آشنایی با برشکاری ورق فولادی و انواع آن

برشکاری ورق فلزی که به عنوان ماده‌ اولیه در تولید محصولات فولادی به کار می‌رود، بسیار مهم است، زیرا طی برشکاری، آن‌ها به محصول دلخواه تبدیل می‌شود.
به بریدن ورق‌های فولادی و تبدیل آن‌ها به قطعات کوچک‌تر با استفاده از روش‌های مکانیکی و دستی برشکاری ورق آهن می‌گویند. خمکاری و برش ورق با روش‌های متفاوتی صورت می‌گیرد که در ادامه با هم بررسی خواهیم کرد.

انواع روش‌های برشکاری ورق فلزی

روش‌های متنوعی برای برشکاری ورق‌های فلزی یا به‌ اصطلاح صنعتی؛ تولید ورق برشی وجود دارد که عبارتند از لیزر، التراسونیک، برش شعله‌ای، برش با قیچی، هواگاز، واتر جت، فرز، پلاسما، قالب برش، برش با تیغه و… . هر کدام از این روش‌ها می‌توانند کیفیت‌های متفاوتی را برای ورق‌های برای ایجاد کنند.

مثلا تفاوت در انحناهای مسیر برش، سرعت برشکاری، قابلیت CAD و CAM شدن، میزان آلودگی صوتی، نیاز به گیره بندی قطعه کار، جوش خوردن یا نخوردن ورق‌های روی هم قرار گرفته در هنگام برش چند تایی، میزان براده های برجای گذاشته شده و … از این کیفیت‌های متفاوت می‌باشد. در ادامه هر یک از این روش‌ها را توضیح خواهیم داد:

1. قطع مستقیم

یکی از ساده‌ترین انواع عملیات برشکاری ورق صنعت، فرآیند برشکاری است که به آن قطع مستقیم می‌گویند. یک پانچ طولی از استوک را در امتداد یک خط مستقیم جدا می‌کند. عملیات برش صنعتی ورق فلزی، معمولاً پانچ را متمایل می‌کند تا حداکثر نیروی مورد نیاز را با توزیع نیروی مورد نیاز بر روی ضربه برش کاهش دهد.

زاویه‌ای که پانچ ممکن است متمایل شود از 4 تا 15 درجه متغیر است، اما هر چه زاویه بیشتر باشد، بزرگی مولفه نیروی افقی که برای جابجایی کار عمل می‌کند، بیشتر است. به همین دلیل زاویه‌ها معمولاً زیر 9 درجه هستند. ورق فلزی پس از هر قطع تغذیه می‌شود و این فرآیند می‌تواند خیلی سریع تکرار شود. انواع خدمات و روش‌های برشکاری ورق آهن به شرح زیر می‌باشد:

2. جداسازی ورق‌ها به شکل پارتینگ (دقت کمتر)

برش‌ها و پارتینگ‌ها از فرآیندهای اساسی برشکاری ورق هستند که در صنعت تولید انجام می‌شود. برش‌ها نباید مستقیم باشند، بلکه ممکن است بیش از چندین خط و یا منحنی باشند.
جداسازی‌ها مشابه هستند، به این ترتیب که یک بخش مجزا از یک ورق یا نوار فلزی در امتداد یک مسیر هندسی مورد نظر بریده می‌شود. تفاوت بین کات آف و جدا کننده در این است که به دلیل هندسه آن می‌توان کات آف را کاملاً روی ورق فلز قرار داد.

با کات آف، برشکاری را می‌توان در یک مسیر در یک زمان انجام داد و عملاً هیچ اتلاف مواد وجود ندارد. با جدا شدن، نمی‌توان شکل را به طور دقیق تو در تو کرد. جداسازی شامل برشکاری در طول دو مسیر به طور همزمان است. جداسازی مقدار معینی از مواد را هدر می‌دهد که می‌تواند قابل‌توجه باشد.

3. برشکاری ورق آهن با مشت زدن و شکاف زدن

پانچ کردن نیز یک فرآیند اساسی برشکاری ورق صنعت است که اشکال و کاربردهای مختلفی در تولید پرسکاری دارد. پانچ کردن شامل بریدن یک قطعه ماده از یک ورق فلزی است. ماده حذف شده ممکن است گرد یا شکل دیگری باشد.
این فلز اضافی، پس از سوراخ شدن، راب نامیده می‌شود و معمولاً به عنوان قراضه دور ریخته می‌شود. شکاف زدن نوعی عملیات مشت زدن است. شکاف به طور خاص به سوراخ کردن سوراخ‌های مستطیلی یا کشیده اشاره دارد.

4. سوراخ کردن ورق فلز

گاهی اوقات مطلوب است که سوراخ‌های زیادی در یک ورق فلز ایجاد شود، اغلب در یک الگوی خاص. این سوراخ‌ها ممکن است گرد یا شکل دیگری باشند. سوراخ کردن ورق فلزی اجازه عبور مواد سبک یا سیال را می‌دهد ورق اغلب می‌تواند در تهویه و فیلتر کردن مواد سیال استفاده شود. از ورق فلز سوراخ‌دار نیز در ساختار و ماشین‌سازی برای کاهش وزن و زیبایی ظاهری استفاده می‌شود.

از تجهیزات ویژه‌ای استفاده می‌شود که تعداد زیادی سوراخ را به طور همزمان و با سرعت بالایی ایجاد می‌کند. در عمل تولید صنعتی، اندازه این سوراخ‌ها معمولاً از 0.04 اینچ تا 3 اینچ (1-75 میلی متر) است.  برخی از ماشین‌های سوراخ کننده خاص می‌توانند 100000 تا  300000  سوراخ در دقیقه ایجاد کنند.

5. برش واترجت

دستگاه‌های برشکاری واتر جت که با ترکیبی از دو تکنولوژی cnc و واترجت قادر می‌باشند تا با سرعتی بالاتر و همچنین دقتی بیشتر به برشکاری مواد مختلف از جمله سنگ، آهن، استیل، آلومینیوم، شیشه، سرامیک و … بپردازند. امروزه جایگاه بسیار مهمی در تولید قطعات صنعتی را دارا هستند.

دستگاه‌های واترجت، عملیات برشکاری ورق را با فشار بالا و ترکیب آب با ماده ساینده انجام می‌دهد و انواع بسیاری از مواد را برش دهند. برشکاری واترجت در صنایع مختلف مانند قطعه‌سازی، نظامی، صنایع هوایی و ماشین‌سازی کاربرد بسیار دارد.
در واترجت، ابزار برش، آب خالص یا آب به همراه مواد ساینده می‌باشد. فرآیند برش با آب خالص معمولا برای مواد کم استحکام مانند کاغذ، شیشه، فایبرگلاس و مقوا و فرآیند برش به همراه مواد ساینده، برای مواد مستحکم مانند فلزات و آلیاژها کاربرد دارد.

پروسه برش در واتر جت از یک باریکه آب با سرعت بسیار بالا تشکیل می‌شود، که یک ماده ساینده به منظور برش مواد آلیاژ یا سخت‌تر نسبت به شیشه و آلومینیوم به آن تزریق‌شده و مخلوط آب و مواد ساینده طبق طرح کامپیوتری که به دستگاه داده شده عملیات برش را انجام می‌دهند. این مواد ساینده در واترجت‌ها معمولا سیلیکون کارباید، سیلیس یا لعل می‌باشد که بسته به جنسی که باید ماشینکاری شود درنظر گرفته می‌شود.

از مزایای برش واترجت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برش انواع فولاد بدون هیچگونه اثر حرارتی در سطح برش به دلیل ماهیت سرد برش.
• حذف عملیات ماشین کاری به دلیل دقت بالای دستگاه.
• تنها راه ممکن برای برش مواد خاص همچون تیتانیوم، سوپرآلیاژها و…
• برش طیف وسیعی از مواد اعم از سنگ، شیشه، چوب، فلزات و…

6. نیش زدن یا سوراخ کردن

نوعی دیگر از برش ورق فلزی، همان پانچ کردن یا سوراخ کردن ورق می‌باشد. پانچ‌ها برای برش سوراخ‌ها و پروفیل‌ها در ورق‌های فلزی ممکن است در اشکال و اندازه‌های مختلفی باشند. دستگاهی به نام نیبلر از یک پانچ مستقیم کوچک برای ایجاد همان برداشت هندسی ورق فلزی مانند پانچ بزرگتر پیچیده‌تر استفاده می‌کند.

این کار را با سوراخ کردن سریع بسیاری از سوراخ‌های همپوشانی برای ایجاد نمایه برش بزرگ‌تر انجام می‌دهد. نیبلینگ در ایجاد برش‌های پیچیده با ماشین آلات ساده مفید است. نیبلینگ ممکن است بیشتر از پانچ طراحی شده برای یک برش خاص طول بکشد، با این حال ممکن است یک جایگزین کارآمد برای دوره‌های تولید کوچک باشد.

مراحل برشکاری ورق آهن

1. راه اندازی برشکاری

با شروع فرآیند برش، نیروی وارد شده از طریق پانچ باعث حرکت آن به سمت کار می‌شود. ورق فلزی به دستگاه پایینی محکم می‌شود، در صورت تماس پانچ حرکت نمی‌کند. در عوض، فشار بین پانچ و ورق ایجاد می‌شود.
تغییر شکل پلاستیک سطح فلز رخ می‌دهد. این در سطوح بالا و پایین اتفاق می‌افتد، زیرا قالب برش پایینی با همان نیرویی که پانچ به سمت پایین فشار می‌دهد به سمت بالا فشار می‌آورد. در عمل تولید، تغییر شکل پلاستیکی که در سطوح ورق فلزی و در این مرحله از عملیات برش اتفاق می‌افتد، به عنوان رول اور نامیده می‌شود.

2. رولور یا تغییر شکل پلاستیک

در مرحله بعد نفوذ اتفاق می‌افتد و برش واقعی ورق فلز آغاز می‌شود، زیرا نیرو باعث می‌شود پانچ و قالب در ماده کار فرو برود. این یک منطقه نفوذ ایجاد می‌کند که به عنوان منطقه درخشان یا براق شناخته می‌شود. این ناحیه براق معمولاً 30 تا 60 درصد ضخامت کل ورق را اشغال می‌کند. ضخامت واقعی این ناحیه صاف است و به عوامل مختلفی بستگی دارد.

هرچه انعطاف پذیری فلز بیشتر باشد، ضخامت برش نسبت به ضخامت کل ورق بیشتر است. افزایش ترخیص یا ضخامت کل ورق باعث کاهش درصد ناحیه براق می‌شود. نواحی فرسودگی روی سوراخ ورق فلز در قسمت بالایی ایجاد می‌شود. در فلزی که برداشته شده است (لبه یا خالی)، ناحیه براق در پایین ظاهر می‌شود.

نگرانی در مورد کیفیت لبه برش فلز یا سوراخ بستگی به این دارد که مواد برش خورده یک حلزون یا خالی باشد. در مرحله‌ای از عملیات برشکاری ورق، هنگامی‌ که به عمق مشخصی از نفوذ پانچ می‌رسد، تشکیل ناحیه براق با انتشار ترک به پایان می‌رسد.

3. انتشار ترک در برشکاری

در یک فرآیند برشکاری که به خوبی طراحی شده است، ترک‌ها باید به یکدیگر برخورد کنند و یک شکست مداوم ایجاد کنند. این شکست باعث ایجاد ناحیه شکستگی می‌شود.
ناحیه شکستگی از انتهای ناحیه برش شروع می‌شود و بیشتر ضخامت برش را به استثنای سوراخ به خود اختصاص می‌دهد. فاصله بیشتر، ضخامت ورق بیشتر و شکل پذیری کمتر فلز، نسبت ناحیه شکستگی را نسبت به ضخامت کل ورق افزایش می‌دهد.

4. برش دادن ورق فلزی با فرز

در برش ورق با فرز ممکن است تجهیز برش شما دستی و یا ماشینی باشد، در این صورت ممکن است ورق آهنی دارای لبه های برش صاف و صیقلی نمی‌باشد. این روش برش ورق بیشتر برای ورق‌های با ضخامت کم، معمولا در حدود 25 میلیمتر مناسب تر می‌باشد.

فرز یک برجستگی نازک از مواد است که به دلیل کشیدگی فلز در هنگام جدا شدن نهایی ورق ایجاد می‌شود. فلزات انعطاف پذیر بیشتر تمایل به ایجاد سوراخ‌های بزرگتر دارند. در عمل تولید، ابزارهای تیز می‌توانند فرز را کاهش دهند.
بررسی سطوح لبه ورق فلزی برش خورده، تفاوت‌های بین ناحیه براق و ناحیه شکستگی را نشان می‌دهد. ناحیه براق مستقیم و دارای سطح صاف است، در حالی که ناحیه شکستگی زاویه‌دار است و سطحی ناهموار دارد.

تمام نواحی سطحی ورق فلزی برش خورده به ترتیب برعکس روی ورق نسبت به ورق خالی یا راب وجود دارد. به عنوان مثال، فرز در لبه پایینی سوراخ برش شکل می‌گیرد، در حالی که در لبه بالایی سوراخ شکل می‌گیرد.
کیفیت لبه ورق فلزی برش خورده در ساخت پرس کاری بسیار مهم است. یک مورد توجه میزان کار سردی است که ممکن است توسط فلز کار در نواحی مختلف اطراف سطح برش تجربه شده باشد.

این ممکن است متفاوت باشد و نتیجه تغییر شکل مواد است که در طول عملیات رخ داده است. زوایای، زبری و ویژگی‌های سطح لبه نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. عوامل برش ارتباط زیادی با لبه‌های ورق فلزی دارند، به عنوان مثال یک ناحیه براق بزرگتر نشان دهنده کیفیت بهتر سطح لبه است.
برای تولید محصول ورق فلزی با لبه‌های هندسی و کیفیت مطلوب، می‌توان از انواع زیادی از سوراخ‌زدایی، پخ‌زنی، خمش و سایر عملیات پردازش ثانویه استفاده کرد.

5. پاکسازی در طول یک فرآیند برشکاری ورق

ترخیص؛ یک عامل مهم در طراحی فرآیند برشکاری ورق است. همانطور که قبلاً گفته شد، فاصله برش خط مستقیم و فاصله جانبی بین لبه پانچ و لبه سوراخ قالب است. نحوه جدا شدن فلز، از این رو برش، تا حد زیادی با فاصله مشخص می‌شود.
بهینه سازی فاصله‌های برش، بسته به عوامل فرآیندی خاص، یک برش با کیفیت را فراهم می‌کند. هنگامی‌که فاصله‌ها به درستی به کار می‌روند، مکانیک برشکاری باید همانطور که در بخش قبل توضیح داده شد رخ دهد.

مقادیر نامناسب می‌تواند روند برش را به خطر بیندازد. فاصله بیش از حد لازم باعث می‌شود ورق فلزی بین لبه‌های برش فشار بیاورد. شکستگی به اشتباه رخ می‌دهد و لبه حاصل معمولاً مطلوب نیست.

• ترخیص بیش از حد

اگر فاصله برش کافی فراهم نشود، خطوط شکستی که از پانچ و قالب منتشر می‌شوند، در یک راستا قرار نمی‌گیرند. خطوط شکست ناپیوسته، در ورق فلز، معمولاً منجر به برش ثانویه و تغییر شکل سطح لبه می‌شود.

• ترخیص خیلی کم

هرچه ضخامت ورق فلز بیشتر باشد، مقدار فاصله باید بالاتر باشد. در صنعت تولید طیف وسیعی از مقادیر بهینه برای فرآیندهای خاص وجود دارد، فاصله‌ها ممکن است از 1٪ تا 30٪ ضخامت ورق باشد. به طور کلی، مقادیر معمولی از 3٪ تا 8٪ ضخامت ورق را شامل می‌شود. یک عامل مهم نوع مواد کار و مزاج آن است.
ورق فلزی آلیاژ آلومینیوم ممکن است دارای مقدار خلاصی بهینه 4 درصد، ورق برنجی 6 درصد و ورق فولادی سخت 7.5 درصد باشد. اگر اندازه سوراخ نسبت به ضخامت کل ورق کوچک باشد، می‌توان به فاصله بیشتری نیاز داشت.

مقدار فاصله برشکاری ورق ممکن است به پانچ یا قالب اضافه شود، بسته به اینکه این کار یک عملیات پانچ یا سوراخ کردن باشد. اساساً، با توجه به اندازه خاصی، آیا سوراخ باید به آن اندازه باشد یا مهم است که فضای خالی آن اندازه باشد. برای خالی با اندازه معین، سوراخ در قالب باید اندازه صحیح باشد، بنابراین، فاصله را از پانچ کم کنید.
در بلنکینگ، پانچ کوچک‌تر از اندازه خالی مورد نظر خواهد بود. هنگام پانچ کردن، برای سوراخی با اندازه مشخص، پانچ باید اندازه مناسبی داشته باشد. در این حالت فاصله به سوراخ قالب اضافه می‌شود و آن را بزرگتر از اندازه سوراخ مورد نظر می‌کند.

6. ملاحظات برشکاری ورق

روغن‌کاری عامل مهمی در نگهداری قالب‌های برشکاری ورق  است. عملیات برش ورق عمدتاً توسط پرس‌های مکانیکی تغذیه می‌شود، پرس میل لنگ اغلب استفاده می‌شود. قالب پایینی مستقیماً در نزدیکی بالای سوراخ قرار دارد، سپس یک فاصله زاویه‌ای ایجاد می‌شود تا پس از خارج شدن اجباری از سوراخ، امکان انبساط خالی یا راب فراهم شود. یکی دیگر از ملاحظات در مورد خالی یا راب، تمایل آن به تاب خوردگی به دلیل نیروهای وارد شده در طول فرآیند برش.است.

• ملاحظات برشکاری قالب‌های برشکاری

همانطور که توضیح داده شد، قالب برای برشکاری از پانچ و قالب تشکیل شده است. مواد پانچ و قالب معمولاً فولاد ابزار یا گاهی اوقات کاربید است. برخی از قالب‌ها امکان انجام چندین عملیات را همزمان با یک حرکت واحد فراهم می‌کنند. به این‌ها قالب ترکیبی می‌گویند. اغلب یک قطعه کار در قالب‌های مختلف تحت یک سری عملیات قرار می‌گیرد. پس از اتمام هر عملیات کار از یک قالب به قالب دیگر منتقل می‌شود. این قالب‌های انتقال به‌گونه‌ای ترتیب داده شده و با هم تراز می‌شوند که فرآیند بزرگتر را تشکیل دهند.

پیشرونده اجازه می‌دهد تا بسیاری از عملیات متوالی مختلف را که می‌توان در چندین ایستگاه انجام داد، در یک قالب انجام داد. عملیات به صورت خطی در جهت تغذیه ردیف می‌شوند. با هر ضربه، هر عمل یک بار انجام می‌شود. کار یک پله به جلو افزایش می‌یابد، هر قدم یک فاصله ثابت است. با هر مرحله، هر بخش از ورق فلز عملیات بعدی را در صف تجربه خواهد کرد.

عملیات خمش یا کشش نیز ممکن است همراه با برش در یک فرآیند پیشرونده بزرگتر گنجانده شود. بخش های ورق فلزی در حین انجام این عملیات به نوار اصلی متصل می‌شوند. همه عملیات یک بار در هر بخش انجام می‌شود. آخرین عملیات بخش را از نوار برش می‌دهد. هر بخش، زمانی که حذف شود، شامل یک بخش جداگانه است.

7. نیروهای برش در تولید ورق فلز

مقدار نیروی برش مورد نیاز هنگام انتخاب ماشین آلات، در طول طراحی فرآیند ورق فلز، یک فاکتور حیاتی است. حداکثر مقدار نیروی مورد نیاز اندازه‌گیری می‌شود که آیا ظرفیت دستگاه برای فرآیند تولید کافی است یا خیر. اغلب ظرفیت ماشین آلات بسیار بیشتر از نیروی لازم برای یک عملیات خاص است. در بسیاری از موارد یک تقریب تقریبی از حداکثر نیروی مورد نیاز برای عملیات برشکاری می‌تواند کفایت ماشین آلات موجود را مشخص کند.

طول برش طول محیط ناحیه ورق فلزی است که باید برداشته شود. ضخامت ورق است. مقاومت برشی نهایی ماده کار قابل ارجاع است و معمولاً حدود 70 تا 80 درصد مقاومت کششی نهایی است.

راه حل هایی در صنعت تولید برای موارد ظرفیت تناژ ناکافی به کار گرفته شده است. منگنه ها یا قالب‌ها برای برشکاری ممکن است اریب شوند و با توزیع برش در طول حرکت، نیرو را کاهش دهند. ممکن است قطعات برای ساخت مجدد طراحی شوند یا از مواد کاری متفاوت استفاده شود. برش‌های بزرگتر را می‌توان به چند برش کوچک‌تر تقسیم کرد که به نیروی کمتری نیاز دارند، اما در نهایت همان مواد را حذف می‌کنند. جایگزین دیگر استفاده از ماشین آلات با ظرفیت بالاتر است.

سطوح لبه ورق فلزی برش خورده معمولاً صاف و مستقیم نیستند. حتی در فلزی که به درستی برش خورده است، ناحیه شکست زاویه‌دار و ناهموار خواهد بود. در برشکاری، هر چه مقدار فاصله کمتر باشد، کیفیت لبه بالاتر است. اصلاح یک فرآیند ثانویه است که می‌تواند برای بهبود لبه‌های برش‌هایی که قبلا ایجادشده‌اند استفاده شود. اصلاح از فاصله بسیار کمی برای برش مستقیم، صاف و دقیق فقط تا انتهای لبه استفاده می‌کند. ریش تراشیدن یک فرآیند حذف تراشه است و نباید برای برش مقادیر زیادی از مواد استفاده شود.

برای آشنایی بیشتر با نحوه برش ورق رول و انواع آن، اینجا کلیک کنید.

سایر فرآیندهای برشکاری ورق آهن

در صنعت تولید از روش‌های دیگری نیز برای برشکاری (و صفحه) به ویژه در فرآیند برش اولیه تبدیل ورق اولیه به نو ااستفاده می‌شود. برش با شعله محبوب است و می‌تواند صفحات ضخیم را برش دهد. اره کردن، مانند اره نواری، یک فرآیند ماشینکاری است که می‌تواند صفحات ضخیم را نیز برش دهد. اره کردن، مانند سایر عملیات ماشینکاری، یک فرآیند حذف مواد است.

برش پرتو لیزر از لیزر برای برشکاری استفاده می‌کند. برش پرتو لیزر را می‌توان با کامپیوتر کنترل کرد و برش‌های بسیار دقیقی ایجاد کرد. ماشینکاری با جت آب نیز در برش فلز استفاده می‌شود. در ماشینکاری با جت آب، یک جت قوی و متمرکز آب نیروی لازم برای عملیات برش را فراهم می‌کند.

استعلام قیمت ورق و خرید از آهن اسپات

قیمت برشکاری ورق فولادی می‌تواند با توجه به ویژگی‌ها و خدماتی که انتظار دارید بسیار متغیر باشد. اما همچنان یک فاکتور تعیین‌کننده و مهم در انجام پروژه‌های گوناگون محسوب می‌شود.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص روش‌های برشکاری فلزات مختلف می‌توانید با مشاوران آهن اسپات در ارتباط باشید و در مورد فرآیندهای مختلف برش فلز راهنمایی و مشاوره دریافت کنید.

آهن اسپات یکی از مراجع معتبر و باتجربه در خصوص معاملات و مبادلات آهن در ایران است که بالاترین کیفیت و مناسب‌ترین قیمت انواع آهن‌آلات و به ویژه ورق برش خورده را می‌توانید در آن مشاهده کنید.
رسالت آهن اسپات این است که در راستای تسهیل فرایند مبادلات، قیمت روز کارخانه‌ها فولاد کشور را استعلام گرفته و در وب‌سایت خود به آدرس www.ahanspot.com منتشر کند.