انواع برشکاری فلزات | فلزات به واسطه ویژگی‌های منحصربه‌فردی نظیر انعطاف‌پذیری بالا، قابلیت تغییر شکل‌پذیری و توانایی شکل‌دهی به اشکال و فرم‌های پیچیده، از جمله متریال اولیه اساسی و پرکاربرد در صنایع مختلف محسوب می‌شوند.
پیش از ورود فلزات به فرایندهای تولیدی، تغییر در ابعاد، اندازه و شکل آن‌ها ضروری است. به همین منظور، فرایندهای مختلفی برای برش و آماده‌سازی فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از این روش‌ها به دلیل هزینه‌های بالا و محدودیت‌های عملیاتی، کاربردهای محدودی دارند و استفاده از آن‌ها در بسیاری از موارد اقتصادی یا عملی نیست.
برش لیزری به‌عنوان یکی از فناوریهای نوین و پیشرفته، امکان برش دقیق و سریع فلزات و غیر فلزات را فراهم می‌آورد. این تکنیک با استفاده از انرژی متمرکز لیزر، نه تنها قابلیت برش با دقت میکرومتری را فراهم می‌سازد، بلکه مزیت‌های قابل‌توجهی در کاهش هزینه‌های تولید و افزایش کیفیت قطعات نهایی نیز دارد.
در این مقاله، علاوه بر معرفی روش‌های مختلف برش فلزات، به بررسی مزایا، ویژگی‌ها، محدودیت‌ها، کاربردها و انواع برشکاری فلزات پرداخته خواهد شد. هدف این است که با ارائه تحلیلی جامع، دانشجویان و پژوهشگران حوزه مهندسی متریال و مکانیک بتوانند درک بهتری از قابلیت‌ها و چالش‌های موجود در این زمینه به دست آورند.
معرفی انواع برشکاری فلزات
|
نوع برش |
مزایا |
معایب |
کاربردها |
|
برش لیزری |
دقت بالا، سرعت زیاد، کیفیت برش عالی، کاهش ضایعات |
محدودیت در ضخامت فلز، هزینه بالا |
برش قطعات دقیق در صنایع مختلف |
|
برش پلاسما |
مناسب برای فلزات ضخیم، سرعت بالا، هزینه کمتر |
کیفیت پایین‌تر نسبت به لیزر، ایجاد گرما زیاد |
برش فلزات ضخیم در صنایع سنگین |
|
برش واترجت |
عدم تاثیر حرارتی، برش تمیز، مناسب برای مواد حساس |
هزینه بالا، سرعت کمتر نسبت به دیگر روش‌ها |
برش مواد حساس به گرما و چندلایه |
|
قیچی کردن |
ساده و ارزان، مناسب برای ورق‌های بزرگ |
دقت پایین، محدود به برش‌های ساده |
برش اولیه ورق‌های بزرگ |
|
فرزکاری |
ایجاد سطوح پیچیده، دقت بالا در ماشین‌کاری |
کندی در مقایسه با برش‌های نوین |
ساخت قطعات دقیق و پیچیده |
|
سنگ‌زنی |
دقت بسیار بالا، کیفیت سطحی عالی |
زمان‌بر، هزینه بالا برای دقت بسیار زیاد |
پایان‌کاری قطعات حساس |
|
برش اره‌ای |
مقاوم و قابل اطمینان، مناسب برای شکل‌های مختلف |
سرعت کمتر، مناسب نبودن برای برش‌های دقیق |
برش‌های ساده و مقاوم |
برش لیزری
برش لیزر فلزات به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوریهای نوین در صنعت محسوب می‌شود. در این تکنولوژی، فلزات با استفاده از گرما و انرژی متمرکز حاصل از پرتو لیزر برش داده می‌شوند؛ این فرایند بدون تماس مستقیم انجام شده و در نتیجه، خطر آلودگی سطح فلز از طریق تماس با سایر متریال یا تجهیزات به حداقل می‌رسد.
فناوری برش لیزری در مقایسه با سایر تکنیک‌های برش، از بهره‌وری بالاتری برخوردار است، به‌گونه‌ای که مصرف انرژی کمتری داشته و فرایند برش با سرعت و دقت بسیار بیشتری انجام می‌شود. علاوه بر این، این تکنولوژی تضمین می‌کند که هیچ‌گونه تاب‌خوردگی یا اعوجاج در ساختار فلز ایجاد نشده و برشی یکنواخت و تمیز از ابتدا تا انتهای عملیات به‌دست آید.
عملکرد دستگاه‌های برش لیزری به این صورت است که ابتدا جریان لیزر یک سوراخ بسیار کوچک روی سطح فلز ایجاد می‌کند و سپس بر اساس طرح تعریف‌شده، فرایند برش ادامه می‌یابد. این دستگاه به دلیل بهره‌گیری از فناوری پیشرفته لیزر، امکان اجرای برش‌های پیچیده و دقیق را با حفظ کیفیت بالا فراهم می‌آورد.
یکی از مزیت‌های بارز دستگاه برش لیزری فلزات، عدم نیاز به دخالت نیروی انسانی در فرایند اجرایی است. با وارد کردن طرح‌های پیچیده در نرم افزار لیزر، عملیات برش با دقت و سرعت بالا انجام می‌شود. این ویژگی علاوه بر کاهش خطاهای انسانی، منجر به کاهش هزینه‌های تولیدی و افزایش بهره‌وری متریال اولیه نیز می‌شود.
عملکرد لیزر برش فلزات: برش ذوب با دمیدن گاز پرفشار
در دستگاه برش لیزری با دمیدن گاز پرفشار، پرتوی لیزری تولید شده توسط سورس لیزر فایبر به‌طور موضعی دمای ماده را تا نقطه ذوب افزایش می‌دهد. سپس بلافاصله با استفاده از جریان پرفشار یک گاز (مانند هوا)، متریال مذاب از سطح متریال جدا می‌شود. این تکنیک از جمله فناوریهای پیشرفتهای است که امکان برش دقیق و سریع فلزات را فراهم می‌سازد.
در این فناوری نیازی به افزایش دما بیش از نقطه ذوب ماده نیست؛ این امر منجر به کاهش مصرف انرژی دستگاه برش می‌شود و بهره‌وری انرژی را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. به همین دلیل، این تکنولوژی اغلب برای برش فلزات مختلف به کار می‌رود و مزیت‌هایی نظیر کاهش مصرف انرژی و افزایش دقت در فرایند برش را به همراه دارد.
نکته‌ای که باید مورد توجه قرار گیرد این است که هر کدام از تکنولوژی‌های برش فلزات برای برخی کاربردها مناسب‌تر هستند. برای مثال، برش لیزری ورق آهن به دلیل دقت بالا و کیفیت برش، گزینه‌ای مناسب برای ورق‌های فلزی با ضخامت کم تا متوسط است؛ با این حال، در مواردی که ضخامت ورق افزایش می‌یابد، این تکنولوژی ممکن است کارایی مطلوبی نداشته باشد و فناوری‌هایی مانند برش پلاسما به دلیل توان بالاتر برای این منظور توصیه می‌شود.
برش پلاسما
برش پلاسما به‌عنوان یکی از تکنولوژی‌های پیشرفته برای برش فلزات، از جریانی متمرکز از گاز یونیزه‌شده یا پلاسما بهره می‌گیرد. در این فناوری، پلاسما با سرعت و دمای بسیار بالا به‌وسیله یک نازل به سمت محل برش هدایت می‌شود.
پلاسما که در این فرایند به‌صورت گاز یونیزه‌شده با انرژی بالا عمل می‌کند، به‌محض تماس با سطح فلزی، موجب ذوب شدن آن می‌گردد. در ادامه، فلز مذاب با استفاده از جریان گاز خروجی از نازل به سرعت از محل برش خارج می‌شود، که این امر منجر به ایجاد برشی تمیز و دقیق می‌گردد. به‌واسطه دمای بالا و ویژگی‌های منحصر به‌فرد پلاسما، این تکنولوژی توانایی برش ورق‌های فلزی با ضخامت‌های مختلف و با سرعت بالا را داراست.
برای مطالعه مقاله پارامترهای مهم در کنترل کیفیت برش لیزری فلزات روی لینک کلیک کنید.
برش واترجت
برش واترجت یکی از فناوریهای پیشرفته و بسیار دقیق در فرایند برش فلزات و متریال مختلف است که به جای استفاده از گرما، از جت آب پرقدرت بهره می‌برد. این ویژگی منجر به حذف هرگونه تاثیرات ناشی از گرما بر روی متریال می‌شود و تضمین می‌کند که متریال تحت هیچ‌گونه تغییرات حرارتی ناخواسته قرار نگیرند. در نتیجه، برش حاصل از این تکنولوژی کاملا تمیز و بدون تغییرات ساختاری ناخواسته است.
برش واترجت به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: برش با جت ساینده و واترجت خالص. در برش با جت ساینده، آب با یک ماده ساینده نظیر گرانیت یا ذرات فلزی ترکیب می‌شود تا توان برش بیشتری برای متریال سخت ایجاد کند. این ترکیب، توانایی برش متریال با سختی و ضخامت بالا را فراهم می‌آورد. از سوی دیگر، در دستگاه واترجت خالص، تنها از جت آب با فشار بسیار بالا استفاده می‌شود که معمولا برای برش متریال نرم‌تر و متریال غیرفلزی مناسب است. هر یک از این دو فناوری بسته به نوع ماده و نیازمندی‌های دقیق فرایند، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند.
مطالعه مقاله: مقایسه لیزر CO2 و فایبر را مطالعه کنید.
قیچی کردن
قیچی کردن یکی از روش‌های سنتی برش فلزات است که به دلیل دقت پایین، معمولا برای برش ورق‌های بزرگ فلزی که اغلب به‌صورت رول عرضه می‌شوند، به کار می‌رود. این روش از یک تیغه برش برای ایجاد برش‌های موازی با لبه‌های موجود استفاده می‌کند، اما امکان ایجاد برش در زوایای مختلف نیز وجود دارد. این روش عمدتا برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالا ندارند، مناسب است.
فرزکاری
فرزکاری یکی از روش‌های ماشین‌کاری رایج است که در آن تراشه‌های ماده با استفاده از لبه‌های برشی که به‌صورت چرخشی روی محیط ابزار قرار دارند، از قطعه کار جدا می‌شوند. لبه‌های برشی در هنگام تماس با قطعه کار تراشه‌هایی را ایجاد می‌کنند، در حالی که سایر بخش‌های ابزار در حال حرکت هستند. به همین دلیل، فرزکاری به‌عنوان یک روش برش منقطع در ماشین‌کاری استاندارد شناخته می‌شود و توانایی ایجاد سطوح پیچیده و دقیق را دارد.
سنگ‌زنی
سنگ‌زنی روشی است که برای ماشین‌کاری نهایی قطعات به کار می‌رود و در مواقعی که نیاز به دقت بالا در شکل، ابعاد و کیفیت سطح قطعه کار وجود دارد، استفاده می‌شود. این روش به دلیل توانایی ایجاد دقت چند میکرومتری، معمولا به‌عنوان فرایند پایانی در تولید قطعات حساس به کار می‌رود و تضمین می‌کند که قطعه کار با دقت بسیار بالا و کیفیت سطحی مطلوب به دست آید.
برش اره‌ای
برش اره‌ای یک فرایند نسبتا آهسته اما بسیار مقاوم است که از اره نواری در موقعیت‌های افقی یا عمودی برای برش فلزات استفاده می‌شود. این روش امکان برش متریال با اشکال مختلف را فراهم می‌کند و معمولا در مواردی که نیاز به برش‌های دقیق و صاف نیست، به کار می‌رود. در طی فرایند برش اره‌ای، از یک خنک‌کننده برای کاهش حرارت ناشی از اصطکاک تیغه اره استفاده می‌شود. این امر به افزایش طول عمر تیغه و بهبود کیفیت برش کمک می‌کند.
|
روش برش |
سرعت |
دقت |
هزینه |
کاربرد مناسب |
|
برش لیزری |
بسیار سریع |
بسیار بالا |
بالا |
قطعات با دقت و جزییات بالا |
|
برش پلاسما |
سریع |
متوسط |
متوسط |
فلزات ضخیم و قطعات بزرگ |
|
برش واترجت |
متوسط |
بسیار بالا |
بالا |
مواد حساس به گرما |
|
قیچی کردن |
کند |
پایین |
پایین |
برش‌های اولیه و ساده |
|
فرزکاری |
متوسط |
بالا |
متوسط |
ساخت قطعات پیچیده |
|
سنگ‌زنی |
کند |
بسیار بالا |
بالا |
پایان‌کاری دقیق |
|
برش اره‌ای |
کند |
متوسط |
پایین |
برش‌های ساده و مقاوم |
بیشتر بخوانید: نکات قبل از خرید دستگاه برش لیزر فایبر
تفاوت گاز نیتروژن و گاز اکسیژن در دستگاه لیزر برش فلزات
دستگاه لیزر برش فلزات با استفاده از جریانی قوی از الکترون‌ها که توسط یک منبع با توان بالا تولید می‌شود، پرتوی لیزر را ایجاد می‌کند. این پرتو با توان بالا، به‌عنوان اشعه لیزر شناخته می‌شود و قابلیت تمرکز بر نقطه‌ای خاص از ماده را دارد.
در این فرایند، پرتوی لیزر بر اساس طرح موردنظر بر سطح ورق فلزی تابانده می‌شود. اشعه لیزر با داغ و ذوب کردن ناحیه موردنظر، بدون تماس فیزیکی با سطح، برش را انجام می‌دهد. این فرایند منجر به برشی دقیق و بدون تماس مستقیم می‌شود که در نهایت کیفیت بالایی از برش را تضمین می‌کند.
به دلیل حرارت بالای استفاده‌شده در برش لیزری، ضایعاتی به‌صورت پلیسه از سطح فلز ایجاد می‌شود. برای بهبود کیفیت برش و حذف این ضایعات، از گازهای نیتروژن یا اکسیژن با فشار بالا استفاده می‌شود. هر یک از این گازها ویژگی‌های خاصی را به فرایند برش اضافه می‌کنند. گاز نیتروژن به‌عنوان یک گاز خنثی عمل کرده و از اکسیداسیون سطح جلوگیری می‌کند، که نتیجه آن دستیابی به سطحی صاف و بدون اکسید است. در مقابل، گاز اکسیژن با واکنش شیمیایی باعث افزایش دمای ناحیه برش و سرعت فرایند می‌شود، اما ممکن است اکسیداسیون بیشتری روی سطح رخ دهد.
انتخاب بین نیتروژن و اکسیژن بستگی به نیازهای خاص فرایند، از جمله سرعت برش و کیفیت سطح نهایی، دارد. استفاده از نیتروژن منجر به برش‌هایی با کیفیت سطح بالاتر و بدون اکسیداسیون می‌شود، در حالی که استفاده از اکسیژن می‌تواند به افزایش سرعت برش کمک کند اما ممکن است تاثیراتی بر کیفیت سطح نهایی داشته باشد.
بیشتر بخوانید: فلزات قابل برش با دستگاه لیزر
مزایا و ویژگی‌های انواع برشکاری فلزات
مزایای استفاده از فناوریهای لیزر برای برش فلزات باعث شده است که این فناوری به‌طور گسترده‌ای در صنایع مختلف به کار گرفته شود. در ادامه به برخی از مهم‌ترین ویژگی‌ها و مزایای این تکنولوژی اشاره خواهیم کرد:
- دقت بسیار بالا در برش: استفاده از فناوری لیزر امکان دستیابی به دقتی در سطح میکرون را فراهم می‌آورد که برای تولید قطعات پیچیده و با جزییات بالا ضروری است.
- انعطاف‌پذیری در برش: این تکنولوژی قادر است طیف گسترده‌ای از متریال و اشکال مختلف را بدون نیاز به تغییرات عمده در تنظیمات دستگاه برش دهد.
- کیفیت سطح برش بالا: سطوح برش ایجادشده توسط لیزر معمولا بسیار صاف و بدون نیاز به فرایندهای پرداخت اضافی هستند.
- عدم آسیب به سطح فلز: فرایند بدون تماس لیزری از بروز هرگونه تغییرات مکانیکی ناخواسته یا آسیب به سطح فلز جلوگیری می‌کند.
- امکان برش در تیراژ بالا: توانایی برش سریع و پیوسته، این فناوری را برای تولیدات صنعتی در حجم بالا بسیار مناسب می‌سازد.
- کاهش ضایعات برش: دقت بالا و کاهش ناحیه تاثیر حرارتی باعث کاهش میزان ضایعات و پرت متریال در طول فرایند برش می‌شود.
- هزینه مناسب و مقرون‌به‌صرفه: با توجه به کاهش نیاز به عملیات پس‌پرداخت و سرعت بالای برش، هزینه‌های عملیاتی به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
- سرعت بالا در برش فلزات: توان لیزر در ایجاد حرارت متمرکز باعث افزایش سرعت برش می‌شود، به‌ویژه در مقایسه با روش‌های سنتی.
- امکان برش طرح‌های ظریف: توانایی لیزر در برش طرح‌های بسیار پیچیده و ظریف، این فناوری را به یکی از بهترین گزینه‌ها برای کاربردهای دقیق تبدیل کرده است.
بیشتر بخوانید: مزایای برش لیزری فلزات چیست؟
محدودیت انواع برشکاری فلزات
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های برش لیزری فلزات، ناتوانی آن در برش فلزات با ضخامت‌های بالا است. این محدودیت ناشی از کاهش توان نفوذ اشعه لیزر در متریال ضخیم است، که باعث می‌شود این روش برای ورق‌های فلزی با ضخامت زیاد کمتر کارآمد باشد. به منظور غلبه بر این محدودیت، روش‌های جایگزین مانند برش پلاسما می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند که توانایی بیشتری در برش فلزات ضخیم دارند.
کاربرد انواع برشکاری فلزات در صنایع مختلف
برش لیزری فلزات در صنایع مختلف از جمله صنعت ساختمان به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری برای ساخت درب‌های آهنی، ریل‌های آسانسور، قاب‌های پنجره و المان‌های دکوراتیو مانند پارتیشن‌های فلزی و تابلوهای فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌های برش لیزری مانند دقت بالا و کاهش آسیب به سطح فلز، این فناوری را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تولید قطعات پیچیده و دکوراتیو تبدیل کرده است.
علاوه بر صنعت ساختمان، برش لیزری در صنایع دیگری نظیر خودروسازی و ساخت دستگاه‌ها و ماشین‌آلات نیز کاربرد گسترده‌ای دارد. در این صنایع، برش لیزری برای تولید قطعات بدنه و اجزای مختلف ماشین‌آلات به کار می‌رود، که به دلیل دقت و کیفیت بالای آن، امکان تولید قطعات با جزییات پیچیده و استانداردهای بالای کیفی فراهم می‌شود.
نتیجه‌گیری
برش فلزات به‌عنوان یک گام اساسی در فرآیند تولید، نقش حیاتی در صنایع مختلف دارد. معرفی فناوریهای متنوعی مانند برش لیزری، پلاسما، واترجت و سایر تکنیک‌ها نشان‌دهنده پیشرفتهای چشمگیر در فناوریهای صنعتی است. هر یک از این تکنولوژی‌ها با مزایا و محدودیت‌های خاص خود، برای کاربردهای متنوعی طراحی شده‌اند. فناوری لیزر، به دلیل دقت بالا، کیفیت بی‌نظیر و کاهش هزینه‌ها، جایگاه ویژه‌ای در صنایع پیشرفته یافته است، در حالی که روش‌هایی مانند پلاسما و واترجت برای برش فلزات ضخیم‌تر یا حساس به گرما کاربرد دارند.
با درک ویژگی‌ها و محدودیت‌های هر تکنیک، می‌توان بهترین روش را بر اساس نیازهای پروژه انتخاب کرد و از قابلیت‌های مدرن برای بهبود کیفیت و بهره‌وری بهره‌مند شد. انتخاب مناسب‌ترین روش برش، تضمینی برای افزایش کیفیت نهایی، کاهش هزینه‌ها و ارتقای کارایی در تولیدات صنعتی است. اگر به دنبال انتخاب بهترین انواع برشکاری فلزات برای پروژه‌های خود هستید و می‌خواهید با مشاوره‌ای تخصصی، کارایی و کیفیت محصولاتتان را افزایش دهید، همین حالا با کارشناسان ما از طریق شماره 90 000 480 021 تماس حاصل فرمایید. بهترین فناوری‌ها را با مناسب‌ترین هزینه‌ها برای شما فراهم کرده‌ایم!
مزایای انواع برشکاری فلزات چیست؟
برش لیزر فلزات با دقت بسیار بالا، انعطاف‌پذیری در اجرای انواع طرح‌ها، کیفیت سطح برش بی‌نظیر، عدم ایجاد آسیب به سطح فلز، قابلیت برش در حجم بالا، کاهش چشمگیر ضایعات و هزینه مناسب، یکی از بهترین فناوریهای موجود است.
برش لیزری آهن در صنایع مختلف چه کاربردی دارد؟
در صنایع مختلف، به‌ویژه ساختمان‌سازی، از برش لیزری آهن برای تولید درب‌های آهنی، ریل‌های آسانسور، قاب‌های پنجره و طراحی المان‌های دکوراتیو مانند پارتیشن‌های فلزی و تابلوهای فلزی استفاده می‌شود.
چه تفاوت‌هایی بین روش‌های برش لیزری و برش پلاسما وجود دارد؟
برش لیزری برای فلزات نازک و دقت بالا مناسب است و کیفیت سطح برش بهتری ارائه می‌دهد، در حالی که برش پلاسما برای فلزات ضخیم‌تر با سرعت بالاتر کاربرد دارد.
مزایای استفاده از فناوری برش واترجت نسبت به روش‌های حرارتی چیست؟
فناوری واترجت بدون تاثیرات حرارتی، تغییرات ساختاری یا اعوجاج را از بین می‌برد و برای متریال‌های حساس به گرما یا چندلایه بسیار مناسب است.