مرکز اموزش صنعت ایران

احتمالا شمایی که صاحب یک کارخانه و یا یک خط تولید هستید می‌دانید که قطعات در مراحل مختلف ساخت، نیازمند این است که برش داده شده و سپس مورد استفاده قرار گیرد. این فرایند تفاوتی در این ندارد که خط تولید کوچک است یا بزرگ. چه میزان تولید دارد و با چه نوع کیفیتی. در همه موارد نیازمند این است که قطعه به اندازه مد نظر رسیده و سپس در کاربری مورد نظر استفاده شود. به دلیل همین اهمیت بشر توانسته است خلاقیت بسیاری را در این زمینه ایجاد کند و تجهیزات و امکانات گسترده‌ای را فراهم کند. در این نوشته قصد داریم به این مطلب بپردازیم که با توجه به اینکه روش‌ها و امکانات گسترده‌ای برای این فرایند موجود است، بهترین نوع برش چیست؟

انواع روش برش فلزات                         

فلزات دارای جنس متفاوت، ضخامت و شرایط گوناگون هستند و نمی‌توان گفت که یک دستگاه ثابت می‌تواند پاسخ گوی تمام موارد باشد. به همین جهت است که انواع مختلف روش‌ها با تجهیزات مختلف جود دارد تا این عمل مهم و اساسی را انجام دهد. ترفندی که بشر برای انجام این روش در نظر گرفته است، بسیار جالب می‌‎باشد. به خصوص برشی که توسط آن دستگاه ایجاد می‌شود. بهتر است با معرفی و بیان این نوع از دستگاه‌ها، توضیحات تکمیلی بهتر را ارائه دهیم. 



برش لیزری: می‌توان گفت که برش لیزری امروزه تبدیل به یکی از متداول‌ترین روش‌های برش فلزات تبدیل شده است. در این نوع برش، عاملی که قطعه را برش می‌دهد، فشار و حرارتی است که از پرتو لیزر صادر می‌شود و این فرایند منجر به برش قطعه می‌شود. 

برش واترجت: کارکرد و نوع کاری که این دستگاه ارائه می‌دهد شباهت بسیاری با نوع لیزری این دستگاه دارد. اما اگر در برش لیزری، عامل لیزر موجب برش قطعه باشد، آب در اینجا عاملی است که برش قطعات را صورت می‌دهد. البته باید بیان شود این آب با آب منازل و شهری تفاوت دارد. ترکیب با گازهای دیگر موجب این شده است که عامل برش به این نوع از سیستم اضافه شود. 

برش اره‌ای: البته شاید نتوان برش اره‌ای را در زمره موارد فوق قرار داد. زیرا این یک روش سنتی است که از قدیم مورد استفاده قرار گرفته است. اما امروزه برش اره‌ای نیز از تجهیزات و امکانات روز استفاده کرده و امکانات بسیاری را فراهم می‌کند. 

انتخاب بهترین نوع برش برای قطعات فلزی به عوامل مختلفی بستگی دارد که عبارتند از:

نوع فلز: جنس فلز، ضخامت آن و آلیاژهای موجود در آن تأثیر مستقیمی بر انتخاب روش برش دارد.
دقت مورد نیاز: اگر به برش با دقت بسیار بالا نیاز دارید، روش‌هایی مانند برش لیزری یا آب‌بر گزینه‌های مناسبی هستند.
سرعت برش: برای برش‌های با حجم بالا، روش‌هایی مانند برش پلاسما یا برش با اره نواری سرعت بیشتری دارند.
هزینه: هر روش برش هزینه‌های خاص خود را دارد و باید با توجه به بودجه انتخاب شود.
نوع برش: برش مستقیم، منحنی، حفره و... هر کدام نیاز به روش برش خاصی دارند.
کیفیت سطح برش: برخی روش‌ها مانند برش لیزری سطح برش بسیار تمیز و بدون نیاز به پرداخت دارند.

بدون شک برش و تقسیم کردن قطعات و فلزات مختلف از جمله مهمترین مواردی است که در خطوط تولید مورد نظر بوده و برای این مرحله دستگاه و تجهیزات مختلفی به وجود آمده است. متفاوت بودن در قطعات و صفحات، موجب این شده است که روش‌های مختلفی نیز برای برش ایجاد شود. استفاده از این روش‌های مختلف باعث به وجود آمدن دستگاه و سیستم‌های مختلف شده است. یکی از این نوع برش‌ها، برش اره‌ای است. 

برش اره‌ای به فرآیندی گفته می‌شود که در آن از ابزارهای برنده‌ای به نام اره برای جدا کردن یا تغییر شکل مواد مختلف استفاده می‌شود.  اره‌ها با ایجاد حرکت رفت و برگشتی یا دورانی و اصطکاک دندانه‌های تیغه با ماده مورد نظر، باعث برش آن می‌شوند. برش اره‌ای به فرآیندی گفته می‌شود که در آن از ابزارهای برنده‌ای به نام اره برای جدا کردن یا تغییر شکل مواد مختلف استفاده می‌شود. اصطکاکی که ناشی از تیغ اره است، از طریق یک خنک کننده استفاده می‌شود تا گرمای ناشی از آن کاهش یابد. 

انواع برش اره‌ای و کاربردهای آن‌ها

برش اره‌ای دستی

اره‌های دستی سنتی:همچنان در کارهای کوچک و ظریف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اره‌های دستی چندکاره: با تیغه‌های قابل تعویض، برای انواع برش‌ها قابل تنظیم هستند.

برش اره‌ای برقی:

اره‌های گردبر: برای برش‌های مستقیم و زاویه‌دار در چوب و مواد مشابه.

اره‌های نواری: برای برش‌های پیچیده و منحنی در قطعات بزرگ.

مقایسه برش اره‌های با روش‌های جدید 

برش از طریق اره‌ها بر هر میزانی که استفاده از روش‌های جدید در آن به کار برود، اما یک روش سنتی محسوب می‌گردد. به خصوص برای اثبات این ادعا باید گفت که اره‌ها از گذشته برای برش قطعات و یا سایل و لوازم دیگر بسیار مورد استفاده قرار می‌گرفت. حال سوالی که پیش می‌آید این است که در مقایسه با روش جدید، این نوع از برش چه مزیت‌ها و محدودیت‌هایی دارد. 

امروزه با پیشرفت‌هایی که بشر توانسته است در هر زمینه به دست آورد، بسیاری از امورات در کمترین زمان ممکن و با کیفیت‌ترین نوع خود، به سرانجام می‌رسد. برش قطعات نیز از آن جایی که عمل جدا ناپذیر در صنایع محسوب می‌شود و طبیعتا هر میزان که این عمل دقیق و سریع صورت گیرد، کیفیت در ساخت قطعات بیشتر خواهد شد. به همین دلیل روش‌ها و سیستم‌های جدیدی برای این بخش طراحی و ساخته شده است. برش لیزری، برش پلاسما، برش واترجت، برش با دستگاه گیوتین و..... از جمله ابداعات جدید است که توانسته است امکانات بسیاری را فراهم کند. 


برش اره‌ای در مقابل سایر نوع برش‌ها

برش لیزری: برش اره‌ای در مقایسه با برش لیزری دارای محدودیت‌هایی است. این محدودیت‌ها به دلیل امکاناتی است که توسط برش نوع لیزری ایجاد می‌شود. مثلا برش لیزری در مقایسه با برش اره‌ای از سرعت بیشتری برخوردار بوده و سرعت و ظرافت کافی را نیز ارائه می‌دهد. اما عامل هزینه را می‌توان یکی از مزایا در نوع برش اره‌ای دانست. 

برش واترجت: این نوع برش نیز نسبت به برش اره همان مزایایی که برش لیزری دارد را شامل می‌شود. البته برش مواد سخت و ضخیم همچون بتن و فولاد از جمله مزایای دیگر برش واترجت می‌باشد. 

در صنایع در بسیاری از موارد نیاز به این مسئله پیدا می‌شود که فلزات را برش داده و سپس استفاده کنیم. این برش به علت این است که قطعات در اندازه مورد نظر ما وجود ندارد و یا شاید هم نیاز جدیدی که پیش بینی نشده بود، بروز پیدا کرده است. به همین دلیل است که برش قطعات فلزی تبدیل به یکی از مهمترین مسائلی شده است که امروزه صنایع با آن مواجه هستند. اما پیشرفت در علم و تکنولوژی موجب شده است که این دغدغه نیز برطرف شود. امروزه با استفاده از دستگاه‌هایی که طراحی شده است این امکان را برای صنایع به وجود آورده است که با کمترین دغدغه و سریع‌ترین زمان ممکن، عملیات برش را انجام می‌دهند.

در گذشته از روش‌های سنتی که وابسته به قدرت و نیروی انسانی بود استفاده می‌شد که از محدودیت‌های بسیاری برخوردار بود. به هر حال نیروی انسانی محدود بوده و نمی‌تواند تمامی آنچه را که در ذهن دارد، با استفاده از نیروی خود به سرانجام برساند. اما بشر با استفاده از علم و تکنولوژی به این دستاورد رسیده است که بتواند نیروی کمکی را برای خود فراهم کند. برای برش نیز دستگاه‌های طراحی شده است که با استفاده از یک سری ترفندها، برش‌ها را به صورت دقیق صورت می‌دهند. برای این برش‌ها اسمی خاص در نظر گرفته شده است که هر کدام با توجه به نیاز متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر بخواهیم از معروف ترین این برش‌ها نام ببریم می‌توان به برش لیزری، برش پلاسما، برش واترجت و..... اشاره کرد. در ادامه مطالبی در مورد برش واترجت ارائه خواهد شد تا آشنایی نسبی با آنها حاصل شود. 


برش واترجت چیست و چگونه کار می‌کند؟


برش واترجت به برشی گفته می‌شود که از جریان پرفشار آب استفاده می‌کند تا برش قطعات را انجام دهد. البته باید بیان شود که این برش به تنهایی توسط آب صورت نمی‌گیرد. بلکه با مخلوط مواد دیگر همچون گارانت استفاده می‌شود. البته استفاده از این مواد در صورتی مورد استفاده می‌شود که نیاز به برش مواد سخت تر است. 




برش واترجت به عنوان یک فناوری نوین، تحولات چشمگیری در صنایع مختلف ایجاد کرده است. این برش طبیعتا دارای مزایایی نسبت به روش دیگر دارد و بدون شک دارای محدودیت‌هایی است. 

مزایایی دستگاه واترجت

عدم محدودیت در ضخامت: واترجت قادر به برش مواد با ضخامت‌های بسیار بالا است.

انعطاف‌پذیری بالا: امکان برش اشکال پیچیده و متنوع با واترجت بسیار ساده‌تر است.

عدم آسیب به محیط زیست: با توجه به اینکه از آب برای برش استفاده می‌شود این دستگاه آسیب چندانی به محیط زیست وارد نمی‌کند. همچنین هیچ دود غلیظ و گاز مضر از این دستگاه تولید نمی‌شود و همین مورد را می‌توان مزیت بزرگ به حساب آورد. 

آینده برش واترجت

 با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود که برش واترجت کاربردهای گسترده‌تری پیدا کند. توسعه نسل جدید پمپ‌ها، مواد ساینده پیشرفته و نرم‌افزارهای کنترل دقیق‌تر، به بهبود کارایی و دقت این روش کمک خواهد کرد. برش واترجت به عنوان یک فناوری قدرتمند و انعطاف‌پذیر، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. با توجه به پیشرفت‌های اخیر در این زمینه، انتظار می‌رود که برش واترجت در آینده نقش پررنگ‌تری در صنایع مختلف ایفا کند

برش پلاسما چیست؟

 برش پلاسما یک فرآیند حرارتی است که برای برش انواع فلزات رسانا استفاده می‌شود. پلاسما به یک گاز گفته می‌شود که یونیز شده و از دمای بسیار بالایی برخوردار است. 

چطور برش پلاسما کار می‌کند؟

ایجاد قوس الکتریکی: ابتدا یک قوس الکتریکی بین یک الکترود تنگستن و نازل برش ایجاد می‌شود.

تولید پلاسما: گاز محافظی مانند آرگون یا هوا از طریق نازل عبور کرده و با قوس الکتریکی برهمکنش می‌کند. این باعث می‌شود گاز یونیزه شده و به پلاسما تبدیل شود.

برش فلز: جت پلاسما به سطح فلز برخورد کرده و باعث ذوب شدن و تبخیر آن می‌شود.

برش پلاسما در مقایسه با برش شعله (هواگاز)

کیفیت برش: برش پلاسما کیفیت برش بهتری را ارائه می‌دهد و لبه‌های برش تمیزتر و صاف‌تری ایجاد می‌کند.

انعطاف‌پذیری: برش پلاسما قابلیت برش طیف وسیعی از فلزات با ضخامت‌های مختلف را دارد، در حالی که برش شعله بیشتر برای فلزات با ضخامت بالا مناسب است.

هزینه: هزینه اولیه دستگاه برش پلاسما ممکن است بالاتر باشد، اما هزینه‌های عملیاتی آن در درازمدت کمتر از برش شعله است.



ضخامت برش: برش پلاسما برای برش فلزات با ضخامت بیشتر مناسب‌تر است، در حالی که برش لیزر برای برش‌های دقیق و با جزئیات بالا بر روی فلزات با ضخامت کمتر مناسب‌تر است.

کیفیت سطح: برش لیزر کیفیت سطح بهتری را ارائه می‌دهد و لبه‌های برش صاف‌تر و بدون زائده هستند.

سرعت: برش لیزر می‌تواند سرعت برش بالاتری داشته باشد، اما برای فلزات با ضخامت بالا، برش پلاسما سریع‌تر است.

هزینه: این برش در مقایسه با نوع لیزری بسیار کم هزینه تر بوده و مقرون به صرفه می‌باشد. 

معایب برش پلاسما:

تولید دود و ذرات: در هنگام برش پلاسما دود و ذرات فلزی تولید می‌شود که می‌تواند برای سلامتی مضر باشد و نیاز به سیستم تهویه مناسب دارد.

محدودیت در ضخامت برش: اگرچه برش پلاسما برای برش فلزات با ضخامت بالا مناسب است، اما برای برش فلزات بسیار نازک ممکن است مناسب نباشد و کیفیت برش کاهش یابد.

پروفیل برش: در مقایسه با برش لیزر، پروفیل برش پلاسما ممکن است به اندازه برش لیزر صاف و دقیق نباشد.

تمامی قطعاتی که برای صنایع و خطوط تولید مورد نیاز است، به صورت آماده وجود ندارد. باید تغییراتی در این قطعات صورت گیرد و سپس برای کاربرد مورد نظر استفاده شود. مثلا شما در یک کارخانه می‌خواهید یک قطعه را وارد قطعه دیگر کنید. احتمالا آن قطعه به صورت آماده وجود نداشته باشد. بنابرین احتمالا به عملیاتی همچون تراشکاری یا برش قطعه نیازمند خواهد بود. بعد از انجام دادن این اقدامات سپس می‌توان از آنها استفاده کرد. به همین دلیل است برای انجام  دادن این چنین اقدامات، دست به تولید ماشین و قطعات مجهز و مختلفی شده است که این اقدامات را به راحتی انجام دهد. در ادامه می‌خواهیم به معرفی یک فرایند در صنایع اشاره کنیم که تحول بسیار عظیمی را در نایع به وجود آورده است. نام این فرایند برش لیزری است که امروزه بسیار گسترش یافته است و در کشور ما نیز به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. 


برش لیزری چیست؟

فناوری پیچیده که در آن از پرتو لیزر برای برش مواد و سطوح مختلف استفاده می‌شود. یعنی لیزری در سطح بالا و با بیشترین فشار به سطح ماده وارد می‌شود که باعث برش در آن سطح می‌شود. با تمرکز این پرتو بر روی یک نقطه کوچک، دمای ماده به سرعت افزایش یافته و تبخیر می‌شود. با توجه به تعریفی که ارائه شد، می‌توان گفت که یک چنین فرایندی تقریبا در تمامی صنایع تولیدی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. 

دستگاه برش لیزری

 برای انجام برش لیزری، از دستگاه‌های برش لیزری استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

منبع لیزر: این منبع، پرتو لیزر با طول موج و توان مشخص تولید می‌کند.

سیستم کنترل عددی (CNC): این سیستم، حرکت پرتو لیزر را با دقت بسیار بالا کنترل کرده و طرح‌های پیچیده را برش می‌دهد.

میز کار: قطعه کار روی این میز قرار می‌گیرد و با استفاده از سیستم CNC، نسبت به پرتو لیزر حرکت داده می‌شود.

سیستم خنک‌کننده: برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد قطعه کار و دستگاه، از سیستم خنک‌کننده استفاده می‌شود.

کاربردهای برش لیزری

برش لیزری در صنایع مختلفی کاربرد دارد، از جمله:

چوب‌کاری: برش MDF، چوب طبیعی، پلکسی گلاس و ...

پلاستیک: برش انواع پلاستیک‌های مهندسی و صنعتی

نساجی: برش پارچه، چرم و سایر مواد نرم

تبلیغات: ساخت تابلوهای تبلیغاتی، حروف برجسته و ...

نوآوری‌های اخیر در حوزه برش لیزری

لیزرهای فیبر: این لیزرها دارای راندمان بالا، طول عمر طولانی و کیفیت پرتو بسیار خوبی هستند.

سیستم‌های برش چندگانه: امکان برش همزمان چندین قطعه یا انجام عملیات‌های مختلف بر روی یک قطعه را فراهم می‌کنند.

نرم‌افزارهای پیشرفته: نرم‌افزارهای جدید، امکان طراحی و شبیه‌سازی دقیق قطعات را فراهم می‌کنند.

اتوماسیون: استفاده از روبات‌ها و سیستم‌های خودکار، باعث افزایش سرعت و دقت فرایند برش می‌شود.


تفاوت برش لیزری با سایر نوع برش‌ها

به صورت کلی مهمترین تفاوتی که می‌توان بین برش لیزری با سایر نوع برش‌ها همچون برش مکانیکی و یا برش پلاسمادارد، دقت است. دقت در برش لیزری بسیار بالا و دقیق بوده و می‌توان گفت تقریبا خطا در آن راه ندارد. سرعت دیگر مورد وجهت تمایز و یا به اصطلاح دیگر تفاوت مهم دیگر است. این عامل نیز موجب شده است که بسیاری برش لیزری را به سایر نوع برش‌ها ترجیح بدهند.