اجزاء و عملکرد مشعل برشکاری
مشعل برشکاری هواگاز تفاوتهای اساسی با مشعل جوشکاری دارد. این مشعل دارای سه مسیر گاز (اکسیژن پیشگرم، گاز سوختی، و اکسیژن برش) است و طول آن بهدلیل نیاز به فاصله ایمنی از ناحیه برش، بیشتر از مشعل جوشکاری است. یک اهرم برای باز کردن جریان اکسیژن برش روی دسته مشعل تعبیه شده است.
انواع سرپیک برشکاری از نظر ساختاری
مشعل یا سرپیکهای برشکاری هواگاز در دو نوع اصلی یکتکه و دو تکه تولید میشوند:
الف) سرپیک یک تکه
این نوع سرپیک از یک قطعه مس یا برنج یکپارچه ساخته میشود که اریفیسهای پیشگرم و برش دقیقاً روی آن ماشینکاری شدهاند. طراحی آن ساده و قیمت مناسبترنسبت به نوع دوتکه و نگهداری آن آسان تر است.
کاربرد اصلی
تقریباً بهصورت انحصاری برای گاز استیلن طراحی شده است. دلیل این امر، سرعت شعله بالای استیلن است که نیازی به قطعه داخلی برای مهار شعله ندارد.
نحوه انتخاب
اندازه سرپیک (Tip Size) که با اعدادی مانند ۰۰، ۰، ۱، ۲ و… مشخص میشود، معرف قطر اریفیس مرکزی اکسیژن برش است. هرچه عدد بزرگتر باشد، قطر اریفیس بیشتر، فشار و دبی اکسیژن بالاتر و در نتیجه قابلیت برش ورقهای ضخیمتر فراهم میشود.
ب) سرپیک دو تکه
اجزاء
پوسته بیرونی معمولاً ازمس با کیفیت بالا ساخته میشود و وظیفه آن شکلدهی به شعله پیشگرم و مهار آن است.
وجود یک لبه یا زائده استوانهای در جلوی پوسته بیرونی که بخشی از قطعه داخلی را میپوشاند. این لبه، با ایجاد ناحیه کمفشار، وظیفه نگهداشتن شعلههای کندتر پروپان و گاز طبیعی را بر عهده دارد.
قطعه داخلی یک قطعه دقیقاً ماشینکاریشده از برنج یا مس که دارای پرههای مارپیچ یا شیارهایی برای هدایت و اختلاط گاز پیشگرم است. اریفیس مرکزی خروج اکسیژن برش نیز روی همین قطعه قرار دارد.
کاربرد اصلی
این سرپیکها بهطور خاص برای گازهای جایگزین با سرعت شعله پایینتر مانند پروپان، گاز طبیعی (متان) و پروپیلن طراحی شدهاند. طراحی خاص قطعه داخلی، با ایجاد تلاطم و کاهش سرعت، شعله را پایدار کرده و از جدا شدن آن از سرپیک جلوگیری میکند.
نازل برشکاری (Cutting Tip / Nozzle)
نازل برشکاری مهمترین قطعه در سیستم هواگاز است و طراحی آن مستقیماً بر کیفیت برش تأثیر میگذارد. این قطعه وظیفه هدایت و کنترل جریان گاز را دارد. در اصطلاح کارگاهی به آن سوزن برشکاری نیز می گویند.
ساختار نازل (Cutting Tip)
این نازل دارای یک حفره مرکزی بزرگ برای خروج جریان شدید اکسیژن برش است و چندین حفره بسیار ریز در اطراف آن قرار دارد که گازهای سوختنی و اکسیژن کمکی را برای ایجاد شعله پیشگرمکننده تامین میکنند
دلیل وجود حفره های ریز بجای یک حفره بزرگ ایجاد پایداری در شعله و گرم کردن فلز بصورت یکنواخت و همزمان میباشد. وجود این ریز حفره ها باعث میشود شعلهای کاملاً متقارن و دور تا دورِ مسیرِ برش ایجاد شود که باعث گردد برش صاف، مستقیم و بدون لرزش باشد
فرایند برش
وقتی فلز در اثر حرارت حاصل از شعله پیش گرم به دمای کافی رسید، اکسیژن با فشار بسیار بالا از حفره مرکزی بزرگ خارج میشود. این جت اکسیژن، فلز داغ شده را با سرعت بالا میسوزاند و ذرات مذاب را به سمت پایین پرتاب میکند تا مسیر باز شود.
مراحل فرایند:
محفظه اختلاط (Mixing Chamber)
بسته به نوع مشعل، اختلاط گازها در بدنه مشعل یا درون خود نازل انجام میشود
حفره پیشگرم (Preheat Orifices)
حلقهای از سوراخها یا شیارها در اطراف سوراخ مرکزی که مخلوط گاز سوختی و اکسیژن پیشگرم را خارج میکنند تا یک شعله کوچک دور تا دور مرکز ایجاد شود. وظیفه این شعلهها این است که فلز را در حاشیه مسیر برش، تا دمای اشتعال (قرمز پررنگ) داغ کنند.
حفره مرکزی اکسیژن برش (Central Cutting Oxygen Orifice)
یک سوراخ دقیق در مرکز که جریان متمرکز و با سرعت بالای اکسیژن خالص را هدایت میکند. خروج پرفشار اکسیژن ذرات فلز مذاب را به بیرون پرتاب کرده و مسیر برش را باز میکند. قطر این حفره بر اساس ضخامت ورق تعیین میشود.
سایز نارل برشکاری
این نازلهای برش بر اساس ضخامت ورق دستهبندی میشوند
ورق نازک برای ورقهای زیر ۳ میلیمتر
معمولی برای ورقهای بین ۳ تا ۲۰ میلیمتر.
نازلهای برش برای ورقهای ضخیم بالای ۲۰ میلیمتر (که نیاز به جریان اکسیژن بسیار شدیدی دارند)
جدول کامل سایز نازل برش مناسب ضخامتهای مختلف در دو استاندارد
| سایز رایج در بازار (اینچ) | قطر تقریبی (میلیمتر) | نزدیکترین سایز Victor/ESAB | محدوده ضخامت قابل برش فولاد کربنی (میلیمتر) |
| 1/32″ | ۰.۸ | کوچکتر از ۰ | ۱ تا ۳ |
| 3/64″ | ۱.۲ | ۱ | ۶ تا ۱۳ |
| 1/16″ | ۱.۶ | ۳ | ۲۵ تا ۵۰ |
| 5/64″ | ۲.۰ | ۴ | ۵۰ تا ۱۰۰ |
| 3/32″ | ۲.۴ | ۵ | ۷۵ تا ۱۲۵ |
| 1/8″ | ۳.۲ | ۶ | ۱۰۰ تا ۱۵۰ |
| 5/32″ | ۴.۰ | ۷ | ۱۵۰ تا ۲۰۰ |
| 3/16″ | ۴.۸ | ۸ | ۲۰۰ تا ۲۵۰ |