انواع روش های برشکاری فلزات؛ کدام روش برای هر فلز مناسب‌تر است؟
برشکاری فلزات با روشهای مکانیکی، حرارتی و غیرحرارتی انجام میشود. انتخاب روش مناسب به جنس فلز، ضخامت قطعه، شکل برش، دقت مورد نیاز و هزینه اجرای پروژه بستگی دارد. برای مثال، برش لیزری برای تولید قطعات دقیق با هندسه پیچیده کاربرد دارد؛ درحالیکه گیوتین برای برش مستقیم ورق و روش هواگاز برای برش فولادهای کربنی ضخیم به کار می‌رود. شناخت تفاوت این فناوری‌ها، پیش از سفارش برشکاری ورق فولادی یا سایر قطعات فلزی، امکان مقایسه گزینه‌ها و انتخاب روش متناسب با نیاز پروژه را فراهم میکند. همچنین، نوع و ضخامت ورق مورد استفاده در فرایند برشکاری بر هزینه نهایی تأثیرگذار است؛ بنابراین، بررسی قیمت انواع ورق در کنار هزینه خدمات برشکاری، به برآورد دقیق‌تر بودجه و انتخاب اقتصادی‌تر برای پروژه کمک میکند.
فهرست
- برشکاری فلزات چیست و روشهای آن چگونه دسته‌بندی میشوند؟
- انواع روشهای برشکاری فلزات کداماند؟
- مقایسه انواع روشهای برشکاری فلزات
- تفاوت برشکاری سرد و گرم فلزات چیست؟
- بهترین روش برشکاری برای انواع فلزات چیست؟
- ضخامت فلز چه تاثیری بر انتخاب روش برشکاری دارد؟
- تفاوت برشکاری CNC با روشهای معمولی چیست؟
- چه عواملی بر دقت و کیفیت برش فلزات تأثیر می‌گذارند؟
- مزایا و معایب روشهای برشکاری فلزات
- هزینه برشکاری فلزات چگونه محاسبه میشود؟
- چگونه بهترین روش برشکاری فلزات را انتخاب کنیم؟
- جمع بندی
برشکاری فلزات چیست و روشهای آن چگونه دسته‌بندی میشوند؟
برشکاری فلزات فرایندی است که طی آن بخشی از ماده از قطعه جدا میشود تا قطعه به ابعاد یا شکل مورد نظر برسد. این عملیات یا هدف کوتاه‌کردن یک مقطع، جدا کردن ورق از بخش‌های دیگر یا ساخت قطعاتی با خطوط مستقیم و منحنی انجام شود. نوع هندسه مورد نیاز نیز در انتخاب فناوری برش اهمیت دارد؛ زیرا همه دستگاه‌ها امکان اجرای مسیرهای پیچیده یا ایجاد جزئیات ظریف را ندارند.
روشهای برشکاری فلزات براساس سازوکار اصلی جداسازی ماده در سه گروه قرار میگیرند:
|
دسته‌بندی |
روش‌ها |
ویژگی اصلی |
|
مکانیکی |
گیوتین، اره و پانچ |
جداسازی ماده با نیروی مکانیکی و ابزار برشی |
|
حرارتی |
لیزر، پلاسما و هواگاز |
استفاده از گرما برای ذوب یا اکسید کردن موضعی فلز |
|
غیر حرارتی و ویژه |
واترجت ساینده و وایرکات |
حذف ماده با جت ساینده یا تخلیه الکتریکی |
در روشهای مکانیکی، تیغه، اره یا ابزار پانچ با اعمال نیرو موجب جداسازی فلز میشود. اما روشهای حرارتی با متمرکز کردن انرژی روی ناحیه مشخصی از قطعه، ماده را ذوب یا اکسید میکنند. واترجت نیز با برخورد جریان آب پرفشار و ذرات ساینده، سطح فلز را فرسایش می‌دهد و برش می‌زند.
وایرکات (EDM) نیز با استفاده از تخلیه الکتریکی بین یک سیم نازک و قطعه فلزی رسانا، بخش‌هایی از فلز را بهصورت موضعی ذوب و جدا میکند. البته این روش بر خلاف واترجت، کاملاً غیرحرارتی نیست و در محل تخلیه الکتریکی، گرمای موضعی ایجاد میشود.
انواع روشهای برشکاری فلزات کداماند؟
روشهای برشکاری از نظر نوع انرژی مصرفی، ابزار و شکل قطعه قابل پردازش با یکدیگر تفاوت دارند. شناخت سازوکار هر روش مشخص میکند که برای چه فلزی مناسب است و در چه شرایطی می‌توان از آن استفاده کرد.
برش لیزری فلزات
در برش لیزری، پرتو متمرکز لیزر انرژی زیادی را به نقطه‌ای از سطح فلز منتقل میکند. حرارت ایجاد شده، ماده را ذوب یا تبخیر میکند و گاز کمکی، مواد مذاب و باقی‌مانده را از مسیر برش خارج می‌سازد. نوع گاز کمکی و تنظیمات دستگاه بر کیفیت لبه و سرعت فرایند تأثیر دارند.
با تجهیزات و تنظیمات متناسب، فولاد کربنی، استیل و آلومینیوم را می‌توان با لیزر برش داد. این روش برای تولید قطعات ورقی با ابعاد دقیق، سوراخ‌های کوچک و خطوط منحنی یا طرح‌های پیچیده کاربرد دارد. در این فناوری، عرض برش کم و امکان هدایت دقیق لیزر، برش طرح‌ها و جزئیات ظریف را آسان‌تر میکند.
با این حال، قابلیت برش به توان دستگاه، نوع منبع لیزر، جنس و ضخامت فلز بستگی دارد. بنابراین، پیش از انتخاب این روش باید مطمئن شوید دستگاه میتواند فلز موردنظر را با ضخامت دلخواه برش دهد.
برش پلاسما
در این روش، دستگاه با ایجاد قوس الکتریکی در مشعل برش، گاز عبوری از نازل را به پلاسما تبدیل میکند. این جریان بسیار داغ و پرسرعت، فلز را در مسیر برش ذوب میکند و مواد مذاب را از شیار خارج می‌سازد. به همین دلیل، پلاسما برای برش فلزات رسانای الکتریکی کاربرد دارد.
فولاد کربنی، استیل و آلومینیوم از جمله فلزاتی هستند که با تجهیزات مناسب پلاسما برش داده میشوند. این روش در ساخت قطعات صنعتی، برش ورق‌ها و صفحات فلزی و آماده‌سازی قطعات با ضخامت متوسط و بالاتر کاربرد دارد.
سرعت مناسب در بسیاری از کاربردهای صنعتی، پلاسما را به گزینه‌ای مناسب برای قطعاتی تبدیل میکند که به ظرافت برش لیزری نیاز ندارند. البته کیفیت لبه برش به جریان دستگاه، سرعت حرکت، نوع گاز، فاصله نازل و ضخامت قطعه وابسته است. در صورت تنظیم نامناسب، امکان دارد که لبه برش شیب‌دار شود یا مواد مذاب در قسمت زیرین قطعه باقی بمانند.
برش هواگاز
برش هواگاز با استفاده از شعله سوخت و اکسیژن انجام میشود. ابتدا شعله، فولاد را تا دمای اشتعال گرم میکند؛ سپس جریان اکسیژن با آهن داغ واکنش داده و اکسیدهای حاصل را از محل برش خارج میکند. حرکت مشعل در امتداد مسیر تعیین شده، جداسازی پیوسته قطعه را ممکن می‌سازد.
این روش عمدتاً برای فولادهای کربنی و برخی فولادهای کم‌آلیاژ مناسب است و در برش صفحات و قطعات فولادی ضخیم کاربرد دارد. اما برخلاف پلاسما و لیزر، هواگاز برای برش متداول استیل و آلومینیوم مناسب نیست؛ زیرا سازوکار اکسیداسیون مورد نیاز آن در این فلزات به شکل مؤثر عمل نمیکند.
در انتخاب هواگاز باید فضای مورد نیاز برای برش، کیفیت لبه و احتمال تغییر شکل ناشی از گرما در نظر گرفته شود. این روش برای قطعاتی که دقت ابعادی بسیار بالا یا لبه ظریف می‌خواهند، لزوماً انتخاب مناسبی نیست.
برش واترجت
در برش واترجت، آب با فشار بسیار زیاد از نازل باریکی عبور میکند و به سطح قطعه برخورد میکند. برای برش فلزات معمولاً ذرات ساینده نیز به جریان آب افزوده میشوند تا توان فرسایش و جداسازی ماده افزایش یابد. به این فرایند، واترجت ساینده گفته میشود.
این فناوری برای برش طیف گسترده‌ای از فلزات، از جمله فولاد، استیل و آلومینیوم کاربرد دارد. از آنجا که جداسازی ماده با جریان آب و ساینده انجام میشود، گرمای قابل‌توجهی در لبه برش ایجاد نمیشود و ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) شکل نمی‌گیرد. به همین دلیل، واترجت برای قطعاتی که نسبت به تغییرات حرارتی حساس‌اند یا حفظ خواص موضعی آنها اهمیت دارد، گزینه مناسبی است.
امکان اجرای مسیرهای مستقیم و پیچیده نیز از قابلیت‌های این روش محسوب میشود. اما سرعت برش آن به جنس و ضخامت قطعه وابسته است و همچنین مصرف آب، ساینده و نگهداری تجهیزات در هزینه نهایی نقش دارند. در قطعات ضخیم نیز ممکن است سطح برش در بخش‌های مختلف کاملاً یکسان نباشد و اندکی شیب پیدا کند.
برش گیوتین
گیوتین یکی از روشهای مکانیکی برش ورق است. در این دستگاه، ورق میان تیغه ثابت و تیغه متحرک قرار می‌گیرد. با حرکت تیغه متحرک و اعمال نیروی برشی، ورق در امتداد خط موردنظر جدا میشود.
این روش برای ایجاد برش‌های مستقیم و موازی روی ورق‌های فلزی کاربرد دارد. ظرفیت دستگاه، جنس تیغه و مشخصات ورق تعیین میکنند که چه ضخامت و ابعادی قابل پردازش است. در کارگاه‌های ورق‌کاری، از برش گیوتین برای آماده‌سازی ورق‌ها در اندازه‌های مشخص و برش‌های تکراری استفاده میشود.
این روش امکان ایجاد مسیرهای منحنی یا طرح‌های پیچیده را ندارد؛ بنابراین، زمانی انتخاب مناسبی است که قطعه به برش مستقیم نیاز داشته باشد. تنظیم فاصله تیغه‌ها و وضعیت نگهداری آنها نیز در جلوگیری از ایجاد پلیسه و تغییر شکل لبه اهمیت دارد.
برش اره‌ای فلزات
در برش اره‌ای، دندانه‌های تیغه با حرکت پیوسته روی قطعه، ماده را جدا میکنند. اره نواری و اره دیسکی دو نمونه رایج این تجهیزات هستند. تفاوت آنها به شکل تیغه، نوع حرکت و ظرفیت دستگاه مربوط میشود.
اره نواری معمولا برای برش میلگرد، لوله، پروفیل و مقاطع فلزی به کار می‌رود. اره دیسکی نیز در برخی از خطوط تولید، برای برش قطعات با ابعاد مشخص و تکرارپذیری مناسب استفاده میشود. در این روش، قطعه باید به درستی مهار شود تا هنگام برش جابه‌جا نشود.
جنس و گام دندانه‌های تیغه، سرعت حرکت و میزان پیشروی، بر کیفیت سطح برش و عمر ابزار اثر می‌گذارند. برخلاف روش گیوتین که برای جداسازی ورق در یک خط مستقیم طراحی شده است، روش اره برای کوتاه کردن و برش مقاطع فلزی مانند لوله و پروفیل کاربرد بیشتری دارد.
برش پانچ
در برش پانچ، سنبه و ماتریس با اعمال نیروی مکانیکی، بخشی از ورق را جدا میکنند. سنبه به سمت ماتریس حرکت کرده و با عبور از ورق، سوراخ یا شکل مورد نظر را ایجاد میکند. ابعاد و فرم قطعه برش خورده به شکل ابزار وابسته است.
پانچ برای ایجاد سوراخ‌های متعدد، شیارها و فرم‌های تکراری روی ورق‌های فلزی کاربرد دارد. در خطوط تولیدی که تعداد زیادی قطعه با الگوی یکسان ساخته میشود، استفاده از ابزار مناسب پانچ زمان اجرای هر قطعه را کاهش می‌دهد.
محدودیت اصلی این روش به ابزار مورد نیاز برای هر شکل مربوط است. اگر هندسه قطعه تغییر کند، باید سنبه و ماتریس را تعویض کرد. برش پانچ از نظر نحوه تولید جزئیات تکراری با لیزر تفاوت دارد؛ لیزر مسیر را با پرتو دنبال میکند، اما پانچ به ابزار فیزیکی متناسب با شکل مورد نیاز وابسته است. برای شناخت محصولاتی که با این فرایند تولید میشوند، مطلب ورق پانچ چیست را بخوانید.
برش وایرکات (Wire EDM)
وایرکات یکی از روشهای ماشین‌کاری با تخلیه الکتریکی است. در این فناوری، یک سیم نازک و رسانا با فاصله‌ای بسیار کم از قطعه فلزی حرکت میکند. جریان برق بین سیم و قطعه، جرقه‌های متوالی ایجاد میکند. حرارت این جرقه‌ها بخش‌های کوچکی از فلز را ذوب میکند و به‌تدریج مسیر برش شکل می‌گیرد. مایع دی‌الکتریک نیز به کنترل جرقه‌ها و خارجکردن ذرات فلز از محل برش کمک میکند.
وایرکات برای برش فلزات رسانای الکتریکی، از جمله فولادهای سخت‌کاری‌شده و آلیاژهای مورد استفاده در قالب‌سازی کاربرد دارد. این روش امکان ساخت شیارها و پروفیل‌های پیچیده با دقت بالا را فراهم میکند و در تولید قالبها، ابزارها و قطعات دقیق به کار می‌رود.
در مقایسه با روش‌هایی مانند لیزر و پلاسما، وایرکات معمولا سرعت پایین‌تری دارد و برای تولید انبوه قطعات ساده انتخابی اقتصادی نیست. همچنین، رسانا بودن قطعه شرط اصلی انجام این فرایند است. تفاوت مهم آن با روش لیزر در سازوکار حذف ماده است: وایرکات از تخلیه الکتریکی استفاده میکند، اما لیزر انرژی پرتو نور را به سطح قطعه منتقل میکند.
مقایسه انواع روشهای برشکاری فلزات
روشهای برشکاری از نظر نوع مواد قابل پردازش، دقت، هندسه قابل اجرا و اثر حرارتی یکسان نیستند. جدول زیر نمایی کلی از تفاوت آنها ارائه می‌دهد. توجه داشته باشید که دقت‌های ذکر شده نسبی هستند و مقدار واقعی به مشخصات دستگاه مورد نظر، جنس، ضخامت و تنظیمات فرایند بستگی دارد.
|
روش |
فلزات قابل برش |
دقت نسبی |
شکل برش |
اثر حرارتی |
|
لیزر |
فولاد، استیل، آلومینیوم و برخی فلزات دیگر با تجهیزات مناسب |
بالا |
مستقیم و پیچیده |
دارد؛ معمولاً محدود به ناحیه نزدیک برش |
|
پلاسما |
فلزات رسانای الکتریکی مانند فولاد، استیل و آلومینیوم |
متوسط تا بالا، وابسته به تجهیزات |
مستقیم و پیچیده |
دارد |
|
هواگاز |
عمدتاً فولاد کربنی و برخی فولادهای کم‌آلیاژ |
متوسط |
مستقیم و منحنی |
دارد |
|
واترجت ساینده |
طیف گسترده‌ای از فلزات |
بالا، وابسته به شرایط |
مستقیم و پیچیده |
ناحیه متأثر از حرارت قابل‌توجه ایجاد نمیکند |
|
گیوتین |
ورق‌های فلزی در محدوده ظرفیت دستگاه |
بالا در برش مستقیم |
مستقیم |
ندارد |
|
اره |
میلگرد، لوله، پروفیل و سایر مقاطع |
وابسته به دستگاه و تیغه |
عمدتاً برش مقطع |
گرمایش اصطکاکی ممکن است |
|
پانچ |
ورق‌های فلزی متناسب با ظرفیت دستگاه و ابزار |
بالا در تولید تکراری |
وابسته به شکل ابزار |
ندارد |
|
وایرکات |
فلزات رسانای الکتریکی |
بسیار بالا در کاربردهای مناسب |
مستقیم و پیچیده |
دارد؛ اما اثر آن موضعی است |
این مقایسه نشان می‌دهد که رتبه‌بندی مطلق روش‌ها از نظر دقت یا کیفیت برش قابل اتکا نیست. این به آن معناست که نمیتوان یک روش را در همه شرایط دقیق‌تر یا باکیفیت‌تر از روشهای دیگر دانست. برای مثال، لیزر و وایرکات هر دو برای برش‌های دقیق به کار می‌روند، اما کاربرد و نوع قطعاتی که برش می‌دهند متفاوت است. همچنین، برای برش قطعات ضخیم، انتخاب بین پلاسما و هواگاز به جنس فلز و میزان دقت و کیفیت لبه موردنیاز بستگی دارد.
تفاوت برشکاری سرد و گرم فلزات چیست؟
تفاوت اصلی برشکاری سرد و گرم به نحوه جدا شدن فلز برمی‌گردد. در روشهای گرم، حرارت باعث ذوب یا اکسید شدن فلز و ایجاد مسیر برش میشود؛ اما در روشهای سرد، فلز بدون ذوب‌شدن و با نیروی مکانیکی یا جریان ساینده جدا میشود.
برشکاری سرد
در برشکاری سرد، فلز با استفاده از ابزار یا نیروی مکانیکی بریده میشود. گیوتین، پانچ، اره و واترجت از روشهای این گروه هستند. در این فرایندها، برای جدا کردن فلز نیازی به ذوب‌کردن آن نیست.
از مزیت‌های این روش‌ها، جلوگیری از ایجاد ناحیه متاثر از حرارت است؛ مخصوصا در واترجت که برش بدون ایجاد حرارت قابل‌توجه انجام میشود. البته روشهای مکانیکی میتوانند موجب ایجاد پلیسه، تنش یا تغییر شکل در لبه قطعه شوند. بنابراین، برش سرد لزوما به معنای حفظ کامل وضعیت اولیه لبه نیست.
برشکاری گرم
در برشکاری گرم، حرارت عامل اصلی جدا کردن فلز است. در روش‌هایی مانند لیزر و پلاسما، فلز در مسیر برش ذوب میشود؛ و هواگاز نیز با استفاده از واکنش اکسیژن با فلز داغ، برش را پیش می‌برد. این فرایندها، بخشی از فلز اطراف مسیر برش را نیز تحت تاثیر قرار دهند.
تفاوت برش سرد و گرم در کیفیت قطعه
در روشهای حرارتی، گرمای ایجاد شده هنگام برش ممکن است روی فلز اطراف محل برش هم اثر بگذارد و خواصی مانند سختی یا ساختار آن را تغییر دهد. به این قسمت که گرم شده اما ذوب نشده است، ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) می‌گویند. البته میزان این تغییرات به جنس و ضخامت فلز و روش برش بستگی دارد.
این تفاوت زمانی مهم است که قطعه بعد از برش باید جوشکاری، خم‌کاری یا ماشین‌کاری شود. اگر حفظ خواص فلز در اطراف لبه برش اهمیت دارد، واترجت گزینه مناسبی است؛ چون بدون استفاده از حرارت، فلز را جدا میکند. اما در روشهای مکانیکی نیز ممکن است لبه قطعه دچار پلیسه یا تغییر شکل شود؛ بنابراین کیفیت برش فقط به حرارتی یا مکانیکی بودن روش بستگی ندارد.
بهترین روش برشکاری برای انواع فلزات چیست؟
جنس فلز یکی از عوامل اصلی در انتخاب روش برش است؛ زیرا خواصی مانند رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی، ترکیب شیمیایی و رفتار فلز در برابر حرارت” عملکرد دستگاه را تغییر دهند. به همین دلیل، روشی که برای فولاد کربنی مناسب است، الزاماً برای استیل، آلومینیوم یا مس بهترین انتخاب نیست.
بهترین روش برش فولاد کربنی
برای برش فولاد کربنی می‌توان از لیزر، پلاسما، هواگاز و روشهای مکانیکی استفاده کرد. اگر قطعه ورقی و دارای جزئیات ظریف باشد، لیزر گزینه‌ای قابل بررسی است. برای صفحات با ضخامت متوسط و بیشتر، پلاسما از نظر سرعت و هزینه مناسب میباشد. هواگاز بیشتر برای فولادهای کربنی ضخیم کاربرد دارد و گیوتین برای برش مستقیم ورق‌هایی انتخاب میشود که در محدوده ظرفیت دستگاه قرار دارند.
بهترین روش برش استیل
استیل را می‌توان با لیزر، پلاسما، واترجت و برخی روشهای مکانیکی برش داد. انتخاب میان این گزینه‌ها به ضخامت، کیفیت لبه و حساسیت قطعه به تغییرات حرارتی بستگی دارد. اگر حفظ وضعیت حرارتی لبه اهمیت داشته باشد، واترجت گزینه مناسبی است؛ درحالیکه برای ساخت قطعات ورقی دقیق، لیزر نیز کاربرد گسترده‌ای دارد.
توجه داشته باشید که در برش استیل، آلودگی سطحی ناشی از ابزار یا تماس با مواد نامناسب نیز باید کنترل شود؛ مخصوصا اگر ظاهر سطح یا مقاومت به خوردگی قطعه اهمیت دارد. برای استعلام قیمت ورق استیل کلیک کنید.
بهترین روش برش آلومینیوم
آلومینیوم رسانایی حرارتی بالایی دارد و گرما را به سرعت در قطعه پخش میکند. به همین دلیل، انتخاب تنظیمات دستگاه در برش حرارتی آن اهمیت زیادی دارد. لیزرهای مناسب آلومینیوم، واترجت، اره و گیوتین از گزینه‌های قابل بررسی هستند. برای ورق‌های دارای طرح پیچیده، لیزر مناسب دقت مورد نیاز را فراهم میکند؛ اما در برش مستقیم یا آماده‌سازی مقاطع، روشهای مکانیکی نیز کاربرد دارند. برای استعلام قیمت ورق آلومینیوم کلیک کنید.
بهترین روش برش مس و برنج
مس و برنج به دلیل ویژگی‌های حرارتی و نوری خود، به تجهیزات دقیق نیاز دارند. علت آن است که مس رسانایی حرارتی بالایی دارد؛ در نتیجه، بخشی از حرارت به‌جای متمرکز ماندن در محل برش، به اطراف منتقل میشود. از طرف دیگر، بازتاب بخشی از پرتو لیزر توسط این فلزات میتواند بر میزان انرژی جذب‌شده و عملکرد برش تأثیر بگذارد.
از اینرو، برای برش این فلزات می‌توان از لیزرهای سازگار با ماده، واترجت و روشهای مکانیکی استفاده کرد. انتخاب نهایی به ضخامت، شکل قطعه و قابلیت دستگاه بستگی دارد؛ بنابراین، نمیتوان یک روش را برای تمام ضخامت‌ها و کاربردهای مس و برنج مناسب دانست.
|
جنس فلز |
روشهای قابل بررسی |
معیار اصلی انتخاب |
|
فولاد کربنی |
لیزر، پلاسما، هواگاز و گیوتین |
ضخامت و دقت مورد نیاز |
|
استیل |
لیزر، پلاسما، واترجت و روشهای مکانیکی |
کیفیت لبه و حساسیت به اثر حرارتی |
|
آلومینیوم |
لیزر مناسب، واترجت، اره و گیوتین |
ضخامت، کیفیت سطح و تنظیمات دستگاه |
|
مس |
لیزر مناسب، واترجت و روشهای مکانیکی |
تجهیزات سازگار و ویژگی‌های حرارتی |
|
برنج |
لیزر مناسب، واترجت و روشهای مکانیکی |
ضخامت و هندسه قطعه |
ضخامت فلز چه تاثیری بر انتخاب روش برشکاری دارد؟
هر دستگاه برش، بسته به نوع فناوری و توان خود، میتواند فلز را تا ضخامت مشخصی برش دهد. البته این ظرفیت برای همه فلزات یکسان نیست؛ چون برش دو قطعه با ضخامت برابر، اما از جنس‌های متفاوت، معمولا به زمان و انرژی متفاوتی نیاز دارد. با افزایش ضخامت نیز معمولا سرعت برش کمتر میشود و حفظ کیفیت لبه دشوارتر خواهد بود.
در برش ورق‌های نازک، جلوگیری از تغییر شکل و ایجاد لبه‌های دقیق اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل، برش لیزری برای ورق‌هایی که به دقت بالا یا طرح‌های پیچیده نیاز دارند، انتخاب مناسبی است. اگر برش مستقیم و بدون پیچیدگی هندسی مدنظر باشد، گیوتین هم گزینه خوبی میباشد.
برای قطعات ضخیم‌تر، باید توان دستگاه و قابلیت آن برای برش جنس مورد نظر بررسی شود. هر یک از روشهای برش لیزری، پلاسما و هواگاز محدودیت‌های خاص خود را دارند و واترجت نیز با افزایش ضخامت، ممکن است کندتر عمل کند یا کیفیت برش آن تغییر کند. بنابراین، فقط توجه به اینکه دستگاه قابلیت برش فلزات ضخیم را دارد، برای انتخاب کافی نیست؛ باید مطمئن شد که میتواند فلز مورد نظر را با ضخامت مشخص و کیفیت مورد نیاز برش دهد یا خیر.
|
شرایط قطعه |
روشهای قابل بررسی |
دلیل انتخاب |
|
ورق نازک با شکل برش پیچیده |
لیزر |
دقت بالا در برش و اجرای طرح‌های ظریف |
|
ورق نازک با برش مستقیم و تعداد زیاد |
گیوتین |
سرعت بالا در برش‌های مستقیم و تکراری |
|
ورق فولادی ضخیم |
پلاسما یا هواگاز |
توانایی برش ورق‌های ضخیم با تجهیزات مناسب |
|
قطعه ضخیم که نباید در اثر حرارت تغییر کند |
واترجت |
برش بدون ایجاد حرارت قابل‌توجه در قطعه |
|
قطعه فلزی رسانا با شکل پیچیده و جزئیات دقیق |
وایرکات |
امکان ایجاد برش‌های بسیار دقیق و پیچیده |
توجه داشته باشید که محدوده عددی ضخامت قابل برش باید از کاتالوگ یا مشخصات فنی دستگاه استخراج شود. درج یک بازه ثابت برای تمام دستگاه‌های لیزر، پلاسما یا واترجت بدون توجه به جنس فلز و توان تجهیزات، مقایسه دقیقی به دست نمی‌دهد.
تفاوت برشکاری CNC با روشهای معمولی چیست؟
CNC مخفف عبارت Computer Numerical Control و به معنای «کنترل عددی رایانهای» است. CNC به‌خودی‌خود روش برش فلز نیست؛ بلکه سیستمی است که حرکت دستگاه را بر اساس یک برنامه مشخص کنترل میکند.
در این سیستم، ابتدا طرح قطعه با نرم‌افزار آماده میشود. سپس اطلاعات مربوط به مسیر برش به دستگاه منتقل میشود و کنترلر، حرکت ابزار یا هد برش را طبق همان برنامه هدایت میکند. به این ترتیب، دستگاه میتواند قطعه را با ابعاد و شکل موردنظر تولید کند.
دستگاه‌های لیزر، پلاسما و واترجت میتوانند به سیستم CNC مجهز باشند. بنابراین، وقتی از برش لیزری CNC یا برش پلاسما CNC صحبت می‌کنیم، منظور استفاده از سیستم کنترل رایانهای برای هدایت دستگاه برش است؛ نه یک روش برش جداگانه.
تفاوت CNC با کنترل دستی در نحوه هدایت دستگاه است. در روش دستی، اپراتور حرکت ابزار را کنترل میکند؛ اما در CNC، دستگاه مسیر از پیش تعیین‌شده را اجرا میکند. این قابلیت برای برش طرح‌های پیچیده و تولید تعداد زیادی قطعه با ابعاد یکسان اهمیت دارد.
چه عواملی بر دقت و کیفیت برش فلزات تأثیر می‌گذارند؟
کیفیت برش فقط به صاف یا زبر بودن لبه محدود نمیشود. ابعاد نهایی قطعه، میزان انحراف از اندازه طراحی‌شده، وضعیت سطح برش و تغییرات ایجادشده در مجاورت آن نیز باید بررسی شوند. مهم‌ترین معیارهای ارزیابی عبارت‌اند از:
جنس و ضخامت فلز
خواص فیزیکی و شیمیایی فلز بر نحوه واکنش آن به نیروی مکانیکی یا انرژی حرارتی اثر می‌گذارد. ضخامت نیز بر میزان انرژی موردنیاز، سرعت برش و شکل‌گیری لبه تأثیر دارد. به همین دلیل، تنظیماتی که برای یک جنس یا ضخامت مناسب‌اند، برای قطعه‌ای دیگر میتوانند مناسب نباشند.
نوع دستگاه و تنظیمات
توان لیزر، جریان پلاسما، فشار و ترکیب گاز، سرعت حرکت هد، فاصله نازل و وضعیت ابزار از جمله پارامترهای مؤثر بر کیفیت هستند. در روشهای مکانیکی نیز تیزی تیغه، فاصله ابزارها، سرعت حرکت و نحوه مهار قطعه اهمیت دارند. تنظیم نامناسب هر کدام از این موارد، باعث افت کیفیت یا افزایش نیاز به اصلاح لبه میشود.
عرض برش و تلرانس ابعادی
عرض برش یا Kerf به مقدار ماده‌ای گفته میشود که در مسیر حرکت ابزار از قطعه حذف میشود. این مقدار در طراحی مسیر و تعیین ابعاد نهایی اهمیت دارد؛ زیرا اگر در محاسبات لحاظ نشود، اندازه قطعه تولید شده با نقشه تفاوت خواهد داشت.
تلرانس نیز محدوده انحراف مجاز از ابعاد اسمی قطعه است. برای مثال، اگر نقشه یک قطعه ابعادی مشخص با تلرانس معین داشته باشد، قطعه نهایی باید در همان محدوده مجاز قرار بگیرد. هرچه تلرانس محدودتر باشد، توانایی دستگاه و دقت تنظیمات اهمیت بیشتری پیدا میکند.
کیفیت لبه و پلیسه
کیفیت لبه برش به میزان صاف و یکنواخت بودن سطح و وجود زائده‌های اضافی بستگی دارد. پلیسه به بخش‌های نازک و اضافی فلز گفته میشود که هنگام برش در لبه قطعه باقی می‌مانند. مقدار آن نیز به روش برش، وضعیت ابزار و نحوه اجرای عملیات وابسته است.
پلیسه میتواند مانع قرارگیری صحیح قطعات در کنار یکدیگر یا ایجاد اتصال مناسب در جوشکاری شود؛ به همین دلیل، پیش از مونتاژ یا جوشکاری باید برطرف شود. بنابراین هنگام انتخاب روش برش، باید میزان صافی مورد نیاز لبه و مقدار پرداختی را که پس از برش می‌توان انجام داد، در نظر گرفت.
ناحیه متاثر از حرارت
در روشهای حرارتی، گرمای برش ممکن است به بخش‌های اطراف محل برش نیز منتقل شود. این قسمت‌ها ذوب نمی‌شوند، اما گرم و سپس سرد میشوند و ممکن است سختی یا ساختارشان تغییر کند. به این بخش، ناحیه متأثر از حرارت گفته میشود. میزان این تغییرات به جنس و ضخامت فلز و شرایط برش بستگی دارد. اگر حفظ خواص فلز در اطراف لبه برش اهمیت داشته باشد، باید تاثیر حرارت بر قطعه را پیش از انتخاب روش برش در نظر گرفت.
|
معیار کیفیت |
مفهوم |
|
تلرانس |
محدوده انحراف مجاز از ابعاد اسمی قطعه |
|
Kerf |
عرض ماده حذف‌شده در مسیر برش |
|
زبری لبه |
میزان ناهمواری سطح ایجاد شده در محل برش |
|
پلیسه |
ماده اضافی باقی‌مانده در لبه قطعه |
|
HAZ |
ناحیه‌ای از فلز که تحت تاثیر حرارت برش قرار گرفته است |
|
عمودبودن لبه |
میزان انحراف سطح برش از زاویه عمود موردنظر |
مزایا و معایب روشهای برشکاری فلزات
هر روش برشکاری در شرایط مشخصی عملکرد مطلوبی دارد و در مقابل، محدودیت‌هایی نیز به همراه می‌آورد. مقایسه زیر مزیت شاخص و محدودیت اصلی هر فناوری را نشان می‌دهد؛ این موارد جایگزین بررسی مشخصات دستگاه و شرایط واقعی پروژه نیستند:
|
روش |
مزیت اصلی |
محدودیت اصلی |
|
لیزر |
دقت مناسب و قابلیت اجرای طرح‌های پیچیده |
هزینه تجهیزات و محدودیت ظرفیت وابسته به توان و جنس |
|
پلاسما |
سرعت مناسب در بسیاری از کاربردهای صنعتی |
ایجاد اثر حرارتی و وابستگی کیفیت لبه به تنظیمات |
|
هواگاز |
قابلیت برش قطعات ضخیم فولاد کربنی |
محدودیت جنس قابل برش و اثر حرارتی گسترده‌تر |
|
واترجت |
برش بدون ایجاد ناحیه متأثر از حرارت قابل‌توجه |
هزینه مواد مصرفی و سرعت وابسته به ضخامت |
|
گیوتین |
سرعت و تکرارپذیری در برش مستقیم ورق |
ناتوانی در اجرای خطوط منحنی و طرح‌های پیچیده |
|
اره |
قابلیت برش انواع مقاطع مانند لوله و پروفیل |
محدودیت در اجرای جزئیات و مسیرهای پیچیده |
|
پانچ |
سرعت مناسب برای ایجاد شکل‌های تکراری |
نیاز به ابزار متناسب با فرم موردنظر |
|
وایرکات |
دقت بالا در ساخت قطعات رسانای پیچیده |
سرعت پایین‌تر و هزینه بالاتر در بسیاری از کاربردها |
هزینه برشکاری فلزات چگونه محاسبه میشود؟
هزینه برشکاری فقط به نوع دستگاه محدود نیست و از چند عامل مرتبط با قطعه و شرایط تولید تأثیر می‌گیرد. به همین دلیل، قیمت دو سفارش با روش برش یکسان، ممکن است تفاوت زیادی داشته باشد. مهم‌ترین عوامل مؤثر بر هزینه عبارت‌اند از:
- جنس فلز: نوع ماده بر انتخاب فناوری، ابزار و مواد مصرفی اثر می‌گذارد.
- ضخامت قطعه: ضخامت بیشتر معمولاً به انرژی یا نیروی بالاتر و زمان برش متفاوت نیاز دارد.
- طول مسیر برش: هرچه مسیر طولانی‌تر باشد، زمان اجرای عملیات نیز افزایش پیدا میکند.
- پیچیدگی هندسه: وجود گوشه‌های متعدد، منحنی‌ها و جزئیات ظریف ممکن است سرعت حرکت دستگاه را کاهش دهد.
- تعداد قطعات: در تولید انبوه، هزینه آماده‌سازی و تنظیم دستگاه میان تعداد بیشتری قطعه تقسیم میشود.
- زمان ماشین‌کاری: مدت استفاده از دستگاه یکی از مبناهای محاسبه هزینه در بسیاری از خدمات برش است.
- مواد مصرفی: گاز، اکسیژن، ساینده، سیم الکترود، تیغه و سایر اقلام مصرفی در هزینه نهایی نقش دارند.
- تنظیم و آماده‌سازی دستگاه: آماده‌سازی فایل، تنظیم ابزار و مهار قطعه ممکن است هزینه جداگانه داشته باشد.
- عملیات تکمیلی: پلیسه‌گیری، سنگ‌زنی، اصلاح لبه یا سایر مراحل پس از برش میتوانند مبلغ سفارش را افزایش دهند.
در سفارش‌های تکی، هزینه‌هایی مثل تنظیم و آماده‌کردن دستگاه فقط برای تولید چند قطعه پرداخت میشوند؛ بنابراین سهم هر قطعه از این هزینه بیشتر است. اما وقتی تعداد قطعات زیاد باشد، همین هزینه بین همه قطعات تقسیم میشود و هزینه هر قطعه کاهش پیدا میکند.
همچنین ممکن است یک روش برش ارزانتر باشد، اما لبه قطعه پس از برش به صاف‌کاری یا پلیسه‌گیری نیاز داشته باشد. در این صورت، هزینه این کارها هم به مبلغ اولیه اضافه میشود. پس برای مقایسه روشهای برش، باید مجموع هزینه برش و آماده‌سازی قطعه را در نظر گرفت. اگر ماده اولیه پروژه ورق فولادی باشد، قیمت ورق فولادی هم بخشی از هزینه سفارش است. علاوه بر قیمت ورق، مقدار دورریز آن هنگام برش و هزینه آماده‌سازی قطعات نیز بر هزینه نهایی تاثیر می‌گذارند.
چگونه بهترین روش برشکاری فلزات را انتخاب کنیم؟
برای انتخاب روش برش، ابتدا باید مشخص کنید قطعه چه ویژگی‌هایی دارد و بعد از برش قرار است چه استفاده‌ای از آن شود. این پنج مورد به شما کمک میکنند گزینه‌های مناسب را محدود کنید:
۱. جنس و ضخامت فلز را مشخص کنید.
ابتدا ببینید قطعه از چه فلزی ساخته شده و چه ضخامتی دارد. همه دستگاه‌های برش برای تمام فلزات و ضخامت‌ها مناسب نیستند. برای مثال، دستگاهی که ورق نازک را به‌خوبی برش می‌دهد، لزوما برای برش ورق ضخیم مناسب نیست.
۲. شکل برش موردنظر را در نظر بگیرید.
اگر فقط به برش‌های صاف و مستقیم نیاز دارید، گیوتین گزینه مناسبی است. اما برای برش منحنی، ایجاد سوراخ یا اجرای طرح‌های پیچیده باید سراغ روش‌هایی مثل لیزر یا پلاسما بروید.
۳. میزان دقت ابعاد و تمیزی لبه را مشخص کنید.
آیا قطعه باید دقیقا با اندازه مشخصی تولید شود؟ آیا قرار است لبه‌های آن بدون زائده و ناهمواری باشند؟ پاسخ این پرسش‌ها در انتخاب دستگاه مؤثر است؛ چون همه روش‌ها دقت و کیفیت لبه یکسانی ندارند.
۴. تعداد قطعات مورد نیاز را مشخص کنید.
اگر فقط چند قطعه سفارش می‌دهید، هزینه آماده‌سازی دستگاه هم در هزینه هر قطعه تأثیر دارد. اما در سفارش‌های پرتعداد، این هزینه بین قطعات بیشتری تقسیم میشود. سرعت دستگاه و امکان تولید قطعات یکسان نیز در سفارش‌های بزرگ اهمیت دارد.
۵. هزینه نهایی را در نظر بگیرید.
هزینه برش تنها مبلغی نیست که باید بپردازید. قیمت ورق، مقدار دور ریز هنگام برش و هزینه کارهایی مثل پلیسه‌گیری و صاف‌کردن لبه‌ها هم بر مبلغ نهایی تاثیر می‌گذارند. بنابراین، روشی را انتخاب کنید که هزینه تولید قطعه آماده استفاده در آن مناسب‌تر باشد.
در نهایت باید بدانید که این موارد نقطه شروع انتخاب هستند و نمیتوان برای همه قطعات یک معیار ثابت انتخاب را پیشنهاد کرد. برای مثال، در برش ورق فولادی ضخیم، هم پلاسما و هم هواگاز گزینه‌های مناسبی هستند؛ اما اگر تمیزی لبه یا میزان تاثیر حرارت بر فلز اهمیت داشته باشد، ممکن است یکی از این دو روش انتخاب بهتری باشد. در نهایت، روش مناسب به جنس و ضخامت ورق، شکل برش و کاربرد قطعه بستگی دارد.
جمع بندی
روشهای برشکاری فلزات از نظر سازوکار، جنس قابل پردازش، دقت، کیفیت لبه و هزینه با یکدیگر تفاوت دارند. لیزر، پلاسما و هواگاز از روشهای حرارتی هستند؛ گیوتین، اره و پانچ با نیروی مکانیکی کار میکنند و واترجت و وایرکات نیز برای کاربردهای خاصی به کار می‌روند. هر یک از این فناوری‌ها محدوده عملکرد مشخصی دارند و انتخاب آنها باید با توجه به ویژگی‌های قطعه انجام شود.
برای انتخاب روش برش مناسب، شناخت جنس و ضخامت ورق اولین قدم است. در پیوان می‌توانید مشخصات و قیمت انواع ورق فولادی را بررسی کنید و با در نظر گرفتن نیاز پروژه، ماده اولیه مناسب را انتخاب کنید. برای اطلاع از موجودی و دریافت راهنمایی درباره خرید ورق مورد نیاز، با کارشناسان پیوان تماس بگیرید.
