هر شکلی که مد نظر داشته باشیم برش داد که بصورت مکانیکی و دستی بسیار پیچیده‌تر و با دقتی به مراتب کمتر خواهد بود. همچنین اغلب دستگاه‌های برش لیزری نیمه اتوماتیک و یا اتوماتیک هستند و یا حداقل بدون استفاده دست بکار گیری می‌شوند. عدم تماس مستقیم قطعات دستگاه برش با ورق باعث افزایش عمر دستگاه و نیاز کمتر به تعمیرات را بهمراه خواهد داشت. همچنین احتیاجی به تنظیم و بستن ورق بصورت دستی وجود ندارد، چراکه سازندگان اغلب این دستگاه‌ها پلتفرم‌های مخصوصی برای نگاه داشتن قطعات را درون شان تعبیه کرده‌اند.
بهترین روش برش ورق چیست؟
از مهم‌ترین معیارها برای انتخاب روش برش ورق که باید به آن اشاره کرد، خصوصیات خود ورق است. این که از چه فلزی برای ساخت آن استفاده شده است، ضخامت ورق به چه اندازه است و در چه اندازه‌هایی می‌خواهیم برش را انجام دهیم برخی از آن‌هاست.
عامل مهم دیگر در انتخاب ما قیمت و هزینه است. روش‌های برشکاری با دستگاه برش ورق دستی کمترین هزینه را دارند و مشخصا هرچه تکنولوژی به کار رفته در برش ورق پیچیده تر و پیشرفته‌تر باشد هزینه آن هم بالاتر خواهد رفت.
از دیگر عوامل تاثیرگذار در انتخاب ما کیفیت مورد نیاز ماست. اگر به کیفیت بالایی احتیاج نداشته باشیم، می‌توانیم از روش‌های ابتدایی‌تر استفاده کنیم. ولی هرچه به کیفیت بالاتری نیاز داشته باشیم، بهتر است از دستگاه‌هایی با دقت بالاتر بهره بگیریم.
آخرین عاملی که در این زمینه دارای اهمیت است، نحوه برش دادن ورق است. اگر بخواهیم بصورت خطوط صاف عمودی یا افقی ورق را برش دهیم، روش‌های برشکاری ابتدایی هم جوابگوی نیاز ما خواهند بود؛ اما اگر بخواهیم برش ورق فولادی را بصورت مارپیچ و منحنی انجام دهیم، برش‌های لیزری دست بالا را دارند و از دقت بهتری برخوردارند.
بطور کلی میتوان از نظر ضخامت، کیفیت و هزینه، این روش‌ها را بصورت زیر دسته‌بندی کرد:
ضخامت
- اگر ضخامت ورق کمتر از 2 میلیمتر بود بهتر است از لیزر استفاده کنیم.
- اگر ضخامت ورق کمتر از 3 میلیمتر بود بهتر است از پلاسما و یا لیزر استفاده کنیم.
- اگر ضخامت ورق کمتر از 6 میلیمتر بود، بهتر است از پلاسما، لیزر و یا واترجت استفاده کنیم.
- اگر ضخامت ورق بیشتر از 30 میلیمتر بود، بهتر است از واترجت، پلاسما و یا هواگاز استفاده کنیم.
- اگر ضخامت ورق بیشتر از 50 میلیمتر بود، بهتر است از هواگاز و یا واترجت استفاده کنیم.
- اگر ضخامت ورق بیشتر از 200 میلیمتر بود باید از هواگاز استفاده کنیم.
کیفیت، دقت و هزینه
- برای تولید زباله و ضایعات کمتر بهتر است از واترجت و لیزر استفاده کنیم.
- برای کم کردن هزینه بهتر است از هواگاز استفاده کنیم.
- اگر بخواهیم برش‌های خاص و دقیقی داشته باشیم بهتر است از لیزر و واترجت استفاده کنیم.
- برای حفظ ظاهر ورق پس از برشکاری، بهتر است از واتر جت استفاده کنیم.
- اگر کیفیت برش و ورق در اولویت ما نیست، می‌توانیم از روش پلاسما یا دستی استفاده کنیم.
نتیجه گیری
در این مطلب کلیات برش ورق فولادی را شرح دادیم و گفتیم برشکاری ورق فولادی چیست و چه دسته بندی‌هایی دارد. سپس برخی از این دسته‌بندی ها را بررسی کردیم و مهم‌ترین آنها را شرح دادیم و کاربردها، مزیت‌ها و مشکلات‌شان را بیان کردیم. برخی از این روش‌ها مکانیکی و برخی دستی هستند. برخی احتیاج به حرارت بالا دارند و برخی دیگر احتیاجی به حرارت و مصرف انرژی اضافی ندارند. بعضی از این روش‌ها دهه هاست مورد استفاده‌اند و برخی دیگر نسبتا مدرن هستند. هر کدام از این روش‌ها استفاده‌های مشخصی دارند و بسته به ضخامت ورق، نوع آن و شکل برش مورد نیاز انتخاب می‌گردند.
اگر نکته یا سوالی دارید که پاسخش را در این مقاله پیدا نکردید، می‌توانید برای مشاوره رایگان با همکاران با در بنیان فولاد با مدیریت جناب آقای مهندس شبستری در تماس باشید. همچنین برای آگاهی از قیمت روز ورق فولاد و انواع مقاطع آن، به وبسایت ما سر بزنید و یا با همکاران با در تماس باشید.
ثبت دیدگاه