برش تیرآهن چیست؛ روش‌های متداول آن

اکثر صنایعی که از تیرآهن استفاده می‌کنند، باید با روش‌های مختلف برش تیرآهن هم آشنایی داشته باشند تا بتوانند تیرآهن‌ها را به‌فرم و اندازه موردنیاز برای پروژه در آورند. برش تیرآهن به‌روش‌های مختلف سرد یا کوپال و گرم یا برنول انجام می‌شود؛ البته هرکدام از روش‌های سرد و گرم با متدهای گوناگونی قابل اجرا هستند. به‌کمک برش تیرآهن نه‌تنها کاربرد تیرآهن ساده‌تر می‌شود بلکه استفاده بهینه از تیرآهن‌ها، هزینه‌های تمام‌شده پروژه تاحدودی کاهش پیدا می‌کند. البته اساس هزینه‌های پروژه باتوجه‌به قیمت تیرآهن تعیین می‌شود و استفاده از روش‌هایی مثل برش و کاهش ضایعات یا خرید عمده برای صرفه‌جویی نسبی در هزینه‌ها کاربرد دارد. در این مقاله آنچه لازم است درباره برش‌تیرآهن و روش‌های مختلف آن بدانید را توضیح می‌دهیم.

برش تیرآهن چیست؟

در مقاله «تیرآهن چیست و انواع آن» به‌صورت کامل راجع به این پروفیل‌های فولادی و مشخصات آن‌ها توضیح دادیم و گفتیم که کارخانه‌ها معمولا تیرآهن‌ها را با طول‌های استاندارد ۶ یا ۱۲ متری تولید می‌کنند. شاخه‌های ۱۲ متری در بازار کاربردی‌تر هستند. بعضی از صنایع که‌تعداد زیادی تیرآهن مصرف می‌کنند، اگر به‌اندازه خاصی نیاز داشته باشند، سفارش عمده به‌کارخانه می‌دهند تا کارخانه تیرآهن‌ها را درطول موردنظرشان برش دهد. اما در اغلب موارد، مشتری‌ها به‌چند شاخه تیرآهن در اندازه‌های کم‌تر از ۱۲ متر نیاز دارند یا باید بخش‌هایی از تیرآهن‌ را به‌فرم خاصی درآورند تا با قسمت موردنظرشان هماهنگ شود. دراین‌صورت سفارش شخصی‌سازی‌ به‌ کارخانه، هزینه زیادی دارد و از نظر اقتصادی به‌صرفه نیست. به‌همین‌دلیل از روش‌های برش تیرآهن استفاده می‌کنند.

در فرآیند برش تیرآهن، پروفیل‌های فولادی بادستگاه‌های مخصوص به‌قطعات کوچک‌تر برش داده می‌شوند. همچنین امکان بریدن آهن به اشکال هندسی خاص نیز وجود دارد. این روش بااستفاده از دستگاه‌های مختلف مثل اره، سنگ فرز، لیزر یا واترجت انجام می‌شود. بعضی از این روش‌ها دستی هستند و اجرای آن‌ها سخت‌تر است، اما بعضی دیگر به‌صورت اتوماتیک انجام می‌شوند و سریع و بدون نیاز‌به نیروی زیاد، تیرآهن را به‌شکل دلخواه برش می‌دهند.

دلایل برش تیرآهن

صنایع مختلف معمولا بخاط اینکه انعطاف زیادی در روش‌ های تولید تیرآهن وجود ندارد، از برش تیرآهن استفاده می‌کنند. به‌عبارت‌دیگر، تیرآهن‌های همه کارخانه‌ها در اندازه‌ها و شکل‌های یکسان تولید می‌شوند؛ بنابراین اگر پروژه‌ای به تیرآهن در فرم‌های غیرمعمول نیاز داشته باشد، باید از روش‌های برش تیرآهن استفاده کند.

در ادامه به‌تعدادی از متداول‌ترین دلایل بریدن این پروفیل‌های فولادی اشاره می‌کنیم:

• در بسیاری از پروژه‌ها به‌تیرآهن‌هایی با طول کم‌تر یا بیشتر از ۶ و ۱۲ متر نیاز است؛ دراین‌صورت با برش و اتصال تیرآهن‌ها، طول موردنیاز را ایجاد می‌کنند.
• در بعضی از کاربردها مثل ساخت ستون و خرپا، با ایجاد برش در قسمت‌های خاص تیرآهن یا ایجاد زاویه‌های خاص به‌کمک دستگاه‌های برش، نصب و اتصال آن در سازه آسان‌تر می‌شود.
• در بعضی از پروژه‌ها برای کاهش وزن سازه بخشی از تیرآهن را برش می‌دهند.
• بعضی از پروژه‌ها با تقسیم تیرآهن‌ها به قطعات کوچک‌تر، مقدار ضایعات فولاد را کاهش می‌دهند و از تمام قسمت‌های تیرآهن در سازه استفاده می‌کنند.
• برای کاربردهای تزئینی و دکوراتیو معمولا پروفیل‌های فولادی را به‌شکل‌های دلخواه برش می‌دهند.

نکته مهمی که باید به‌آن توجه داشته باشید این است که تصمیم‌گیری برای بریدن تیرآهن باید با محاسبات دقیق و توسط افراد متخصص انجام شود. بریدن بدون حساب تیرآهن یا تصمیم‌گیری به استفاده کم‌تر از تیرآهن درسازه بدون دانش تخصصی فقط امنیت سازه را به‌خاطر می‌اندازد.

انواع روش برش تیرآهن

برش تیرآهن به‌روش‌های مختلفی انجام می‌شود که هرکدام از آن‌ها محدودیت‌ها و مزیت‌های منحصربفردی دارند. مشخصات فنی تیرآهن، میزان دقت موردنیاز برای برش، تجهیزاتی‌که در اختیار دارید و بودجه، مهم‌ترین معیارهایی هستند که براساس آن‌ها باید روش مناسب برای برش تیرآهن را انتخاب کنید. به‌طور‌کلی فرآیندهای برش تیرآهن به دو روش سرد و گرم تقسیم‌بندی می‌شوند. در روش گرم، حرارت بالا به‌بریدن آهن کمک می‌کند. برش گرم یا برنول سرعت بیشتری دارد، اما به‌لبه‌های کار آسیب می‌رساند و لبه‌ها باید بعد از پایان برش، به سوهان‌کشی و صافکاری نیاز داشته باشند. در روش سرد، برش‌ها بدون‌نیاز به‌حرارت ایجاد می‌شوند، دقت بالاتری دارند و به لبه‌های آهن آسیب نمی‌رسانند. البته این روش‌ها کندتر انجام می‌شوند. 

• برش تیرآهن با هوابرش: در این روش، ترکیبی از اکسیژن و گاز استیلن برای ایجاد شعله‌ای با دمای حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. این دما به‌راحتی فولاد را ذوب کرده و تیرآهن را برش می‌دهد. پس از برش، سطح مقطع ناهموار شده که با سنگ فرز صاف می‌شود.

ابزارهای موردنیاز:

• رگلاتور
• شیلنگ جوشکاری
• شیر مانع برگشت شعله
• مشعل
• کپسول‌های اکسیژن و استیلن

مزایا:

• بدون نیاز به برق و مصرف انرژی کمتر
• حمل آسان تجهیزات و امکان برشکاری در هر مکان
• مقرون‌به‌صرفه نسبت به برخی روش‌های دیگر

معایب:

• هزینه بالای کپسول استیلن
• نیاز به پیش‌گرم کردن قبل از برش
• حساسیت به تنظیم فشار اکسیژن و نوع نازل

• برش تیرآهن با سنگ فرز: سنگ فرز یکی از ابزارهای رایج و قدیمی برای برش تیرآهن است. این دستگاه دارای دیسکی فولادی با لبه‌های برنده بوده که با سرعت بالا می‌چرخد و تیرآهن را برش می‌دهد. وزن سبک و قابلیت جابه‌جایی آن، استفاده را آسان‌تر می‌کند. برای برش، تیرآهن را روی یک قطعه فلزی یا چوبی قرار می‌دهند تا از زمین فاصله داشته باشد. علاوه بر برش، می‌توان از سنگ فرز برای صاف کردن لبه‌های تیرآهن نیز استفاده کرد.

مزایا:

• دقت و سرعت بالا
• قابلیت جابه‌جایی
• وزن کم

معایب:

• نیاز به رعایت نکات ایمنی بالا
• خطر آسیب به چشم به دلیل پخش شدن براده‌ها

مزایا و معایب برش تیرآهن به روش سرد

متدهای مختلف برش‌کاری تیرآهن به روش سرد عبارتند از:

• اره: اره‌ها در دو نوع دیسکی و نواری موجود هستند. برش با اره دقت بالایی دارد، اما سرعت آن چندان زیاد نیست. البته اره دیسکی سرعت بالاتری نسب‌به اره نواری دارد.
• گیوتین: این ابزار برش تیرآهن تنها درموارد خاص مورداستفاده قرار می‌گیرد و برای قطعه‌قطعه‌ کردن تیرآهن در طول‌های کوچک‌تر کاربرد دارد.
• واترجت: در این روش آب باسنگ‌های ساینده مثل سیلیکون کاربید ترکیب می‌شود و با فشار بسیار زیاد از یک سوراخ کوچک به بیرون پمپ می‌شود و آهن را برش می‌دهد. دقت و هزینه بالا مهم‌ترین ویژگی‌های برش تیرآهن با واترجت است.
• سنگ فرز: این روش معمولا برای بریدن مقاطع فولادی کوچک‌تر مثل میلگرد به‌کار می‌رود، اما بعضی از افراد از آن برای برش تیرآهن هم استفاده می‌کنند. سنگ فرز صفحه‌های مختلفی برای ایجاد برش‌های گوناگون دارد.

دریک بررسی‌کلی می‌توان گفت برش تیرآهن به‌روش سرد (کوپال) دقت بیشتری دارد، اعوجاج ایجاد نمی‌کند و به‌لبه‌ها آسیب نمی‌رساند و امکان برش به‌شکل‌های مختلف را فراهم می‌کند. از معایب روش‌های برش سرد نیز می‌توان‌به هزینه بیشتر، سرعت کم‌تر و محدودیت در برش تیرآهن‌های سایز بزرگ اشاره کرد. باتوجه‌به این مزایا و معایب و براساس کاربرد تیرآهن و نوع آن باید مشخص کنید که متدهای سرد برای برشکاری موردنظر شما مناسب هستند یا خیر.

مزایا و معایب برش تیرآهن به روش گرم

متداول‌ترین روش‌های برش تیرآهن با حرارت (متدهای برنول) عبارتند از:

• دستگاه جوش: اکثر پروژه‌هایی که با تیرآهن سروکار دارند، به‌دستگاه جوش مجهز هستند. اگرچه این دستگاه برای کاربردهای دیگر طراحی شده است، اما برای برش تیرآهن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای برش با دستگاه جوش، آن را از‌روی محل موردنظر برای برش عبور می‌دهند. حرارت دستگاه باعث ذوب‌شدن تیرآهن و جدا شدن دو قطعه آن از یکدیگر می‌شود.
• لیزر: این روش یکی‌از پیشرفته‌ترین متدهای برش آهن است که با فلز تماس مستقیم ندارد و برش‌هایی تمیز و بادقت بالا ایجاد می‌کند. دستگاه برش لیزر معمولا در صنایع بزرگ مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• هوا برش: در روش برشکاری با هوابرش از ترکیب اکسیژن با سوخت‌هایی مثل پروپان، استیلن یا هیدروژن استفاده می‌شود. شعله خارج‌شده از نازل دستگاه، سطح فلز را اکسید می‌کند و با حرارت بالا آن را برش می‌دهد. این برش‌ها دقت کم‌تری دارند، اما می‌توانند ضخیم‌ترین تیرآهن‌ها را نیز باسرعت بالا ببُرند.
• دستگاه پلاسما: در این‌روش گاز یونیزه یا پلاسما با قوس الکتریکی به‌فلز برخورد می‌کند و دمای آن را افزایش می‌دهد. این روش دقت بیشتری نسبت‌به روش هوا برش دارد، اما همچنان تاحدودی به لبه‌های آهن آسیب می‌رساند. البته بعضی از دستگاه‌ها این برش‌ها را باکامپیوتر کنترل می‌کنند تا دقت بیشتری داشته باشد. روش پلاسما با نام CNC گرم هم شناخته می‌شود.

روش‌های برش گرم مثل هوا برش یا برش با دستگاه‌جوش هزینه‌ کم‌تری دارند و خیلی سریع اجرا می‌شوند. اما این روش‌ها برای برش محصولات حساس به‌حرارت مناسب نیستند. بعضی از روش‌های برش گرم دقت پایینی دارند و به لبه‌های کار آسیب می‌رسانند؛ روش‌های دقیق برش گرم نیز هزینه بالایی دارند و باید با دستگاه‌های مخصوصی‌که پیش از این توضیح دادیم، انجام شوند.

نکات مهم در برش تیرآهن

تا این بخش از مقاله متوجه شدید که روش‌های مختلف برش تیرآهن چیست و هرکدام از آن‌ها چه ویژگی‌هایی دارند. البته فرآیند تولید تیرآهن نیز در انتخاب روش مناسب تأثیرگذار است؛ مثلا تیرآهن‌هایی که سریع اکسید می‌شوند، برشکاری با هوابرش توصیه می‌شود زیرا فرآیند برش سریع‌تر صورت می‌گیرد، اما تیرآهن‌های مقاوم‌تری که به پوشش‌های گالوانیزه مجهز هستند، باید با سایر روش‌ها مثل لیزر بریده شوند.

در این بخش مهم‌ترین نکاتی که قبل یا هنگام برش تیرآهن باید به‌آن‌ها توجه کنید را توضیح می‌دهیم:

• هنگام کار با دستگاه‌های برش از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنید.
• روش‌هایی مثل پلاسما یا هوابرش، گازهای مضر تولید می‌کنند. پس بهتر است برش را در هوای آزاد یا مکانی با تهویه مناسب انجام دهید.
• روش مناسب برای برش را باتوجه‌به مشخصات فنی تیرآهن، کاربرد تیرآهن و دقت موردنیاز برای پروژه انتخاب کنید.
• قبل از برش، اندازه‌گیری‌ها و محاسبات دقیق انجام دهید و روی بدنه تیرآهن، محل برش را دقیق علامت‌گذاری کنید.
• برش زمانی دقیق و تمیز از کار در می‌آید که سطح تیرآهن بدون‌خوردگی،‌ اعوجاج، زنگ‌زدگی و آلودگی باشد.
• برای پیشگیری از خم‌شدن یا اعوجاج بعد از برش با روش‌های گرم، تیرآهن را بعد از برش خنک کنید.
• بعد از برش، لبه‌گیری و صاف کردن آسیب‌های احتمالی را فراموش نکنید.
• حتما از تکنسین متخصص و باتجربه برای برش تیرآهن کمک بگیرید.

اهمیت دقت و انتخاب روش مناسب در برش تیرآهن

روش‌های برش تیرآهن هم در مقیاس صنعتی و بزرگ و هم در مقیاس کوچک و محدود قابل اجرا هستند. این روش‌ها به‌صنایع کمک می‌کنند تا پروفیل‌های فولادی را به‌شکل و اندازه موردنیازشان درآورند و از آن‌ها استفاده کنند. با انتخاب روش درست برای برش تیرآهن، انجام محاسبات و اندازه‌گیری‌های لازم قبل از برش و همکاری با افراد باتجربه برای برش تیرآهن، نتیجه نهایی دقت بالایی خواهد داشت و می‌تواند بدون‌نیاز به‌اصلاح برای پروژه مورداستفاده قرار گیرد. استفاده از روش اشتباه یا بی‌دقتی در محاسبات و برش اشتباه، تیرآهن را غیرکاربردی می‌کند و ضایعات فولادی پروژه را افزایش می‌دهد و هزینه‌ها را تاحد زیادی بالا می‌برد.