گاز هوا برش چیست و چه کاربردی دارد؟

برش هواگاز، که به آن برش اکسی‌سوخت نیز می‌گویند، یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین روش‌های برش حرارتی فلزات است. این فرآیند با استفاده از واکنش شیمیایی اکسیژن با فلز و همچنین ذوب و حذف مذاب توسط شعله‌ای با دمای بالا، امکان برش دقیق و کارآمد انواع فلزات آهنی را فراهم می‌آورد. گاز هوا برش یا گاز کپسول هوا برش در واقع به ترکیبی از گازهای سوختنی و اکسیژن اطلاق می‌شود که برای ایجاد این شعله قدرتمند و انجام عملیات برش مورد استفاده قرار می‌گیرند.

گاز هوا برش چیست؟

گاز هوا برش، عبارت است از یک گاز سوختی که در ترکیب با اکسیژن خالص، شعله‌ای با دمای بسیار بالا تولید می‌کند. این شعله قادر است فلزات را تا دمای احتراق آن‌ها گرم کرده و سپس با پاشش جریان اکسیژن خالص، فرآیند اکسیداسیون و برش را آغاز کند. نام “هوا برش” ممکن است کمی گمراه‌کننده باشد، زیرا در این فرآیند از هوای معمولی (که عمدتاً نیتروژن است) استفاده نمی‌شود، بلکه از اکسیژن خالص به عنوان عامل اصلی احتراق و برش بهره گرفته می‌شود.

گاز کپسول هوا برش چیست؟

به مخازن تحت فشار (کپسول‌ها) اشاره دارد که حاوی این گازهای سوختی و اکسیژن مورد نیاز برای عملیات برش هستند. این کپسول‌ها به صورت جداگانه (یکی برای گاز سوخت و دیگری برای اکسیژن) تهیه می‌شوند و با استفاده از رگلاتورها، مشعل و شیلنگ‌های مخصوص، به هم متصل می‌شوند تا شعله برش را ایجاد کنند.

مشخصات کپسول‌های گاز هوا برش

این کپسول‌ها معمولا شامل گازهای سوختی مانند استیلن یا پروپان و کپسول‌های اکسیژن هستند که تحت فشار بالا ذخیره شده‌اند. کپسول‌های گاز هوا برش قابل حمل بوده و در کارگاه‌ها یا سایت‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

نوع گاز	فشار ذخیره‌سازی (بار)	حجم کپسول (لیتر)	کاربرد اصلی
استیلن	15-20	40-50	برش فلزات با ضخامت بالا
پروپان	8-10	40-50	برش عمومی و اقتصادی
اکسیژن	150-200	40-50	تأمین اکسیژن برای احتراق

انتخاب گاز سوختی مناسب در هوا برش از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا هر گاز دارای ویژگی‌های احتراقی و حرارتی خاص خود است که بر سرعت برش، کیفیت برش و هزینه عملیات تأثیر می‌گذارد. در ادامه به بررسی دقیق‌تر ترکیب گازهای مورد استفاده در این فرآیند می‌پردازیم.

ترکیب گازهای مورد استفاده در هوا برش

ترکیب گازها در فرآیند هوا برش ( برش اکسی-سوخت ، Oxy-Fuel Cutting) نقش حیاتی دارد و بسته به نوع فلز و ضخامت آن متفاوت است. رایج‌ترین ترکیب‌ها عبارتند از:

1. استیلن و اکسیژن: استیلن به دلیل دمای شعله بالا (حدود ۳۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) برای برش فولادهای کربنی با ضخامت بالا مناسب است. این ترکیب سرعت برش بالایی دارد اما هزینه بیشتری نسبت به سایر گازها دارد.
2. پروپان و اکسیژن: پروپان اقتصادی‌تر از استیلن است و شعله‌ای با دمای حدود ۲۸۰۰ درجه سانتی‌گراد تولید می‌کند. این ترکیب برای برش فلزات با ضخامت متوسط مناسب است.
3. گاز طبیعی و اکسیژن: این ترکیب در مواردی که دسترسی به گاز طبیعی آسان است، استفاده می‌شود. دمای شعله آن کمتر از استیلن است اما برای برش‌های عمومی مناسب است.

درکل، در فرآیند هوا برش، همواره دو جزء اصلی گازی وجود دارد: گاز سوختی و اکسیژن. اکسیژن همیشه به صورت خالص استفاده می‌شود، اما گاز سوختی می‌تواند متفاوت باشد.

جدول مقایسه گازهای سوختی رایج در هوا برش

ویژگی	استیلن	پروپان	گاز طبیعی	گاز MAPP
دمای شعله (°C)	3100 – 3500	2800 – 3000	2700 – 2800	2900 – 3000
سرعت برش	بسیار عالی	خوب	متوسط	عالی
کیفیت برش	عالی	خوب	متوسط	عالی
هزینه	بالا	متوسط	پایین	بالا
ایمنی و ذخیره‌سازی	نیاز به کپسول ویژه (متخلخل)	آسان (مایع)	آسان (گاز)	آسان (مایع)
مصرف اکسیژن (نسبت)	1:1.1 تا 1:1.5 (اکسیژن به سوخت)	1:4 تا 1:4.5 (اکسیژن به سوخت)	1:2 تا 1:2.5 (اکسیژن به سوخت)	1:2.5 تا 1:3 (اکسیژن به سوخت)

کاربردهای گاز هوا برش در صنایع مختلف

گاز هوا برش به دلیل قابلیت‌های منحصر به فرد خود در برش فلزات آهنی، در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:

1. صنعت ساخت و ساز: برش ورق‌های فولادی و تیرآهن برای ساخت پل‌ها، ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی.
2. صنعت کشتی‌سازی: برش قطعات بزرگ فلزی برای ساخت بدنه کشتی‌ها و تعمیرات دریایی.
3. صنعت خودروسازی: برش قطعات فلزی برای تولید شاسی و بدنه خودروها.
4. بازیافت فلزات: برش ضایعات فلزی برای بازیافت و استفاده مجدد.
5. صنایع تولیدی: برش لوله‌ها، پروفیل‌ها و ورق‌ها در کارخانجات تولیدی.

همچنین، در بسیاری از صنایع، هوا برش برای تعمیرات و نگهداری تجهیزات، از جمله برش پیچ و مهره‌های زنگ‌زده، جدا کردن قطعات معیوب و آماده‌سازی سطوح برای جوشکاری مجدد کاربرد فراوان دارد.

مزایا و معایب گاز هوا برش

هر روش برشکاری دارای مزایا و معایب خاص خود است و هوا برش نیز از این قاعده مستثنی نیست. در ادامه مزایا و معایب گاز هوابرش را بررسی می‌کنیم:

مزایا

درابتدا باید گفت برخلاف پلاسما یا لیزر، هوا برش به برق ولتاژ بالا نیاز ندارد و این موضوع انعطاف‌پذیری آن را در مکان‌هایی با دسترسی محدود به برق افزایش می‌دهد. باقی مزایای این روش عبارتند از:

• انعطاف‌پذیری: قابلیت برش فلزات با ضخامت‌های مختلف (از ۱ میلی‌متر تا چند متر).
• هزینه اولیه پایین: تجهیزات هوا برش نسبت به روش‌های پیشرفته مانند برش لیزر یا پلاسما ارزان‌تر است.
• قابلیت حمل: کپسول‌های گاز به راحتی قابل حمل بوده و در مکان‌های بدون برق قابل استفاده هستند.
• دقت مناسب: برای برش‌های صنعتی با تحمل خطای متوسط، بسیار مناسب است.
• مناسب برای فلزات ضخیم: هوا برش قادر به برش فلزات آهنی با ضخامت‌های بسیار بالا (تا چند صد میلی‌متر) است که با روش‌های دیگر دشوار یا غیرممکن است.

همچنین هوا برش می‌تواند فلزات زنگ‌زده، رنگ‌شده یا کثیف را برش دهد، اگرچه کیفیت برش ممکن است کمی کاهش یابد. ضمن اینکه یادگیری اصول اولیه برش هواگاز نسبتا آسان است، اگرچه تسلط کامل بر آن نیاز به تمرین دارد.

معایب

درکل می‌توان گفت، در مقایسه با برش لیزر یا پلاسما، برش هواگاز معمولا دارای منطقه متأثر از حرارت (HAZ) وسیع‌تر، لبه‌های خشن‌تر و نیاز به عملیات تمیزکاری بعدی است.

• محدودیت در نوع فلز: عمدتاً برای فولاد کربنی مناسب است و برای فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم یا مس کارایی کمتری دارد.
• سرعت پایین: نسبت به روش‌های مدرن مانند برش پلاسما یا لیزر کندتر است.
• تولید سرباره: برش ممکن است لبه‌های ناصافی ایجاد کند که نیاز به پرداخت‌کاری دارد.
• نیاز به مهارت اپراتور: دستیابی به برش‌های با کیفیت بالا و دقیق، نیاز به مهارت و تجربه اپراتور دارد.

همچنین در مقایسه با روش‌های مکانیکی، هوا برش مصرف گاز بالایی دارد که می‌تواند هزینه‌ها را افزایش دهد. گاهی هم گرمای بالای تولید شده می‌تواند منجر به اعوجاج و تاب برداشتن قطعات نازک شود.

خطرات احتمالی گازهای هوا برش

کار با گازهای تحت فشار و شعله با دمای بالا همواره با خطراتی همراه است. رعایت دقیق نکات ایمنی برای جلوگیری از حوادث ضروری است. مهم‌ترین خطرات عبارتند از:

1. خطر انفجار: کپسول‌های تحت فشار، به‌ویژه استیلن، در صورت عدم رعایت نکات ایمنی ممکن است منفجر شوند.
2. مسمومیت گازی: نشت گازهای سمی مانند استیلن می‌تواند خطرناک باشد.
3. آتش‌سوزی: شعله‌های باز و جرقه‌ها می‌توانند باعث آتش‌سوزی در محیط کار شوند.
4. آسیب به چشم: نور شدید شعله می‌تواند به چشم آسیب برساند، بنابراین استفاده از عینک ایمنی ضروری است.

به‌این ترتیب توجه داشته باشید که برای پیشگیری از خطرات احتمالی، استفاده از رگولاتورهای مناسب برای کنترل فشار گاز، نگهداری کپسول‌ها در محیط خنک و دور از منابع حرارتی و آموزش اپراتورها برای کار با تجهیزات و واکنش در شرایط اضطراری اهمیت بسیار دارد.

کلام آخر

گاز هوا برش به عنوان یکی از روش‌های سنتی و در عین حال مؤثر برش فلزات، همچنان جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد. با وجود ظهور فناوری‌های پیشرفته‌تر، این روش به دلیل هزینه پایین، انعطاف‌پذیری و قابلیت استفاده در شرایط مختلف همچنان مورد توجه است. با رعایت نکات ایمنی و انتخاب گاز مناسب، می‌توان از این فناوری به طور بهینه بهره برد.