استفاده از ورق استیل 410 در تیغه برش

مقدمه

برش نیشکر به دلیل بافت جهتدار آن نیاز به تجهیزات مقاوم و ویژه ای دارد. برای این کار تیغه های فلزی از جنس ورق استیل 410  با آماده سازی سطحی مناسب نظیر ورق استیل تک پولیش مورد استفاده قرار می گیرند. در تحقیقی آقای بوسوی و همکارانش گزارش دادند که نیروی برش نیشکر به خواص فیزیکی و مکانیکی ساقه نیشکر و ضخامت تیغه برش بستگی دارد. لذا لازم است مواد مورد استفاده در ساخت این تیغه ها استحکام لازم در برابر برش انواع نیشکر را داشته باشند. قیمت ورق استیل 410 و خواص مکانیکی مناسب آن موجب گریده است که تقریباً همه تیغه های برش نیشکر از این ماده ساخته شوند. 

نیروی لازم برای برش انواع نیشکر

همانطور که گفته شد، تیغه های برش نیشکر از جنس ورق استیل 410 با آماده سازی سطحی مناسب (ورق استیل تک پولیش) تقریباً برای همه انواع نیشکر قابل استفاده می باشد. ولی با هدف کاهش هزینه می توان برای انواع نیشکر از مواد در درجه کیفی متناسب با سختی نیشکر استفاده نمود. در واقع با کنترل کیفیت مواد اولیه می توان قیمت ورق استیل 410 را بهینه نمود و هزینه های تولید را کنترل کرد. 

برای این منظور النکیب و همکارانش آزمایشاتی را بر روی گونه نیشکر مصری C9 انجام دادند و دریافتند که قطر متوسط ساقه 3/2 سانتی متر و سختی ساقه نیشکر 775 نیوتن می باشد. آنها بیان نمودند که نیروی برش نیشکر از 1272 نیوتن به 1140 نیوتن از پایین تا وسط ساقه و از 1116 به 936 نیوتن در ناحیه میانی تا ناحیه فوقانی ساقه و نهایتاً به 768 نیوتن در بالاترین بخش نیشکر کاهش می یابد. حداکثر قطر ساقه های نیشکر در هنگام برداشت به ترتیب 1/2 سانتی متر و 05/3 سانتی متر می باشد. مشاهده شده است که حداکثر نیرو از 75/313 به 74/592 نیوتن افزایش می یابد که قطر ساقه از 764/1 به 729/2 سانتی متر در بین گره افزایش یافته است. در تحقیقات مختلف گزارش شده است که برای برش رویه و پایه نیشکر به ترتیب 5/401 نیوتن و 35/1310 نیوتن مورد نیاز است. به طور کل بیان شده است که حداکثر قطر ساقه های نیشکر در هنگام برداشت بر اساس مشاهدات میدانی به ترتیب در پایین و بالا 4 و 5/2 سانتی متر بوده و حداکثر نیروی مورد نیاز برای برش در پایین 2698 نیوتن می باشد. 

-    روش های برش و انواع لبه های چاقو

طراحی سیستم های برش دروگر بر اساس دو سیستم اصلی است: 
-    "سیستم برش با میله برش" و "سیستم برش چرخشی". 
"سیستم برش چرخشی" با تیغه بیشتر از "سیستم برش با میله برش" برای ساقه های ضخیم (مانند ساقه نیشکر) که مقاومت برشی بیشتری دارند، استفاده می شود. برش پایه دستگاه های برداشت نیشکر که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً از یک یا دو دیسک ضد چرخش تشکیل شده است که چندین تیغه در حاشیه آنها نصب شده است.

شکل تیغه برش نیشکر

گفته شده است که شکل تیغه برش عامل مهمی است که بر میزان نیروی برش و توان مورد نیاز تأثیر می گذارد. در فرآیند برش زیرلایه توسط تیغه های لبه صاف، توانایی تیغه برای برش با تمرکز نیروی برش بر روی سطح مقطع بسیار کوچک تعیین می شود. محققان مختلف یک آزمایش برش نیشکر مبتنی بر آزمایشگاه انجام داده اند که شامل دو عامل تجربی طول گام دندانه دار و شکل چاقو می باشد. آنها یک مطالعه آزمایشی دو عاملی را برای بررسی دو شکل چاقوی (منحنی جلو و منحنی عقب) از تیغه های لبه دندانه دار با گام های مختلف (3 و 7 میلی متر) انجام دادند و انرژی برش صرف شده برای برش نیشکر را بررسی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که تیغه رو به جلو با گام 3 میلی متری بهترین نتیجه و بازده انرژی بالاتر را در میان آزمایش دارد، زیرا برجستگی های کوچک تر نفوذ را آسان تر و برش را مؤثرتر می کند. آنها مشاهده کردند که تیغه لبه دندانه دار با گام دندانه 3 میلی متر کمترین قدرت برش را ارائه می دهد، اما تفاوت معنی داری با فرم تیغه لبه صاف، برای هر دو سرعت چرخش 450 و 600 دور بر دقیقه سرعت مماسی را نشان می دهد. همچنین بیان کردند که تیغه های لبه دندانه دار به قدرت و نیروی برشی کمتری نسبت به تیغه های لبه صاف نیاز دارند و نشان می دهد که هر دو تیغه ممکن است کیفیت برش مطلوب را داشته باشند. ملو و هریس پیشنهاد کردند که برای به حداقل رساندن تلفات مواد مربوط به اثر ضربه، می‌توان از یک عمل برش خالص استفاده کرد. آنها مشاهده کردند که پارامترهای زیادی مانند زاویه لبه یا تیزی، زاویه مایل و زاویه شیب بر مقاومت برش و انرژی برش تأثیر می‌گذارند. آنها نتیجه گرفتند که بهتر است زاویه تیغه مناسب به مقادیر زیر باشد: 
-    زاویه مایل بین 20 تا 50 درجه 
-    زاویه شیب بین 25 تا 50 درجه

سیدرحیم کیاحسینی