هوا برش چیست؟

هوا برش یکی از روش های پرکاربرد برای برش فلزات، به ویژه فولاد و آهن، است که با استفاده از ترکیب گاز اکسیژن و یک سوخت گازی مانند استیلن انجام می شود. این روش که به نام برش اکسی گاز نیز شناخته می شود، با ایجاد حرارت بالا، فلز را تا نقطه احتراق رسانده و سپس با جریان اکسیژن، آن را اکسید می کند و برش می دهد. انواع مختلفی از این دستگاه شامل هوا برش برقی، هوا برش دستی و هوا برش کوچک وجود دارد که هرکدام برای شرایط خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد، مزایا، معایب، کاربردها و نکات ایمنی هوا برش می پردازیم.

اجزای تشکیل دهنده دستگاه هوا برش

دستگاه هوا برش چیست؟ دستگاه هوا برش از اجزای متعددی تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در عملکرد صحیح و ایمن دستگاه دارند که در ادامه به معرفی آن ها می پردازیم.

• کپسول های گاز: گاز هوا برش چیست؟ کپسول اکسیژن که حاوی اکسیژن فشرده است و به عنوان اکسید کننده در فرآیند برش استفاده می شود و همچنین کپسول گاز سوختی که معمولا حاوی گازهایی مانند استیلن، پروپان یا گاز طبیعی است که به عنوان سوخت در فرآیند برش به کار می روند.

• رگلاتور (تنظیم کننده فشار): رگلاتورها برای تنظیم و کنترل فشار گازهای خروجی از کپسول ها به کار می روند تا فشار مناسب و ایمنی برای عملیات برش فراهم شود.

• شیلنگ های گاز: شیلنگ ها وظیفه انتقال گازهای اکسیژن و سوخت را از کپسول ها به مشعل برعهده دارند. این شیلنگ ها معمولا دوتایی هستند و برای تشخیص آسان تر، رنگ های متفاوتی دارند؛ به عنوان مثال، شیلنگ اکسیژن به رنگ آبی و شیلنگ گاز سوختی به رنگ قرمز است. همچنین، این شیلنگ ها از موادی ساخته می شوند که در برابر فشار و حرارت مقاوم باشند تا از نشتی و خطرات احتمالی جلوگیری شود.

• شیر یک طرفه (چک ولو) و فلاش بک ارستور: شیرهای یک طرفه یا چک ولوها از بازگشت جریان گاز به کپسول ها جلوگیری می کنند. فلاش بک ارستور نیز وسیله ای است که از بازگشت شعله به داخل شیلنگ ها و کپسول ها جلوگیری کرده و ایمنی کار را تضمین می کند.

• مشعل (تورچ):  مشعل، محلی است که در آن گازهای اکسیژن و سوخت با نسبت معین مخلوط شده و شعله مورد نیاز برای برش را ایجاد می کنند. مشعل ها دارای قسمت های مختلفی مانند شیرهای تنظیم گاز، محفظه اختلاط و نازل خروجی شعله هستند.

• نازل: نازل در انتهای مشعل قرار دارد و وظیفه هدایت و تمرکز شعله بر روی قطعه کار را برعهده دارد. انتخاب نازل مناسب با توجه به ضخامت و نوع فلز مورد برش، تأثیر مستقیمی بر کیفیت برش دارد.

هر یک از این اجزا باید به درستی و با دقت انتخاب و نگهداری شوند تا عملکرد بهینه و ایمنی دستگاه هوا برش تضمین شود.

نحوه عملکرد هوا برش

نحوه عملکرد جوشکاری با هوا برش به این صورت است که ابتدا فلز توسط شعله پیش گرم تا دمای اشتعال (حدود 700 تا 900 درجه سانتی گراد) گرم می شود. سپس، جریان اکسیژن خالص با فشار بالا به سطح فلز گرم شده اعمال می شود. این اکسیژن با فلز واکنش داده و اکسید آهن مذاب ایجاد می کند که توسط فشار اکسیژن از محل برش خارج می شود. این فرآیند به طور مداوم ادامه می یابد و یک برش تمیز و یکنواخت ایجاد می کند. مراحل اصلی هوا برش به شرح زیر است:

• پیش گرمایش: شعله گاز سوختی و اکسیژن برای گرم کردن فلز تا دمای اشتعال استفاده می شود.
• اکسیداسیون: جریان اکسیژن خالص به سطح فلز گرم شده اعمال شده و باعث اکسیداسیون و ذوب فلز می شود.
• حذف مواد مذاب: فشار اکسیژن، اکسید آهن مذاب را از محل برش خارج می کند و برش ایجاد می شود.

هوا برش برای فلزات ضخیم و کم کربن بسیار مؤثر است، اما برای فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم یا استیل ضد زنگ مناسب نیست. این روش به دلیل سادگی، هزینه پایین و توانایی برش فلزات ضخیم، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد.

این فرآیند به دلیل هزینه پایین تجهیزات و عدم نیاز به برق، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای هوا برش

هوا برش مزایای گوناگونی دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

• هزینه پایین تجهیزات: یکی از مزایای اصلی هوا برش، هزینه نسبتا پایین تجهیزات مورد نیاز است. این امر باعث می شود که این روش برای بسیاری از صنایع مقرون به صرفه باشد.
• عدم نیاز به برق: در عملیات هوا برش، نیازی به استفاده از برق نیست که این ویژگی امکان استفاده از این روش را در مکان هایی که دسترسی به برق محدود است، فراهم می کند.
• قابلیت حمل و نقل آسان: تجهیزات هوا برش به دلیل وزن کم و عدم نیاز به برق، به راحتی قابل حمل هستند که این ویژگی برای کار در محیط های مختلف بسیار مفید است.
• امکان برش فلزات با ضخامت های مختلف: هوا برش قادر است فلزاتی با ضخامت های مختلف، حتی تا ۲۵ میلی متر را برش دهد که این امر نشان دهنده انعطاف پذیری بالای این روش است.
• تعمیر و نگهداری آسان: تجهیزات هوا برش نیاز به تعمیر و نگهداری پیچیده ای ندارند که این موضوع هزینه های جاری را کاهش می دهد.

معایب هوا برش

 از جمله معایب هوا برش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دقت پایین برش: به دلیل فرآیند اکسیداسیون در هوا برش، دقت برش نسبت به روش های مدرن تر کمتر است که ممکن است برای برخی کاربردها مناسب نباشد.
• تغییر خواص فلز: حرارت بالا در حین برش ممکن است باعث تغییر در خواص مکانیکی برخی فلزات شود که می تواند بر کیفیت نهایی محصول تأثیر منفی بگذارد.
• تولید خاکستر و گرمای شدید: در فرآیند هوا برش، مقدار زیادی خاکستر و گرمای شدید تولید می شود که می تواند مشکلاتی مانند تغییر شکل قطعه کار و نیاز به پردازش مجدد را به همراه داشته باشد.
• خطرات ایمنی: به دلیل استفاده از گازهای قابل اشتعال و حرارت بالا، خطراتی مانند آتش سوزی و انفجار وجود دارد که نیازمند رعایت دقیق نکات ایمنی است.
• محدودیت در برش برخی فلزات: هوا برش برای برش فلزات آهنی مناسب است و برای فلزاتی مانند آلومینیوم و فولاد ضد زنگ کارایی کمتری دارد.

مقایسه هوا برش با سایر روش  های برش فلزات

• برش پلاسما برای فلزات رسانای الکتریکی مانند فولاد، آلومینیوم و مس مناسب است و سرعت و دقت بالاتری نسبت به هوا برش دارد. با این حال، هزینه تجهیزات و مصرف انرژی در برش پلاسما بیشتر است و برای فلزات ضخیم محدودیت دارد.
• برش لیزر دقت بسیار بالایی دارد و برای برش فلزات نازک و طرح های پیچیده ایده آل است، اما هزینه آن بسیار بالا بوده و برای فلزات ضخیم کارایی کم تری دارد.
• واترجت نیز می تواند تقریباً هر نوع ماده ای را برش دهد و دقت بالایی دارد، اما سرعت آن پایین تر و هزینه آن بیشتر است.
• هوا برش در مقایسه با این روش ها، برای برش فولادهای ضخیم و کم کربن گزینه ای مقرون به صرفه و کارآمد است، اما برای فلزات غیرآهنی یا کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، روش هایی مانند پلاسما، لیزر یا واترجت مناسب تر هستند. به طور کلی هوا برش به دلیل هزینه پایین تجهیزات و مصرف انرژی، به ویژه با توجه به قیمت آهن، گزینه ای مقرون به صرفه برای برش فولادهای ضخیم در مقایسه با روش هایی مانند لیزر یا پلاسما است.

کاربردهای هوا برش در صنایع مختلف

هوا برش در صنایع مختلف مانند صنعت ساخت و ساز، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع نظامی و … کاربرد دارد.

• در صنعت ساخت و ساز، از هوا برش برای برش و شکل دهی فولادهای ساختمانی مانند تیرها، ورق ها و صفحات فولادی استفاده می شود. این روش برای ساخت اسکلت های فلزی، پل ها و سازه های بزرگ بسیار مناسب است.

• در صنعت کشتی سازی، هوا برش برای برش صفحات فولادی ضخیم بدنه کشتی ها و ساخت قطعات بزرگ کاربرد دارد. در صنعت نفت و گاز، از این روش برای برش لوله های فولادی، ساخت مخازن تحت فشار و تعمیرات تجهیزات صنعتی استفاده می شود.

• در صنعت خودروسازی، هوا برش برای برش قطعات فلزی بزرگ و ساخت قالب ها به کار می رود. در صنایع معدن و معدن کاری، این روش برای برش و تعمیر تجهیزات سنگین مانند بیل های مکانیکی و دستگاه های حفاری مورد استفاده قرار می گیرد.

• همچنین، در صنایع نظامی، هوا برش برای ساخت و تعمیر تجهیزات دفاعی و زره پوش ها استفاده می شود. به طور کلی، هوا برش به دلیل توانایی کار با فلزات ضخیم و هزینه پایین، در بسیاری از صنایع سنگین و ساخت و ساز کاربرد دارد.

نکات ایمنی در استفاده از هوا برش

 دستگاه هوا برش به دلیل وجود گازهای قابل اشتعال و گرمای شدید، نیازمند رعایت نکات ایمنی دقیق است.

• ابتدا، اطمینان حاصل کنید که تجهیزات در شرایط خوبی قرار دارند و نشتی گاز وجود ندارد.
• همیشه از لباس های محافظ ضد حریق، دستکش، عینک ایمنی و کفش های مقاوم در برابر حرارت استفاده کنید.
• فضای کاری باید عاری از هر گونه گاز سمی باشد. بنابراین تهویه مناسب را برای محیط کار فراهم کنید. همچنین، مخازن گاز باید به درستی نگهداری و از منابع جرقه یا حرارت دور باشند.
• هنگام کار، شعله برش را از خود دور نگه دارید و از قرار دادن تجهیزات برش روی سطوح قابل اشتعال خودداری کنید.
• پس از اتمام کار، شیرهای گاز را کاملا ببندید و تجهیزات را در جای مناسب قرار دهید.
• آموزش صحیح اپراتورها و آشنایی با دستورالعمل های ایمنی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است تا از حوادث احتمالی جلوگیری شود. رعایت این نکات ایمنی نه تنها از آسیب های شخصی جلوگیری می کند، بلکه باعث افزایش بهره وری و کیفیت کار نیز می شود.

سوالات متداول