وبلاگ

تیرآهن به سازه‌ های فلزی از جنس فولاد و آهن با طول و وزن زیاد گفته‌ شده که در صنعت به‌ منظور تحمل بار به کار می‌ روند. با توجه به اندازه و شکل هندسی مورد نیاز می‌ توان تیرآهن را در اندازه‌ های دلخواه و با استفاده از روش‌ های متفاوت برش داد. برش تیرآهن به معنای قطع و حذف یک قطعه از آن بوده و ممکن است با استفاده از ابزارهای مکانیکی مانند اره یا حرارت فرآیند برش انجام شود. برش تیرآهن فرآیندی است که هر روزه به‌ منظور دستیابی به طول و شکل مورد نظر جهت استفاده از آن، پرداخت زاویه و لبه‌ های تیرآهن و همچنین در بازیافت تیرآهن انجام می‌ شود. همراه با افزایش تقاضا برای برش تیرآهن، فناوری جدید همچون برش حرارتی در حال‌ توسعه است که نسبت به روش‌ های سنتی بسیار دقیق‌ تر و مقرون‌ به‌ صرفه‌ تر می‌ باشد. انتخاب روش برش بر روی هزینه کلی ساخت موقعیت‌ های فلزی، یعنی سازه‌ ها و کیفیت آن‌ ها نیز تأثیر به سزایی دارد.

روش‌ های برش تیرآهن

وقتی‌ که بحث برش فلزات به میان می‌ آید، ممکن است گزینه‌ های زیادی مد نظر شما قرار بگیرد. در چند دهه گذشته فناوری با جهش‌ هایی روبرو شده و امکان برش هر نوع فلزی راحت‌ تر، سریع‌ تر و کارآمدتر از قبل فراهم‌ شده است. با توجه به وسایل و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند برش و همچنین عامل دما در هنگام برش، می‌ توان فرآیند برش تیرآهن را به دو روش برش سرد (کوپال) و برش گرم (برنول) تقسیم کرد. در برش سرد دمای فلز تغییر نمی‌ کند، در حالی‌ که در برش گرم فلز در معرض حرارت قرار می‌ گیرد و با سرعت و دقت بیشتر برش داده می‌ شود.

انواع روش‌ های برش سرد

1. تراشکاری: تراشکاری برای ایجاد شکل استوانه‌ ای در فلزات به کار می‌ رود. در این روش قطعه فلز مورد نظر برای برش می‌ چرخد و ابزار برش، قسمت ناخواسته را به شکل تراشه از آن جدا می‌ کند. ابزار برش فقط یک لبه برش داشته و با حرکت سریع تیرآهن و حرکت آرام ابزار برش در جهت موازی به‌ طور همزمان فرآیند برش کامل می‌ شود.
2. مته‌ کاری: مته‌ کاری برای ایجاد سوراخ در تیرآهن به کار می‌ رود. در این روش قطعه تیرآهن ثابت نگهداشته می‌ شود و ابزار برش در مقابل آن می‌ چرخد. معمولاً ابزار برش چند لبه برش دارد و در جهتی موازی با محور چرخش خود به داخل تیرآهن نفوذ می‌ کند تا سوراخ گرد را تشکیل دهد.
3. سوراخ کردن: این روش برای بزرگ کردن سوراخ‌ هایی که از طریق مته‌ کاری ایجاد می‌ شوند به کار می‌ رود. معمولاً این عملیات به‌ عنوان مراحل نهایی در تکمیل تولید محصول مورد نظر انجام می‌ شود.
4. فرزکاری: فرزکاری برای برداشت یک لایه نازک از سطح تیرآهن یا برای ایجاد حفره در سطح کار استفاده می‌ شود که در حالت اول به فرز صفحه‌ ای و در حالت دوم فرز انگشتی معروف است. به‌ طور کلی فرزکاری برای ایجاد یک سطح مسطح و صاف در فلز به کار می‌ رود. ابزار برشی که در این روش به کار گرفته می‌ شود دارای چندین تیغه بوده و حرکت سریع توسط فرز برش چرخان فراهم می‌ شود. جهت حرکت ابزار برش عمود بر محور چرخش ابزار است.
5. برشکاری: در این روش با حرکت تیرآهن، ابزار برش کاملاً به داخل آن نفوذ کرده و آن را به دو قطعه مجزا تقسیم می‌ کند.

انواع روش‌ های برش گرم

1. برش لیزری: در فرآیند برش لیزر از یک اشعه پرقدرت برای برش تیرآهن استفاده می‌ شود. مجموعه‌ ای از عدسی‌ ها و لنزها یک پرتوی نور پر انرژی را به سطح تیرآهن محل برش هدایت و متمرکز می‌ کنند. هنگامی‌ که پرتو به سطح برخورد می‌ کند، انرژی پرتو جذب‌ شده و فلز موجود در آن محل را بخار می‌ کند. فلز مذاب یا بخار باقیمانده توسط جریان گاز از محل برش پاک می‌ شود. فرآیند برش لیزری توسط دستگاه مجهز به منبع تغذیه، سیستم لیزر، عدسی‌ ها، لنزهای کانونی، نازل و گاز تحت‌ فشار انجام می‌ شود. یکی از متداول‌ ترین اشعه‌ های لیزر برای برش لیزر متداول CO2 با محدوده قدرت 1000 تا 2000 وات است، اما، گاهی اوقات از لیزرهای Nd و Nd-YAG برای کاربردهای قوی‌ تر استفاده می‌ شود.
2. هوا برش: به روشی مشابه لیزر، می‌ توان از شعله گاز گرم (که تقریباً به 3500 درجه سانتی‌ گراد می‌ رسد) برای برش فلز استفاده کرد. روش هوابرش برای برش تیرآهن، از مشعل حامل مخلوط جاری از سوخت گاز و اکسیژن استفاده می‌ کند که در نازل شعله‌ ور می‌ شود. روند برش به اکسیداسیون سریع گرمازایی فلز برش خورده بستگی دارد. سوخت گاز می‌ تواند استیلن، پروپان یا هیدروژن باشد. نوک مشعل برش یک روزنه برای جریان اکسیژن وجود دارد که توسط حلقه‌ ای از جریان‌ های گرمکن مقدماتی احاطه‌ شده و باعث اکسید شدن سوخت گاز می‌ شود. هنگامی‌ که تیرآهن به دمای ۸۰۰ درجه می‌ رسد، اکسیژن به جریان در می‌ آید و فلز حرارت دیده سوزانده شده و یک سطح برش کاملاً تمیز باقی می‌ ماند. از آنجا که هوا برش با اکسیداسیون فلز انجام می‌ شود، این روش برای برش فلزات آهنی که به‌ راحتی اکسید می‌ شوند، مناسب است.
3. برش واترجت: در روش واترجت شلیک جریان آب پرفشار به سمت تیرآهن، باعث برش آن می‌شود. این آب معمولاً حاوی ذرات ساینده بوده و یک جریان باریک از این آب با سرعت زیاد (تقریباً 2000 فوت بر ثانیه) باعث از بین رفتن فلز در محل برش می‌شود. معمولاً جریان آب توسط رایانه کنترل می‌شود تا مسیر برش را طی کند. از این روش می‌توان برای بریدن فلزات با اشکال چندوجهی و عرض 06/0 تا 002/0 استفاده کرد. ازآنجایی‌که در این روش هیچ سوراخی ایجاد نمی‌شود، پرداخت نهایی لازم نیست.
4. برش پلاسما: برش پلاسما از یک جریان متمرکز گاز یونیزه یا پلاسما برای برش تیرآهن استفاده می‌کند. پلاسما در دمای بسیار بالا و سرعت زیاد جریان دارد و توسط یک نازل به سمت محل برش هدایت می‌شود. وقتی پلاسما با سطح فلز تماس پیدا می‌کند، فلز به حالت مذاب درآمده و به‌راحتی برش داده می‌شود. برش پلاسما با مشعل پلاسما انجام می‌شود که ممکن است توسط دست نگه‌داشته یا با کامپیوتر کنترل شود. دستگاه برش پلاسما CNC برش‌های دقیق و پیچیده را امکان‌پذیر می‌سازد. این برش به‌اندازه برش لیزری دقیق نیست؛ به‌عنوان‌مثال برش پلاسما فقط 2 میلی‌متر احتمال خطا دارد درحالی‌که برش لیزر 0.2 میلی‌متر احتمال خطا دارد. همچنین در برش پلاسما ممکن است لبه‌ها ناهموار باشند یا سطح تیرآهن با یک لایه اکسید پوشیده شود. بااین‌حال برش پلاسما توانایی برش قطعات ضخیم‌تر را دارد.

مقایسه برش گرم و برش سرد

به‌ طور کلی در هنگام برش سرد دمای برش تغییر نمی‌ کند؛ بنابراین خواص فلز در این برشکاری سرد تغییر نخواهد کرد. برش‌ های سرد به دلیل ایجاد اشکال هندسی مختلف در فلزات، به‌ عنوان روش‌ های برش انعطاف‌ پذیر در نظر گرفته می‌ شوند. همچنین در برش سرد میزان تولید ضایعات به حداقل میرسد که با توجه با قیمت آهن این مزیت بسیار مطلوب است. علاوه بر این، در برشکاری سرد با توجه به عدم تولید حرارت و شعله، هیچگونه گاز سمی و آلاینده تولید نمی‌ شود. از طرفی هزینه استفاده از برش سرد نسبت به برش گرم بالا بوده و همچنین برای انجام برش سرد لازم است دستگاه‌ ها در محلی ثابت باشند. بنابراین محدودیت مکانی دستگاه‌ های برش در این روش یک عیب بزرگ به‌ حساب می‌ آید.

سرعت انجام برش گرم نسبت به برش سرد بیشتر است. به‌ عنوان‌ مثال با برشکاری گرم میتوان برش قطعات فلزی با ضخامت بالا را به‌ صورت انبوه در زمان کمتری انجام داد؛ در حالی‌ که با برش سرد این عمل غیر ممکن است یا زمان زیادی می‌ طلبد. برش گرم اغلب با رایانه و نرم‌ افزارهای مخصوص کنترل می‌ شود؛ بنابراین برش گرم راحت‌ تر، سریع‌ تر و آسان‌ تر از برش سرد انجام‌ شده و عملیات برش مکانیزه می‌ شود. همچنین برش گرم به دلیل ایجاد حرارت و شعله برخلاف برش سرد تغییرات محسوسی در خواص فلزات ایجاد کرده و باعث ایجاد گازهای سمی و آلاینده می‌ شود. به دلیل ایمنی پایین روش برش گرم، انجام آن به مهارت‌ های بالا نیاز دارد و لازم است توسط متخصص انجام شود.

دستگاه‌ های برش تیرآهن

دستگاه‌ های برش تیرآهن با استفاده از فناوری جدید برای برش شکل‌ های مختلف تیرآهن از جمله تیرآهن‌ های I شکل و H شکل، تیرآهن نبشی و غیره به کار گرفته می‌ شود. در ادامه انواع دستگاه‌ های برش معرفی‌ شده است:

1. تجهیزات هوابرش: مشعل برش همانند مشعل جوشکاری دارای یک لوله برای اکسیژن و یک لوله برای استیلن است. علاوه بر این، یک لوله برای اکسیژن فشار بالا، همراه با نوک برش یا نازل وجود دارد. در نوک مشعل روزنه‌ هایی برای عبور اکسیژن تعبیه‌ شده است. تعداد این روزنه‌ های شعله بسته به آتش اکسی استیلن و کاربرد دستگاه هوابرش از 2 تا 6 عدد است.
2. دستگاه برش پلاسما: دستگاه برش پلاسما به‌ عنوان مدرن‌ ترین دستگاه برش هم به‌ صورت دستی و هم به‌ صورت اتوماتیک به بازار عرضه می‌ شود. این دستگاه دارای یک قوس الکتریکی است و با فشردن از گاز غلیظ در نازل عمل می‌ کند. به‌ محض ورود قوس الکتریکی به گاز، گاز یونیزه یا پلاسما ایجاد می‌ شود و به‌ نوبه خود، فلز را برش می‌ دهد.
3. دستگاه تراش: دستگاه تراش به‌ عنوان یکی از ابزارهای قدرتمند مورد استفاده برای تراش و برش تیرآهن است. این دستگاه از چرخ ساینده به‌ عنوان ابزار برش استفاده می‌ کند. هر چرخ ساینده دارای تراشنده‌ ای روی سطحش است که این تراشنده‌ ها باعث برش سطح کار می‌ شود.
4. دستگاه برش واترجت: دستگاه برش واترجت یک ابزار صنعتی بوده که قادر است مواد زیادی را با استفاده از جریان فشار قوی آب مخلوط با ماده ساینده برش دهد.

جمع‌ بندی

به‌ منظور استفاده از تیرآهن در فضا و شکل‌ های مختلف لازم است که آن را در اندازه و شکل دلخواه برش داد. برای انجام فرآیند برش تیرآهن میتوان از دو فناوری برش سرد و برش گرم استفاده کرد. برش سرد به فرآیندی گفته می‌ شود که طی آن دمای تیرآهن تغییر نمی‌ کند؛ در حالی‌ که در برش گرم با استفاده از شعله و ایجاد حرارت تیرآهن برش داده می‌ شود. هر دو روش دارای معایب و مزایایی هستند؛ به‌ عنوان‌ مثال برش سرد برخلاف برش گرم خواص فلز را تغییر نمی‌ دهد و گاز آلاینده ایجاد نمی‌ کند. اما برش گرم نسبت به برش سرد سرعت و دقت بیشتری داشته و هزینه و ایمنی پایین‌ تری دارد. از روش‌ های برش گرم می‌ توان به هوابرش، برش لیزری، برش پلاسما و برش واترجت اشاره کرد. روش‌ های برش سرد شامل فرزکاری، مته‌ کاری، تراشکاری می‌ شود.

نوشته بررسی روش ها و اصول کار دستگاه های برش تیرآهن اولین بار در مرکزآهن. پدیدار شد.