کاربرد مدنظر و موقعیت قطعه، تعیین‌کننده نوع، اندازه و شکل فلزات است. ازاین‌رو باید از روش‌های دقیق و مختلف برشکاری فلزات استفاده کرد تا تطابق فلز برش خورده با انتظارات مشتریان تضمین شود. تاریخچه فلزکاری نشان می‌دهد که روش‌های ابتدایی برشکاری شامل دستگاه‌های دستی ازجمله اره آهن‌بری، اسکنه و قیچی می‌شدند. با گذر زمان، ابزارهای دقیق و ظریف پیشرفته‌تری به دسته ابزارآلات برشکاری فلزات اضافه شدند و توانستند علاوه بر کاهش زمان برشکاری، موجب افزایش چشم‌گیر کیفیت قطعات تولیدشده شوند.
همان‌طور که می‌دانید، فلزات مختلفی وجود دارند که ترکیبات هر یک از آن‌ها موجب به وجود آمدن ویژگی‌های خاص در فلز است؛ ازآنجایی‌که تنها یک روش برشکاری قادر به برش تمامی فلزات نخواهد بود، روش‌های زیادی برای رسیدن به بهترین قطعه برش خورده ارائه‌شده‌اند. روش برشکاری بر اساس نوع فلز، سطح دقت و ظرافت و کاربرد قطعه برش خورده تعیین می‌شود. در ادامه، علاوه بر تعریف برشکاری، اطلاعات بیشتری در خصوص روش‌های مختلف برشکاری فلزات در اختیار شما قرار می‌دهیم.
ابزارهای دستی برشکاری فلزات ابزارهای دستی ازجمله قیچی و اره آهن‌بری، برای انجام برشکاری‌های کوچک مناسب هستند. این روش برشکاری عمدتاً برای تغییر شکل فلزات انعطاف‌پذیر، مانند آلومینیوم استفاده می‌شود. در مواقعی که نیاز به تهیه قطعات بسیار ریز است، بهتر است از این روش استفاده نشود؛ زیرا نیروی موردنیاز برای برش می‌تواند به‌جای بریدن قطعه، باعث شکست آن شود. برای حذف قسمت‌های اضافی و بالا بردن ظرافت کار، می‌توان از اسکنه استفاده کرد. با در نظر گرفتن موقعیت موردنظر می‌توان از اسکنه‌های سرد (با لبه تیز شده) و یا اسکنه گرم (که پیش از استفاده حرارت می‌بیند) بهره برد.
انواع روش های برشکاری فلزات (عملیات‌ها)
برشکاری تنها یک روش نیست، بلکه گروهی از فرآیندهای مختلف است. توجه داشته باشید که بهترین روش بر اساس هندسه قطعه و کیفیت قطعه نهایی انتخاب می‌شود. برخی از متداول‌ترین روش های برشکاری فلزات عبارت‌اند از:
- سوراخ‌کاری
در زمان سوراخ‌کاری، نوعی شکل استوانه‌ای در فلز تشکیل خواهد شد. در این روش، قطعه موردنظر شروع به چرخش خواهد کرد و ابزار برش، قسمت‌های ناخواسته را از فلز جدا می‌کند. ابزار برش دارای لبه‌ای است که تنها یک سمت آن برای برش مناسب است. سرعت حرکت از سوی قطعه در حال چرخش تأمین می‌شود و حرکت آرام ابزار برش در جهت موازی با محور چرخش قطعه، حرکت فشاری موردنیاز برای برش را فراهم می‌کند.
- دریل کاری
از دریل برای ایجاد نوعی حفره دایره‌ای شکل استفاده می‌شود. در این روش، ابزار برش به چرخش درآمده و به قطعه ثابت در دستگاه نگه‌دارنده، فشار وارد می‌کند. در اغلب موارد، ابزار برش دو یا چند لبه تیز دارد. ابزار برش در جهت موازی با تیغه حرکت کرده و حفره دایره‌ای شکل ایجاد خواهد گرد.
- بورینگ
هدف اصلی بورینگ، گشاد کردن بیشتر حفره‌های ایجادشده توسط دریل است. به‌طورکلی، از این روش در آخرین مرحله تولید محصول استفاده می‌شود.
- فرزکاری
از فرزکاری برای حذف لایه‌ای از سطح فلز استفاده می‌شود. علاوه بر این، این روش برای ایجاد حفره در سطح قطعه نیز مناسب است. مورد اول با نام فرزکاری غلتکی و مورد دوم به‌عنوان فرزکاری با تیغه انگشتی شناخته می‌شود. به‌طورکلی، هدف از فرزکاری ایجاد سطحی صاف بر روی فلز است. ابزار برش در این روش به چندین لبه تیز مجهز است و سرعت حرکت نیز از سوی تیغه برشکاری در حال چرخش فراهم می‌شود. جهت حرکت فشاری به‌صورت عمود بر محور چرخش ابزار وارد می‌شود.
- قطع کردن
هدف از قطع کردن، تبدیل قطعه موردنظر به دو تکه است. در این روش، قطعه به چرخش در آمده و حرکت ابزار برش به‌صورت شعاعی موجب جداسازی اجزای قطعه می‌شود.
استفاده از دستگاه‌های پیشرفته برای برشکاری فلزات
برای برشکاری فلزات در پروژه‌های بزرگ و یا قطعات فلزی ضخیم یا سخت نمی‌توان از ابزار دستی برشکاری استفاده کرد. در این موقعیت و با در نظر گرفتن شرایط و ویژگی‌های فلز، می‌توان از روش‌های مختلف برشکاری مبتنی بر دستگاه‌های پیشرفته‌تر استفاده کرد. برخی از این روش‌ها عبارت‌اند از:
- خردکن
برای پروژه‌هایی که سطح صاف محصول نهایی از شرایط اصلی کار است، دستگاه خردکن را می‌توان به‌عنوان بهترین گزینه در نظر گرفت. دستگاه خردکن با تکیه بر اصطکاک به وجود آمده میان یک تیغه یا دنده چرخنده و سطح فلز موجب از بین رفتن لایه‌های سطحی فلز می‌شود. این کار تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که سطح صیقلی موردنظر به دست آید.
- ماشین تراش
در ماشین تراش، تماس یک ابزار برش بُرنده با قطعه فلزی در حال چرخش باعث می‌شود قطعه فلز به شکل موردنظر برش بخورد. دقت و ظرافت قابل‌توجه این ماشین منجر به استفاده گسترده ماشین تراش در صنایع برشکاری فلزات شده است.
- پانچ
این دستگاه با وارد آوردن فشار زیاد به قطعه فلزی موجب تغییر شکل می‌شود. فشار وارده از تیغه‌های دستگاه پانچ بسیار بیشتر از نیروی انسانی است؛ ازاین‌رو، این روش برشکاری برای فلزات سخت و مقاوم مناسب است. برخی از دستگاه‌های پانچ می‌توانند تا 1000 ضربه در دقیقه به سطح فلز وارد کنند. این ویژگی نشان‌دهنده کارایی بسیار بالای این روش است.
- واترجت
در روش واترجت، نوار باریک و متراکمی از آب و یا آب مخلوط شده با نوعی ترکیب ساینده با شدت بسیار بالا به سطح فلز برخورد کرده و قطعه فلزی را برش می‌زند. این روش برای فلزات و پروژه‌هایی مناسب است که به گرما و دماهای بسیار بالا حساس هستند.
- پلاسما و شعله
این روش شباهت زیادی به واترجت دارد، با این تفاوت که نوعی گاز اشتعال‌پذیر جایگزین آب شده است. پمپاژ گاز از مشعل موجب تولید نوعی شعله بسیار داغ خواهد شد. این شعله می‌تواند با سوزاندن و ذوب فلز موجب برش قطعه موردنظر شود. از ویژگی‌های اصلی و شناخته‌شده ابزارهای برش پلاسما می‌توان به‌دقت بسیار بالای آن‌ها اشاره کرد.
دقت و ظرافت بیشتر در روش جدید برشکاری فلزات
برشکاری با لیزر یکی از جدیدترین و هیجان‌انگیزترین روش های برشکاری فلزات است. این ابزارهای برش با مرکز کردن پرتو نور در یک نقطه موجب برش فلز می‌شوند و برای پروژه‌هایی مناسب‌تر هستند که نیازمند دقت و ظرافت بسیار بالاست. بااین‌حال، در مقایسه با روش‌های دیگر برشکاری فلزات، این روش کندتر و با قیمت بیشتر است.
تکنیک‌های برشکاری فلزات
با در نظر گرفتن لبه برش و جهت حرکت ابزار برش و قطعه موردنظر می‌توان تکنیک‌های برشکاری فلزات را به دو دسته کلی تقسیم کرد:
فرآیند برش قائم (دو بعدی)
در فرآیند برشکاری قائم، لبه تیغه به‌صورت عمود (90 درجه) بر جهت حرکت فشاری وارد می‌شود. قطعه موردنظر نیز هم‌جهت با لبه تیغه برش دهنده در جریان خواهد بود.
فرآیند برش مورب (سه‌بعدی)
در این فرآیند، لبه بُرنده دستگاه با زاویه کمتر از 90 درجه بر روی سطح قرار می‌گیرد. قطعه نیز به‌صورت غیرمستقیم (از پهلو) حرکت خواهد کرد.
در جدول زیر به برخی از ویژگی‌های فرآیندهای برش قائم و مورب اشاره می‌کنیم:
| ردیف | پایه | فرآیند برشکاری قائم | فرآیند برشکاری مورب |
| 1 | فرآیند برشکاری 2D/3D | این فرآیند به‌صورت دو بعدی مشاهده می‌شود | این فرآیند سه‌بعدی است. |
| 2 | لبه برش و جهت حرکت فشاری | لبه ابزار برش در زاویه 90 درجه به جهت حرکت فشاری باقی می‌ماند. | لبه ابزار برشی در زاویه کمتر از 90 درجه نسبت به جهت حرکت فشاری تنظیم می‌شود. |
| 3 | جهت حرکت قطعه | هم‌جهت با لبه بُرنده دستگاه برش | زاویه‌ای میان تیغ دستگاه برش و قطعه ایجاد می‌شود |
| 4 | اجزای نیروهای برشکاری | تنها دو جزء عمودی از نیروهای برشی بر ابزار تأثیر دارند. | سه جزء عمودی از نیروهای عمودی بر ابزار برش تأثیر دارند. |
| 5 | گرمای تولیدشده به دلیل اصطکاک | در طول فرآیند، گرمای تولیدشده به‌واسطه اصطکاک در هر واحد سطح بیشتر است. | گرمای تولیدشده به‌واسطه اصطکاک در هر واحد سطح کمتر است. |
| 6 | عمر ابزار برش | عمر کمتر | عمر بیشتر |
| 7 | نیروی برشی | محیط کمتر | محیط بیشتر |
| 8 | مقدار فلز حذف‌شده | در مقایسه با فرآیند مورب، فلز کمتری حذف می‌شود | موجب حذف سریع‌تر و بیشتر فلز می‌شود. |
عوامل مؤثر بر روش های برشکاری فلزات
عوامل یا پارامترهای مختلفی می‌توانند بر پروسه برشکاری فلزات و درنتیجه، سطح و دقت هندسی قطعه تأثیرگذار باشند. از متغیرهای مستقل در فرآیندهای برشکاری فلزات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نوع، شکل، هندسه و زاویه ابزار برش
- قطعه موردنظر، شرایط و دمای محیط
- پارامترهای برش (ازجمله سرعت، حرکت فشاری و عمق برش)،
- خصوصیات دستگاه برش
اصلی‌ترین ویژگی‌های وابسته در طی فرآیندهای برشکاری فلزات عبارت‌اند از:
- نوع قطعه تولیدشده
- دما در منطقه تماس ابزار برش و قطعه
- فرسودگی ابزار برش و عملیات ناموفق
- سطح نهایی قطعه
- نیرو و انرژی موردنیاز در فرآیند برش
جمع‌بندی
در حال حاضر، روش‌های برشکاری مختلفی وجود دارند که هر یک بر اساس نوع و هدف قطعه، پروژه موردنظر و شرایط محیطی تعیین و انتخاب‌شده تا درنهایت بهترین نتیجه ممکن کسب شود. به‌طورکلی روش های برشکاری فلزات را می‌توان به روش‌های سنتی (ابزار برش دستی) و مدرن (دستگاه‌های پیشرفته برشکاری) تقسیم کرد. بااین‌حال، نحوه قرارگیری ابزار برش نیز می‌تواند به‌گونه‌ای باشد که برش به‌دست‌آمده به‌صورت عمود و یا مورب انجام شود. اطلاع از ویژگی‌های قطعه و دستگاه برش و همچنین متغیرهای وابسته و مستقل مؤثر بر روش های برشکاری فلزات می‌تواند درصد موفقیت پروژه‌های مختلف را تا حد قابل‌توجهی افزایش دهد.