برش فلزی سنگ بنای تولید مدرن است و نقش مهمی در تولید طیف گسترده ای از محصولات دارد. از صنعت خودرو گرفته تا مهندسی هوافضا ، توانایی حذف دقیق مواد از قطعه های فلزی ضروری است. روند برش فلزی شامل تکنیک های بی شماری است که هر یک متناسب با مواد ، طرح ها و برنامه های کاربردی نهایی است. این مقاله به مفاهیم اساسی برش فلز ، بررسی روشهای مختلف ، زیربناهای نظری و پیشرفت هایی که صنعت را شکل داده است ، می پردازد.
برش فلزی فرآیند از بین بردن مواد ناخواسته از یک قطعه فلزی به شکل تراشه ها برای تولید یک شکل یا پایان مطلوب است. این حذف مواد از طریق استفاده از نیرو با استفاده از ابزاری که سخت تر از مواد قطعه کار است ، حاصل می شود. عمل برش را می توان با استفاده از ماشین ها و ابزارهای مختلف ، از دستگاه های دستی ساده گرفته تا ماشین آلات پیچیده کنترل شده با رایانه انجام داد.
عملیات برش فلزی متنوع است و هر یک از آنها یک هدف خاص در شکل گیری و تشکیل اجزای فلزی دارند. درک این عملیات برای انتخاب روش مناسب برای یک برنامه خاص بسیار مهم است.
خالی کردن شامل برش یک شکل مسطح از ورق فلز است ، جایی که قطعه مشت زده به محصول مورد نظر تبدیل می شود ، معروف به 'خالی'. 'فلز باقیمانده به طور معمول به عنوان ضایعات دور می شود. خالی کردن به طور گسترده در صنایعی که تولید انبوه قطعات یکسان مورد نیاز است ، مانند تولید سکه ها ، چرخ دنده ها و اجزای جواهرات مورد استفاده قرار می گیرد.
مشت زدن ، همچنین به عنوان سوراخ کردن شناخته می شود ، یک عمل برش است که در آن سوراخ هایی در ورق فلز ایجاد می شود. بر خلاف خالی کردن ، مواد برداشته شده زباله در نظر گرفته می شود و ورق با سوراخ محصول مورد نظر است. مشت زدن در ایجاد مؤلفه هایی مانند صفحه های فلزی ، ورق های سوراخ دار و قطعاتی که به سوراخ های بست نیاز دارند ضروری است.
شکاف شامل برش قطعات فلزی از لبه یک ورق ، نوار یا خالی است. این عمل برای حذف مواد از محیط یک قطعه کار ، اغلب در آماده سازی برای عملیات تشکیل بعدی استفاده می شود. شکاف در ساخت مؤلفه های ساختاری و مجامع پیچیده که در آن تنظیمات دقیق لبه لازم است بسیار مهم است.
سوراخ کردن فرآیند برش چندین سوراخ کوچک است که از نزدیک در یک ورق مسطح فلزی قرار دارند. این عملیات معمولاً برای تولید مواد برای فیلترها ، صفحه ها و عناصر تزئینی استفاده می شود. برگه های فلزی سوراخ شده نقش مهمی در معماری ، طراحی صنعتی و برنامه های کنترل سر و صدا دارند.
پیرایش مواد اضافی ناخواسته را از حاشیه یک جزء قبلاً تشکیل شده خارج می کند. این عملیات تضمین می کند که محصول نهایی نیازهای دقیق ابعادی و زیبایی شناسی را برآورده می کند. پیرایش اغلب در تولید پانل های خودرو ، محفظه های لوازم خانگی و سایر مواردی که در آن لبه های صاف ضروری است استفاده می شود.
تراشیدن با از بین بردن یک نوار نازک از فلز در امتداد لبه ها ، کیفیت لبه یک قسمت خالی را بهبود می بخشد. این عمل باعث افزایش دقت ابعاد و پایان سطح می شود ، که برای مؤلفه هایی که نیاز به تحمل محکم دارند بسیار مهم است. تراشیدن معمولاً در ساخت قطعات دقیق در صنایع هوافضا و الکترونیک استفاده می شود.
برش به برش ورق فلز به نوارهای باریک تر بدون تولید تراشه اشاره دارد. این عملیات برش مداوم برای تهیه مواد برای پردازش سیم پیچ ، سیم کشی و سایر برنامه های کاربردی که در آن به عرض خاص نوار مورد نیاز است ، ضروری است. دستگاه های برش برای کنترل حجم زیادی از مواد به طور کارآمد طراحی شده اند.
Lancing یک عمل برش است که در آن یک سوراخ تا حدی بریده شده است ، و یک طرف خم می شود تا یک برگه یا دریچه را بدون از بین بردن هر ماده ای تشکیل دهد. این تکنیک برای ایجاد ویژگی هایی مانند Louvers ، زبانه های مونتاژ یا دهانه های جریان هوا در محفظه ها استفاده می شود. Lancing ضمن حفظ یکپارچگی ورق فلزی ، عملکردی را فراهم می کند.
نوک انگشت شامل برش قطعات مسطح از ورق فلز با ساخت یک سری از برش های کوچک و همپوشانی است. این عملیات امکان تولید اشکال پیچیده را بدون نیاز به ابزار سفارشی فراهم می کند. nibbling به ویژه برای توسعه نمونه اولیه و تولید کم حجم که در آن انعطاف پذیری مهم است ، مفید است.
فرآیندهای برش فلزی می توانند به طور گسترده به روشهای سنتی و پیشرفته طبقه بندی شوند. هر فرآیند مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد و بر اساس خصوصیات مواد ، دقت مورد نظر و حجم تولید انتخاب می شود.
فرآیندهای برش فلزی سنتی شامل عملیاتی مانند چرخش ، فرز ، حفاری و اره است. این روشها از نیروی مکانیکی و ابزارهای برش برای حذف مواد استفاده می کنند. به عنوان مثال ، در انجام عملیات ، یک ابزار برش در امتداد سطح یک قطعه کار چرخان برای شکل دادن به آن حرکت می کند. فرز شامل یک ابزار برش در حال چرخش است که مواد را از یک قطعه کار ثابت خارج می کند.
این فرایندها برای تولید اساسی هستند و به دلیل تطبیق پذیری آنها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. آنها امکان دقت بالایی را فراهم می کنند و برای طیف گسترده ای از مواد مناسب هستند.
فرآیندهای برش پیشرفته از فناوری های مدرن برای دستیابی به دقت و کارآیی بالاتر استفاده می کنند. نمونه ها شامل برش لیزر ، برش پلاسما و برش واترجت است.
برش لیزر از پرتوی متمرکز از نور برای ذوب ، سوزاندن یا تبخیر مواد استفاده می کند. این دقت استثنایی را ارائه می دهد و برای طراحی های پیچیده ایده آل است. برش پلاسما از یک جت با سرعت بالا از گاز یونیزه شده برای برش از طریق مواد رسانا برقی استفاده می کند. برش Waterjet از یک جریان پر فشار آب ، که گاهی اوقات با ذرات ساینده مخلوط می شود ، برای برش مواد بدون تولید گرما استفاده می کند.
این روشهای پیشرفته برای صنایعی که نیاز به دقت بالا و حداقل هدر رفتن مواد مانند هوافضا ، خودرو و ساخت سفارشی دارند ، جدایی ناپذیر است.
درک اساسی از تئوری برش فلز برای بهینه سازی فرآیندهای برش و بهبود عمر ابزار ضروری است.
مکانیک برش فلزی شامل تغییر شکل و شکستگی فلز تحت عمل یک ابزار برش است. هنگامی که لبه برش به قطعه کار نفوذ می کند ، لایه ای از مواد را بریده و یک تراشه را تشکیل می دهد. این فرآیند تحت تأثیر عواملی مانند هندسه ابزار ، سرعت برش ، سرعت خوراک و خصوصیات مواد است.
درک استرس و فشار در قطعه کار و ابزار به پیش بینی سایش ابزار ، پایان سطح و دقت ابعادی کمک می کند. مدل ها و شبیه سازی های ریاضی اغلب برای بهینه سازی پارامترهای برش برای برنامه های خاص استفاده می شود.
تشکیل تراشه یک جنبه مهم برش فلز است که بر کارآیی فرآیند تأثیر می گذارد. انواع مختلف تراشه ها از جمله تراشه های مداوم ، ناپیوسته و ساخته شده ساخته شده است. نوع تراشه تشکیل شده به خصوصیات مواد و شرایط برش بستگی دارد.
تراشه های مداوم صاف و ناشی از برش مواد انعطاف پذیر با سرعت زیاد است. تراشه های ناپیوسته در مواد شکننده یا با سرعت برش کم اتفاق می افتد. تراشه های لبه ساخته شده هنگامی شکل می گیرند که مواد به لبه برش چسبیده و بر روی سطح و دقت بعدی تأثیر می گذارد. کنترل تشکیل تراشه برای حفظ شرایط بهینه برش ضروری است.
سایش ابزار یک نتیجه اجتناب ناپذیر از برش فلز است. این امر بر عمر ابزار ، کیفیت سطح و هزینه های تولید تأثیر می گذارد. مکانیسم های سایش رایج شامل ساییدگی ساینده ، چسبندگی ، انتشار و ترک خوردگی حرارتی است.
پوشیدن ابزار مانیتورینگ امکان جایگزینی به موقع ابزار ، اطمینان از کیفیت محصول مداوم را فراهم می کند. مواد و روکش های پیشرفته برای ابزارهای برش برای تقویت مقاومت در برابر سایش و گسترش عمر ابزار تهیه شده است.
خواص ماده قطعه کار به طور قابل توجهی بر فرآیند برش فلز تأثیر می گذارد. فلزات برش خورده معمولاً شامل فولاد ، آلومینیوم ، مس ، تیتانیوم و آلیاژهای آنها هستند.
خصوصیات مواد مانند سختی ، چقرمگی و هدایت حرارتی بر نیروهای برش ، سایش ابزار و پایان سطح تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، ماشینکاری از جنس استنلس استیل به دلیل تفاوت در سختی و رفتار سختگیری کار ، به پارامترهای مختلف برش در مقایسه با آلومینیوم نیاز دارد.
انتخاب ابزار و تجهیزات برش مناسب برای عملیات کارآمد برش فلز بسیار مهم است.
ابزارهای برش از موادی ساخته می شوند که می توانند در برابر درجه حرارت و تنش های بالا مقاومت کنند. مواد ابزار متداول شامل فولاد پر سرعت (HSS) ، کاربید ، سرامیک و الماس است. روکش هایی مانند تیتانیوم نیترید (قلع) و اکسید آلومینیوم (AL 2O 3) با کاهش اصطکاک و سایش عملکرد ابزار را تقویت می کنند.
پیشرفت در مواد ابزار و روکش ها سرعت برش و عمر ابزار را به میزان قابل توجهی افزایش داده و به بهره وری بالاتر کمک می کند.
ابزارهای ماشین آلات دقت و کنترل لازم را برای برش فلز ارائه می دهند. این موارد شامل لاته ها ، دستگاه های فرز ، مته ها و تجهیزات تخصصی مانند برش های لیزر است. دستگاه های کنترل عددی رایانه (CNC) با فعال کردن عملیات خودکار و با دقت بالا با هندسه های پیچیده ، برش فلز را متحول کرده اند.
ادغام فناوری CNC به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا قطعاتی را با حداقل مداخله انسانی ، کاهش خطاها و افزایش کارایی تولید کنند.
بهینه سازی پارامترهای برش برای دستیابی به سطح سطح مورد نظر ، دقت بعدی و عمر ابزار ضروری است.
برش سرعت به سرعتی که ابزار برش در آن قطعه کار را درگیر می کند ، اشاره دارد. این امر به طور قابل توجهی بر دما در منطقه برش ، سایش ابزار و کیفیت سطح تمام شده تأثیر می گذارد. سرعت برش بالاتر می تواند باعث افزایش بهره وری شود اما در صورت عدم مدیریت صحیح ممکن است منجر به سایش بیش از حد ابزار شود.
نرخ خوراک مسافتی است که ابزار در طی یک انقلاب قطعه کار یا در هر سکته مغزی برش می یابد. این امر بر تشکیل تراشه ، پایان سطح و نیروهای برش تأثیر می گذارد. انتخاب نرخ خوراک مناسب تعادل بین بهره وری و الزامات کیفیت قسمت تمام شده است.
عمق برش ضخامت لایه ای است که از قطعه کار خارج می شود. افزایش عمق برش می تواند زمان ماشینکاری را کاهش دهد اما ممکن است نیروهای برش و خطر خرابی ابزار را افزایش دهد. توجه دقیق به توانایی دستگاه و قدرت ابزار در هنگام تعیین عمق برش ضروری است.
مایعات برش فلزی با خنک کردن منطقه برش ، روغن کاری رابط بین ابزار و قطعه کار و از بین بردن تراشه ها ، نقش مهمی در فرآیند برش دارند.
انواع مایعات برش شامل روغن ، امولسیون و مایعات مصنوعی است. انتخاب مناسب و نگهداری مایعات برش می تواند باعث افزایش عمر ابزار ، بهبود سطح سطح و کاهش تغییر شکل حرارتی قطعه کار شود.
ایمنی در عملیات برش فلز به دلیل خطرات ذاتی کار با ابزارهای تیز ، درجه حرارت بالا و ماشین آلات در حال حرکت مهم است.
اپراتورها باید پروتکل های ایمنی ، از جمله استفاده از تجهیزات محافظ شخصی (PPE) مانند عینک ایمنی ، دستکش و محافظت از شنوایی را رعایت کنند. نگهداری منظم ماشین ها و آموزش مناسب در مورد استفاده از تجهیزات برای جلوگیری از تصادفات ضروری است.
پیشرفت های تکنولوژیکی به طور قابل توجهی بر برش فلز تأثیر گذاشته و منجر به افزایش کارایی ، دقت و تطبیق پذیری می شود.
ماشینکاری CNC با اجازه عملیات برش با سرعت ، دقیق و قابل تکرار ، چشم انداز تولید را تغییر داده است. دستگاه های CNC می توانند طرح های پیچیده ای را با حداقل مداخله انسان ، کاهش خطاها و زمان تولید انجام دهند.
فناوری برش لیزر دقت بی نظیری را ارائه می دهد و قادر به برش اشکال پیچیده در مواد مختلف است. شرکت هایی مانند Baokun Laser Cutter در ارائه ماشین های پیشرفته برش لیزر که قابلیت تولید را افزایش می دهد ، تخصص دارند. اتخاذ فناوری لیزر در برش فلزی منجر به بهبود کیفیت محصول و راندمان تولید شده است.
برش فلزی برای صنایع بی شماری ضروری است که هرکدام نیازها و چالش های خاصی دارند.
در صنعت خودرو ، از برش فلز برای تولید اجزای موتور ، پانل های بدنه و قطعات انتقال استفاده می شود. تولید هوافضا به برش دقیق قاب های هواپیما ، تیغه های توربین و اجزای ساختاری متکی است. صنعت ساخت و ساز از برش فلز برای ایجاد چارچوب های فولادی ، پل ها و عناصر معماری استفاده می کند.
صنایع نوظهور مانند انرژی تجدید پذیر و تولید دستگاه های پزشکی نیز به تکنیک های پیشرفته برش فلز برای تولید قطعات با دقت بالا بستگی دارد.
برش فلزی یک فرآیند اساسی در بخش تولید است و باعث می شود تولید اجزای فلزی پیچیده و دقیق برای فناوری مدرن ضروری باشد. پیشرفت در ابزارها ، ماشین آلات و فرآیندها باعث افزایش قابل توجهی در کارآیی و قابلیت های عملیات برش فلز شده است. درک اصول از برش فلز برای متخصصانی که به دنبال بهینه سازی تولید و حفظ رقابت در صنعت هستند بسیار مهم است.
