انتخاب روش مناسب برای برشکاری فلزات، یکی از تصمیمات کلیدی در هر پروژه صنعتی است. این انتخاب مستقیماً بر کیفیت نهایی قطعه، هزینه تولید و زمان‌بندی تأثیر می‌گذارد. از ساخت یک قطعه دقیق در صنایع هوافضا گرفته تا آماده‌سازی ورق‌های فولادی برای ساخت‌وساز، هرکدام نیازمند تکنیک خاص خود هستند. به همین دلیل است که در مراکز تخصصی مانند آموزشگاه جوشکاری ولداسکیل، شناخت عمیق انواع روش‌های برش فلزات به عنوان یک مهارت پایه‌ای و ضروری به متخصصان آموزش داده می‌شود. در این مقاله، 8 روش اصلی را بررسی می‌کنیم تا شما بهترین گزینه را انتخاب کنید.
برش لیزری همچون جوشکاری لیزر یکی از مدرن‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های برشکاری فلزات است که با استفاده از یک پرتو لیزر متمرکز و پرانرژی، مواد را ذوب، سوزانده یا بخار می‌کند. این تکنولوژی به دلیل سرعت بالا در ورق‌های نازک و کیفیت لبه عالی، در صنایعی که به دقت بالا نیاز دارند، مانند خودروسازی و الکترونیک، بسیار محبوب است و به عنوان یک استاندارد طلایی شناخته می‌شود.
برش لیزر با تولید یک پرتو نور بسیار قدرتمند و متمرکز توسط یک منبع لیزر (معمولاً CO2 یا فایبر) انجام می‌شود. این پرتو از طریق مجموعه‌ای از آینه‌ها و لنزها به سمت هد برش هدایت شده و روی سطح فلز متمرکز می‌شود. انرژی بالای لیزر، نقطه مورد نظر را به سرعت ذوب یا بخار می‌کند. همزمان، یک گاز کمکی (مانند اکسیژن یا نیتروژن) با فشار بالا از نازل خارج شده و فلز مذاب را از مسیر برش پاک می‌کند تا یک لبه تمیز و بدون پلیسه ایجاد شود.
مهم‌ترین مزیت برش لیزر، دقت فوق‌العاده بالا (تا ۰.۱ میلی‌متر)، ایجاد لبه‌های بسیار تمیز و صاف، و سرعت بالای آن در برش ورق‌های فلزی با ضخامت کم تا متوسط است. همچنین منطقه متأثر از حرارت (HAZ) در این روش بسیار کوچک است. با این حال، هزینه اولیه خرید و نگهداری دستگاه‌های لیزر بالاست و توانایی آن برای برش فلزات بسیار ضخیم (به‌ویژه در مقایسه با پلاسما) محدودتر است. همچنین برش مواد بازتابنده مانند مس و برنج می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.هم
برش پلاسما فرآیندی حرارتی است که با استفاده از یک جت گاز یونیزه شده (پلاسما) با سرعت و دمای بسیار بالا، فلزات رسانای الکتریکی را برش می‌دهد. این روش به دلیل سرعت فوق‌العاده در برش فلزات با ضخامت متوسط تا زیاد، به گزینه‌ای ایده‌آل در صنایع سنگین مانند کشتی‌سازی، ساخت‌وساز و تولید ماشین‌آلات صنعتی تبدیل شده است و تعادل خوبی بین سرعت و هزینه ارائه می‌دهد.
در این فرآیند، یک گاز (مانند هوا، آرگون یا نیتروژن) با سرعت بالا از یک نازل عبور می‌کند و همزمان یک قوس الکتریکی بین الکترود داخل تورچ و قطعه کار ایجاد می‌شود. این قوس الکتریکی، گاز را به حالت پلاسما (گاز یونیزه شده با دمای بیش از ۲۰,۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) تبدیل می‌کند. جت پلاسمای داغ و پرسرعت، فلز را ذوب کرده و مواد مذاب را از مسیر برش به بیرون پرتاب می‌کند و به این ترتیب، عملیات برشکاری فلزات با سرعت بالایی انجام می‌شود.
مهم‌ترین مزیت برش پلاسما، سرعت بسیار بالای آن در برش فلزات رسانای ضخیم و هزینه عملیاتی پایین‌تر نسبت به لیزر است. همچنین دستگاه‌های پلاسما قابلیت حمل دارند و می‌توان از آن‌ها در محل پروژه استفاده کرد. با این حال، دقت آن به اندازه لیزر یا واترجت نیست و یک منطقه متأثر از حرارت (HAZ) بزرگ‌تر ایجاد می‌کند. همچنین، لبه‌های برش ممکن است کمی زاویه‌دار باشند (Kerf Angle) و نیاز به تمیزکاری برای حذف تفاله (Dross) داشته باشند.
برش واترجت یک روش برش سرد و مکانیکی است که از یک جریان آب با فشار بسیار بالا (تا ۶۰,۰۰۰ PSI) برای برش مواد استفاده می‌کند. برای برش فلزات و مواد سخت، یک ماده ساینده (مانند گارنت) به جریان آب اضافه می‌شود تا قدرت برش را هزاران برابر افزایش دهد. این تکنیک به دلیل عدم ایجاد حرارت، برای برش هر نوع ماده‌ای بدون تغییر در خواص آن مناسب است.
بزرگترین مزیت واترجت، فرآیند برش سرد آن است که هیچ منطقه متأثر از حرارتی (HAZ) ایجاد نمی‌کند و خواص ماده را حفظ می‌نماید. این روش قادر به برش تقریباً هر نوع ماده‌ای با دقت بالا است. از طرف دیگر، سرعت برش آن معمولاً پایین‌تر از لیزر و پلاسما است و هزینه عملیاتی به دلیل مصرف مواد ساینده و استهلاک قطعات پمپ فشار قوی، بالاتر است. همچنین فرآیند آن می‌تواند کمی پر سر و صدا باشد.
برش هواگاز که به آن برش اکسی استیلن نیز گفته می‌شود، یکی از قدیمی‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌های برشکاری فلزات آهنی، به‌ویژه فولادهای کربنی ضخیم است. این فرآیند بر پایه یک واکنش شیمیایی (اکسیداسیون) بین اکسیژن خالص و فولاد داغ عمل می‌کند و قادر است ورق‌های فولادی با ضخامت بسیار بالا را به راحتی برش دهد، کاری که برای بسیاری از روش‌های دیگر غیرممکن یا غیراقتصادی است.
مزیت اصلی برش هواگاز در توانایی بی‌نظیر آن برای برش فولادهای کربنی بسیار ضخیم (حتی بیش از ۳۰ سانتی‌متر) با هزینه تجهیزات اولیه بسیار پایین نهفته است. اما این روش محدود به فلزات آهنی است، سرعت بسیار پایینی دارد و یک منطقه متأثر از حرارت بسیار بزرگ ایجاد می‌کند که می‌تواند خواص فلز را تغییر دهد. دقت آن پایین بوده و لبه‌های برش معمولاً خشن هستند و به ماشین‌کاری ثانویه نیاز دارند.
برش وایرکات یک فرآیند براده‌برداری غیر تماسی است که با استفاده از جرقه‌های الکتریکی کنترل‌شده بین یک سیم نازک (الکترود) و قطعه کار، فلز را برش می‌دهد. این روش برای ایجاد اشکال بسیار پیچیده، زوایای تیز و قطعاتی با تلرانس‌های فوق‌العاده دقیق (در حد میکرون) به کار می‌رود و در صنایع قالب‌سازی، ابزارسازی دقیق و تولید قطعات پزشکی و هوافضا کاربرد حیاتی دارد.
نقطه قوت اصلی وایرکات، دقت فوق‌العاده بالای آن است که امکان تولید قطعات با تلرانس‌های بسیار بسته و اشکال پیچیده را فراهم می‌کند. این روش هیچ‌گونه تنش مکانیکی به قطعه وارد نمی‌کند و می‌تواند فلزات بسیار سخت را برش دهد. با این حال، وایرکات فرآیندی بسیار کند است، هزینه دستگاه بالایی دارد، نیاز به اپراتور متخصص دارد و تنها برای مواد رسانای الکتریکی قابل استفاده است.
به چند سوال ساده پاسخ دهید تا بهترین روش برش فلزات را برای پروژه خود پیدا کنید.
اگر قصد تهیه دستگاه برش لیزر و برش پلاسما را دارید، با ما جهت مشاوره و خرید در ارتباط باشید:
برش با گیوتین یک روش مکانیکی سریع و کارآمد برای برش مستقیم ورق‌های فلزی است. در این فرآیند، یک تیغه فوقانی متحرک با نیروی هیدرولیکی یا مکانیکی به سمت یک تیغه پایینی ثابت حرکت کرده و ورق فلزی قرار گرفته بین آن‌ها را مانند قیچی برش می‌دهد. این روش برای تولید انبوه ورق‌های مستطیلی یا مربعی با سرعت بالا و هزینه پایین بسیار ایده‌آل است.
مزیت اصلی برش با گیوتین، سرعت بسیار بالا و هزینه بسیار پایین برای هر برش مستقیم است. این روش هیچ ضایعاتی به شکل براده یا کرف (عرض برش) ایجاد نمی‌کند و فرآیندی تمیز و کارآمد است. محدودیت اصلی آن این است که فقط برای برش‌های خطی و مستقیم کاربرد دارد و نمی‌تواند اشکال منحنی یا پیچیده ایجاد کند. همچنین ممکن است باعث کمی اعوجاج یا ایجاد لبه‌های تیز (پلیسه) در لبه ورق شود
اره نواری یک ابزار قدرتمند برای برش انواع مقاطع فلزی مانند لوله، پروفیل، تیرآهن و بلوک‌های توپر است. این دستگاه از یک تیغه بلند و دندانه‌دار تشکیل شده که به صورت یک حلقه پیوسته بین دو یا چند چرخ حرکت می‌کند. برش با اره نواری به دلیل هزینه پایین، قابلیت برش مواد ضخیم و ایجاد برش‌های نسبتاً تمیز، در کارگاه‌های ساختمانی و تولیدی بسیار رایج است.
اره نواری به دلیل تطبیق‌پذیری بالا در برش انواع مقاطع فلزی (توپر و توخالی) و هزینه عملیاتی پایین، یک انتخاب محبوب است. این روش برای برش دسته‌ای قطعات و مواد بسیار ضخیم مناسب است. معایب آن شامل سرعت پایین‌تر نسبت به روش‌های حرارتی، دقت کمتر و ایجاد عرض برش (کرف) بزرگ‌تر است که منجر به اتلاف بیشتر مواد می‌شود. همچنین تیغه‌ها به مرور فرسوده شده و نیاز به تعویض دارند.
فرزکاری یک فرآیند براده‌برداری است که در آن یک ابزار برشی چند لبه (تیغه فرز) با سرعت بالا می‌چرخد و با حرکت قطعه کار در جهت‌های مختلف، از روی آن براده‌برداری می‌کند. فرزکاری نه‌تنها برای برش، بلکه برای ایجاد اشکال پیچیده، شیار، حفره و سطوح صاف یا منحنی به کار می‌رود و یکی از اصلی‌ترین فرآیندهای ماشین‌کاری در تولید قطعات دقیق صنعتی محسوب می‌شود.
بزرگترین مزیت فرزکاری، تطبیق‌پذیری فوق‌العاده آن است؛ این روش نه‌تنها برش می‌دهد، بلکه می‌تواند سطوح صاف، شیارها، حفره‌ها و اشکال سه‌بعدی پیچیده را با دقت بالا و کیفیت سطح عالی ایجاد کند. از سوی دیگر، برای برش‌های ساده و مستقیم، فرآیندی کندتر و پرهزینه‌تر از روش‌هایی مانند گیوتین یا پلاسما است و حجم زیادی براده (ضایعات) تولید می‌کند که نیاز به مدیریت دارد.
لیزر برای دقت بالا و لبه‌های تمیز در فلزات نازک تا متوسط ایده‌آل است، در حالی که پلاسما برای برش سریع فلزات رسانای ضخیم با هزینه کمتر استفاده می‌شود اما دقت و کیفیت لبه آن به اندازه لیزر نیست.
برای برش‌های مستقیم ورق، گیوتین ارزان‌ترین است. برای برش فولادهای ضخیم، هواگاز هزینه تجهیزات پایینی دارد. برای برش‌های عمومی نیز اره نواری یک گزینه اقتصادی محسوب می‌شود.
برش وایرکات (Wire EDM) با دقتی در حد میکرون، دقیق‌ترین روش موجود است. پس از آن، برش لیزر و واترجت نیز دقت بسیار بالایی ارائه می‌ده دهند.
برش هواگاز (Oxy-fuel) بهترین و تقریباً تنها گزینه اقتصادی و عملی برای برش فولادهای کربنی با این ضخامت بسیار بالا است.
HAZ ناحیه‌ای در اطراف خط برش است که خواص مکانیکی آن به دلیل حرارت ناشی از فرآیند برش تغییر می‌کند. در قطعات حساس، این ناحیه می‌تواند باعث تضعیف یا شکنندگی فلز شود. روش واترجت به دلیل ماهیت سرد، HAZ ایجاد نمی‌کند.
خیر. برش هواگاز بر پایه اکسیداسیون آهن عمل می‌کند و برای فلزاتی مانند آلومینیوم، استیل و مس که لایه اکسیدی محافظ تشکیل می‌دهند، کارایی ندارد. برای این فلزات باید از پلاسما، لیزر یا واترجت استفاده کرد.
سرعت برش واترجت معمولاً از لیزر و پلاسما کمتر است، به‌ویژه در مواد ضخیم. اما دقت بالا، عدم ایجاد حرارت و قابلیت برش هر نوع ماده، این کندی را در بسیاری از کاربردها جبران می‌کند.
برش لیزر و واترجت بهترین کیفیت لبه را ایجاد می‌کنند و معمولاً پس از برش نیازی به پرداخت‌کاری ندارند.
یک دستگاه برش پلاسما کوچک یا یک اره نواری، به دلیل هزینه اولیه معقول، تطبیق‌پذیری و سهولت استفاده، گزینه‌های بسیار خوبی برای کارگاه‌های کوچک و مصارف غیر صنعتی هستند.
وایرکات عمدتاً برای ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک، قالب‌های پرس، ابزارهای برشی دقیق و قطعات بسیار پیچیده در صنایع هوافضا و پزشکی که با روش‌های دیگر قابل ساخت نیستند، استفاده می‌شود.
