فرآیند برش از اساسی ترین فرآیند ها در تولید قطعات است. در این مقاله به بررسی انواع آن می پردازیم.
۱- یکی از ساده ترین و اولین روش های برش، قیچی کردن است. بطوریکه نمونه با دو تیغه که بسیار به یکدیگر نزدیک هستند، بریده می شوند.
۱-۱- در حالت کلی دو ابزار داریم، ابراز بالایی که معمولا متحرک و ابزار پایینی که معمولا ثابت است. ابزار بالایی سنبه و ابزار پایینی ماتریس نامیده می شود. در این فرآیند به ابزار بالایی نیرو اعمال می شود و برش اتفاق می افتد (مطابق تصویر ۱) و بین سنبه و ماتریس یک فاصله ی لقی(Clearance) وجود دارد. به این نوع دستگاه برش، گیوتین گفته می شود. این روش از روش های مرسوم در صنایع است.
برش گیوتین سرتاسری است؛ یعنی کل عرض ورق بریده می شود و نمی توان به طور خاص تنها بخشی از ورق را برش داد که می توان از آن به عنوان نقطه ضعفی برای این روش نام برد.
برای حل مشکل فوق دو روش دیگر به نام های Blanking و Punching پیشنهاد می شود.
۲-۱- در روش Blanking قطعه ی مورد نظر از یک ورق بریده می شود و بیرون می افتد.(تصویر ۲ قسمت a)
۳-۱- در روش Punching بخش اضافی و ضایعات از یک ورق بریده می شوند و بیرون می افتند و قطعه باقی مانده مطلوب است.(تصویر ۲ قسمت b)
فرق این دو روش در طراحی قطعه و قالب سنبه و ماتریس آنهاست. در روش Blanking، لقی سنبه و ماتریس در سنبه و در روش Punching این لقی در ماتریس می افتد.
۲- روش های دیگر که از آنها به عنوان روش های غیر سنتی یاد می شود، به ۴ دسته تقسیم می شوند:
فرآیند های انرژی مکانیکی، ماشینکاری الکتروشیمیایی، روش های گرمایی، ماشین کاری شیمیایی.
برخی از این فرآیندها شامل برش و ماشین کاری خواهند بود، اما در این مقاله تنها روی برش تمرکز خواهیم کرد.
۱-۲- ماشین کاری فراصوت (Ultrasonic Machining (USM))
ماشین کاری فراصوت یک فرآیند ماشین کاری غیر سنتی است که یک ماده ی ساینده مخلوط با دوغاب با سرعت بالا توسط ابزاری که با دامنه ی کم و فرکانس بالا نوسان می کند، به قطعه برخورد می کند. دامنه نوسانات حدود ۰٫۰۷۵ میلی متر و فرکانس حدود ۲۰۰۰۰ هرتز می باشد.
نوسان ابزار، عمود بر سطح کار است و ابزار به آرامی وارد قطعه می شود. نوع ماده ی به کار رفته در ساخت ابزار معمولا فولاد نرم و فولاد ضد زنگ است و مواد ساینده شامل نیترید بور، اکسید آلومینیوم، کاربید سیلیکون و الماس است. برش با این فرآیند در واقع همان ماشین کاری است بدین صورت که ابزار تا انجام برش، در قطعه پیش می رود. همانطور که انتظار داریم ابزار هم تدریجاً ساییده می شود. نسبت سایش ابزار به قطعه از موارد مهم این روش است. برای ابزار های شیشه ای و فولادی این نسبت به ترتیب ۱ به ۱۰۰ و ۱ به ۱ است.
کاربرد اصلی این روش، ماشین کاری و برش مواد سخت و ترد مانند فولاد ترد و شیشه و سرامیک و کاربیدهاست.
۲-۲- برش واتر جت (Water Jet Cutting (WJC))
برش واتر جت از بخار آب پرفشار و با سرعت بالا استفاده می کند که از طریق یک نازل کوچک به قطعه کار برخورد می کند. قطر نازل ۰٫۱ – ۰٫۴ میلیمتر و فشار بخار آب حدود ۴۰۰ MPa و سرعت بخار آب ۹۰۰ m/s است. فشار بخار توسط پمپ هیدرولیکی اعمال می شود. جنس نازل از فولاد ضد زنگ و نوک آن از یاقوت کبود، یاقوت یا الماس ساخته می شود. آهنگ پیشروی به سرعت نازل بستگی دارد که می تواند بین ۵ mm/s تا ۵۰۰ mm/s باشد که بسته به نوع ماده و قطر آن متغیر است. واترجت عموما توسط کامپیوتر کنترل عددی دستورات را اجرا می کند یا با ربات های صنعتی در سول مسیر اداره می شوند.
واتر جت توانایی برش شکاف های باریک در نمونه های تخت مانند پلاستیک، پارچه، کامپوزیت ها، کاشی کف، فرش و فرش را به طور موثری دارد.
سلول های رباتیکی روی نازل واتر جت نصب شده اند که می توانند طرح های نامتعارف سه بعدی مانند برش و تراشیدن داشبورد خودروها قبل از نصب را در راستای الگوها دنبال کنند.
مزیت های عمده ی این روش عبارت اند از:
- عدم تخریب یا شکست سطح کار که در اکثر فرآیندهای دمایی و گرمایی وجود دارد.
- حداقل اسراف ماده به علت باریک بودن شکاف برش
- عدم تخریب محیطی
- فرآیند خودکار و اتوماتیک
از نقاط ضعف واترجت می توان به نامناسب بودن برای استفاده روی مواد ترد مانند شیشه نام برد، که به دلیل گرایش اینگونه مواد به شکست در حین فرآیند برش است.
۳-۲- برش واتر جت سایشی (Abrasive Water Jet Cutting (AWJC))
وقتی که واتر جت برای مواد فلزی استفاده شود باید مواد ساینده به بخار جت آن اضافه شود. میزان اضافه شدن این مواد ساینده به جریان بخار باید کنترل شود. آلومینیوم اکسید، سیلیکون دی اکسید و لعل(سیلیکات معدنی) مواد ساینده ی معمول هستند.
تقریبا بیشتر ویژگی های این روش با فرآیند واتر جت یکسان است.
۴-۲- ماشین کاری جت سایشی (Abrasive Jet Machining (AJM))
در این روش گازی که شامل مواد ساینده با سرعت بالاست باعث فرآیند براده برداری می شود.
گاز مورد استفاده شامل هوا، نیتروژن، کربن دی اکسید و هلیم است و نیز خشک می باشد و فشار آن بین ۰٫۲ تا ۱٫۴ مگا پاسکال است .
از این روش بیشتر برای فرآیند پرداخت سطح استفاده می شود اما برای برش مواد ترد مانند شیشه، سیلیکون، میکا و سرامیک ها -که ورق های نازکی باشند- نیز استفاده می شود و نتایج مطلوبی دارد. مواد ساینده ی مورد استفاده در این فرآیند معمولا شامل آلومینیوم اکسید( برای آلومینیوم و برنج)، سیلیکون کاربید( برای سرامیک ها و فولاد ضد زنگ) و مهره های شیشه ای(برای پولیش) استفاده می شوند.
منبع http://me.ut.ac.ir
