برشکاری یکی از فعالیت‌های پرکاربرد در صنایع است که از طریق آن قطعات فلزی مورد نیاز برای اهداف مختلف تامین می‌شوند. عمل برشکاری بر روی فلزات مختلف مثل آهن، فولاد و آلومینیوم و با استفاده از ابزار، دستگاه‌ها و ماشین‌آلات مختلف صورت می‌گیرد. از آنجایی که قطعات برش‌خورده در این فرآیند در صنایع مهم مثل خودروسازی، کشتی‌سازی، هواپیما‌سازی، ساختمان‌سازی و حتی ساخت تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند می‌توان برشکاری را جز فرآیندهای صنعتی مهم و حساس معرفی کرد. در این مقاله با عمل برشکاری به صورت دقیق آشنا خواهیم شد و سپس انواع روش‌های برشکاری و دستگاه‌های مورد استفاده در این صنعت را بررسی خواهیم کرد.
برش کاری چیست؟
برای تبدیل فلزات به قطعات کوچکتر و مورد نیاز، فرآیند برش کاری صورت می‌گیرد. در واقع بسیاری از فلزات برای تبدیل شدن به اجزای کاربردی، باید تحت برش قرار بگیرند. معمولا پس از برش کاری، از این فلزات برای مونتاژ دستگاه‌های مختلف استفاده می‌کنند. فرآیند برش کاری با استفاده از ابزارهای پیشرفته و تکنیک‌های به روز انجام می‌شود.همچنین از آنجایی که ویژگی‌های کلی فیزیکی و شیمیایی فلزات با یکدیگر متفاوت است؛ باید از روش‌های مختلفی هم برای برشکاری آن‌ها استفاده کرد. به طور مثال برای برش فلزات سنگین باید از دستگاه‌های ویژه استفاده کرد؛ اما فلزات سبک با ابزارآلات ساده هم برش می‌خورند.
لذا برشکاری فرآیندی است که طی آن ورق‌ها، میله‌ها و شمش‌های فلزی با استفاده از ابزار مختلف و طی فرآیندهای متفاوت به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شوند. هدف از برشکاری ایجاد قطعات فلزی مورد نیاز برای ساخت وسایل مختلف است. از آنجایی که ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی فلزات باهم تفاوت‌هایی دارند روش مورد استفاده برای برش آن‌ها نیز باید باهم متفاوت باشند؛ فلزات سخت و سنگین با استفاده از ماشین‌آلات و طی فرآیندهایی که قدری پیچیده‌تر هستند برش می‌خورند و فلزات سبک‌تر با استفاده از ابزار ساده برشکاری می‌شوند.
انواع روش‌های برشکاری فلزات
به طور کلی برشکاری انواع فلزات به دو روش مختلف انجام می‌شود که آن‌ها را به عنوان برشکاری به روش گرم و برشکاری به روش سرد می‌شناسند. انتخاب هریک از این روش‌ها بستگی به نوع فلز و ویژگی‌های آن دارد. در ادامه با این دو روش و موارد استفاده از آن‌ها بیشتر آشنا خواهیم شد.
برشکاری گرم
از روش گرم برای برش فلزاتی استفاده می‌شود که سختی بالایی دارند، به طور کلی فلزاتی که درصد کربن آن‌ها بیش از ۰.۲٪ باشد به عنوان فلزات سخت یا سنگین شناخته می‌شوند. منظور از برشکاری گرم این است که برای انجام آن فلز باید به درجه حرارت مشخصی برسد تا عمل برشکاری روی آن صورت بگیرد. اینکه میزان افزایش دما تا چه میزان باید صورت بگیرد نیز به نوع فلز بستگی دارد. مسئله مهم در برشکاری این است که فلزات طی این فرآیند به هیچ عنوان نباید تغییر ماهیت دهند و در پایان عمل برشکاری باید دقیقا تمام ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی خود را حفظ کنند. ایجاد هرگونه تغییر در ویژگی‌های فلزات طی هر فرآیند صنعتی، باعث بروز مشکل در محصولاتی خواهد شد که در نهایت با استفاده از این قطعات فلزی ساخته می‌شوند.
به طور مثال اگر طی فرآیندی مثل برشکاری دمای ورق فولادی بیش از اندازه بالا برود طبیعتا تغییراتی در ماهیت شیمیایی ورق ایجاد خواهد شد که باعث می‌شوند ورق فولادی دیگر کیفیت سابق خود را نداشته باشد. بنابراین تنظیم میزان گرمایی که طی برشکاری گرم به فلز داده می‌شود بسیار مهم است. عمل برشکاری گرم با استفاده از دستگاه‌ها و ابزار مختلفی صورت می‌گیرد که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.
مزایا و معایب برشکاری گرم
از جمله مزایای برشکاری گرم می‌توان گفت که در این روش هیچگونه تراشه‌ای ایجاد نمی‌شود و در واقع سرعت برشکاری فلز بسیار بالا خواهد بود. همچنین این برشکاری با روش کامپیوتری، حکاکی و غیره متناسب است و عملیات بر به صورت مکانیزه انجام خواهد شد. اما از معایب این روش برشکاری فلزات هم نمی‌توان چشم پوشی کرد. در واقع بر اثر این روش ممکن است احتمال انفجار، سوختگی، پخش مواد مذاب بالاتر رفته و به طور کلی ایمنی برشکاری گرم پایین است. همچنین تغییر ساختار فیزیکی محل برش فلز و تولید گاز و مواد سمی هم از دیگر معایب روش برشکاری گرم هستند.
برش هواگاز
برش هواگاز یا هوابرش یکی از روش‌های مرسوم و البته ارزان‌قیمت برای برش دادن انواع فلزات سنگین است که در آن از ترکیب سوخت و اکسیژن برای ایجاد حرارت بالا و برش فلزات استفاده می‌شود. نخستین بار در سال ۱۹۰۳ دو مهندس فرانسوی از این روش برای برش ورق‌های فولادی استفاده کردند و طی آن با استفاده از اکسیژن خالص (برای ذوب قطعه‌کار) و سوخت گازی دمایی معادل ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ درجه سانتی‌گراد به وجود آوردند. برای برش قطعات آهنی با استفاده از دستگاه هوابرش ابتدا منطقه موردنظر را با استفاده از مشعل برش به دمای برافروختگی می‌رسانند و سپس با ایجاد یک جریان اکسیژن فلز را می‌سوزانند. طی این فرآیند فلز به صورت گل اکسید‌شده درمی‌آید و منطقه مورد نظر برش خواهد خورد. علت استفاده هوابرش در برشکاری نبشی و ناودانی دلایل متعددی دارد و قیمت آن نیز به صرفه تر است.
در روش برشکاری هوا گاز می‌توان با استفاده از سوخت گاز بر روی فلز برش انجام داد. این روش همچنین قدمت زیادی دارد و یکی از به صرفه‌ترین روش‌های برشکاری فلزات تا به امروز محسوب می‌شود. امروزه در تولیدی‌های کوچک از روش برشکاری هواگاز برای جوش دادن فلزات، لوله ها، تعمیرات و ساخت کارهای هنری مبتنی بر فلز استفاده می‌کنند.
