פלדה
מהי פלדה?
 
ראשית, חשוב להכין שהפלדה היא אינה מתכת אלא תערובת של חומרים, המכונה סגסוגת (ראה מסגרת). היא מורכבת בעיקר מברזל ומריכוז נמוך של פחמן אך לפעמים נוהגים להוסיף לתערובת חומרים נוספים וזאת על מנת לשפר תכונות כאילו ואחרות של הפלדה. הפלדה ידועה בחוזקה הרב וכן בגמישות שלה ועל כן היא משמשת לייצור מגוון רחב של מוצרים, החל מכלי רכב, גשרים, כלי עבודה ועד חפצים קטנים כמו מחטים.
מהי סגסוגת?
 
סגסוגת היא ערבוב של שני יסודות כימיים או יותר כאשר לפחות אחד מהם הוא יסוד מתכתי. הסגסוגת מקבלת חלק מהתכונות של היסודות שמרכיבים אותה אך בתכונות מסוימות היא עשויה להיות שונה לחלוטין. כיום, קיימים אלפי סוגים של סגסוגות כאשר הפלדה היא אחת המוכרות שבהן.
תהליך בסמר
עד המאה ה-19 תהליך הפקת הפלדה היה מסובך. קשה היה להפיק את הפלדה וכתוצאה מכך התפוקה הייתה נמוכה אך מאחר והיה ביקוש גבוה לפלדה המחיר שלה היה יקר מאוד וקשה היה להשיגה. היא שימשה לבניית גשרים, קני תותחים ועוד מוצרים רבים והייתה חומר גלם מבוקש מאוד בתעשייה.
 
ללא ספק, היה צורך לייעל את תהליך ההפקה של הפלדה.
 
הנרי בסמר, ממציא בריטי, היה אחד מרבים שניסו לתת מענה לבעיה. בשנת 1855 הוא רשם פטנט על תהליך ייחודי להפקת פלדה (תהליך אשר נקרא על שמו – תהליך בסמר) – אשר הביא להפקת פלדה במהירות (התהליך התקצר ל-20 דקות בלבד). הדבר גרם למהפכה של ממש והביא לייצור בקנה מידה גדול של פלדה דבר שהביא בעקבותיו גם לירידה במחירים.
 
התהליך החדש (אשר נמצא בשימוש עד ימינו) כלל גם פיתוח של כבשן חדש אשר גם הוא נקרא על שמו של בסמר.
סר הנרי בסמר - חולל מהפכה
של ממש בייצור הפלדה
המסתורין של פלדת דמשק
פלדת דמשק היא פלדה שעברה תהליך עיבוד מיוחד אשר הפך אותה לחומר גלם מעולה במיוחד לייצור חרבות וכלי נשק קרים אחרים. מדובר בפלדה שהייתה בשימוש בהודו על ידי חרשי חרבות. החרבות הללו התאפיינו בצורות ייחודיות שהופיעו על גבי הלהבים שלהן שמזכירות מים זורמים.
 
שמן של החרבות הללו נודע למרחוק בשל הלהבים הקשיחים שלהם שהיו עמידים בפני הרס ועל כך שהיו מושחזים עד מאוד.
 
למרות שמה, מקורה של הפלדה אינו בדמשק אלא כפי הנראה בהודו וסרי לנקה. הערבים ייבאו את הפלדה לדמשק, שם התפתחה לה תעשייה מפותחת של כלי נשק. ייבוא הפלדה מהודו לדמשק נמשך בין המאה השלישית למאה ה-17.
 
למרבה הצער, ייצור החרבות הללו דעך בהדרגה עד שפסק בסביבות שנת 1750 ואז גם אבד הידע של איך להכין את הפלדה הזו. השיטה המקורית לייצור הפלדה לא ידועה עד היום – עקב ההבדלים בחומרי הגלם השונים וטכניקות ייצור שונות, ניסיונות מודרניים לייצר את פלדת דמשק לא צלחו לגמרי. עם זאת, ישנם מספר אינדיבידואלים שטוענים כי הצליחו לחשוף את השיטות המקוריות שבהן יוצרה פלדת דמשק (ראה מסגרת).
 
אגדות רבות נקשרו בשמה של פלדת דמשק, כמו היכולת של להבי הפלדה לחתוך קנה של רובה או שיערות שנפלו על הלהב. בכל אופן, מלבד העובדה שמדובר היה בפלדה משובחת במיוחד, הצורות שנוצרו על גבי הלהבים היו מרהיבים ביופיים, כפי שניתן ללמוד מהתמונות משמאל.
המרדף אחרי פלדת דמשק
גו'ן ד. ורהובן הוא פרופסור בדימוס להנדסת חומרים. בשנת 1982 הוא החל במחקר שמטרתו ייצור מחדש של פלדת דמשק. המחקר, שבשלביו הראשונים היה כתחביב "נכנס להילוך גבוה" בשלב מסוים וזאת לאחר שהחל לשתף פעולה עם הנפח אלפרד ה. פנדרי.
 
את הממצאים של עבודתו הוא פרסם בשנת 2001 בכתב העת לענייני מדע בשם "סיינטיפיק אמריקן" (Scientific American).
 
לקריאת המאמר (באנגלית) לחץ על הקישור משמאל.
פלדת בלייה
ישנה קבוצה של סגסוגות פלדה אשר ידועה בשם פלדת בליה או בשמה המסחרי פלדת קורטן (COR-TEN® Steel). הסגסוגות הללו פותחו על מנת להימנע מהצורך לבצע פעולות שיגנו על הפלדה מפני חלודה. מה שקורה למעשה זה שרק השכבה החיצונית של הפלדה מחלידה וכך נוצרת שכבה אשר מגינה על השכבות הפנימיות של הפלדה מחלודה.
 
בפלדה זו נעשה שימוש על ידי אדריכלים ומעצבים רבים, בין היתר בשל צבעה החום אדמדם של הפלדה. בין הפסלים שנבנו מפלדת קורטן ניתן למצוא את האנדרטה לשואה ולתקומה בכיכר רבין (ידועה כפסל הפירמידה ההפוכה) ואת הפסל התרוממות במתחם תיאטרון הבימה בתל-אביב (מוכר על ידי רבים כפסל המעגלים).
 
עם זאת, לאורך השנים התגלו מספר חסרונות בפלדה הזו:
  • ​הצבע חום אדמדם שמאפיין את הפלדה משתנה לאחר מספר שנים ומתקבל גוון חום שחור.
  • בנקודות מסוימות בפלדה (כיסים או חיבורים שקיימים בעיקר בפסלים או במבנים) קיימת הצטברות של מים אשר גורמת להעמקת החלודה גם לשכבות הפנימיות.
  • קיימים מקרים שבהם יש צורך לנקות אזורים מסוימים של הפלדה (כמו לדוגמה במקרים שבהם מרוססות כתובות גרפיטי על פסלים או מבנים) ואז נוצרים שינויי גוון בולטים בין האזור שנוקה לבין שאר האזורים במבנה.
  • כמו-כן, בסביבות מבנים שעשויים מפלדת קורטן ישנם כתמים גדולים של חלודה שנשטפת מהמבנה בזמן גשמים.
האנדרטה לשואה ולתקומה בכיכר רבין
הוכנה מפלדת קורטן
מחזוּר פלדה
על פי אתר האינטרנט ויקיפדיה "משאבי מכרות הברזל העולמיים מתכלים וצפוי מחסור כבר בעתיד הקרוב".
 
זאת, בנוסף לעובדה שבמרבצי הברזל (המרכיב העיקרי של הפלדה) שמצויים בישראל הם לא ברמת כדאיות כלכלית שכזו שמאפשרת כרייה שלהם, נושא מחזור הפלדה הופך לחשוב במיוחד בתעשייה הישראלית.
 
מעבר לכך, מחזור פלדה צורך פחות אנרגיה מאשר תהליך ההפקה שלה וכמעט שאינו מייצר פסולת כך שיש לו גם משמעויות כלכליות.
 
לפניכם סרטון שמראה את תהליך המחזור של פלדה החל משלב התכת שאריות הפלדה ועד להכנת מוטות פלדה חדשים.
סיכום
הפלדה היא חומר גלם חשוב בתעשייה. התכונות שלה הופכות אותה לכזו שמתאימה לשימושים רבים. ראינו שתהליכים תעשייתיים, כדוגמת תהליך בסמר, יכולים להיות רלוונטיים גם כיום למרות שפותחו לפני למעלה מ-100 שנה. ניתן גם לראות שלתהליכי המחזור יש חלק חשוב בתעשייה של ימינו ושיש למחזור השלכות כלכליות בנוסף להשלכות על איכות הסביבה.
 
מעניין יהיה לראות אילו סגסוגות נוספות של פלדה יפותחו בשנים הבאות וכן האם יהיו חומרי גלם אחרים שיחליפו אותה לאחר שמשאבי הברזל יתכלו.
 
 
אם יש לכם הערות או שאתם מעוניינים להגיב, אתם יכולים לעשות זאת באמצעות תיבת התגובות שמופיעה למטה או לרשום לנו אל amit@hitechm.com
לתגובות:
לקבלת מאמרים נוספים, מלא את הפרטים הבאים:
1 "Steel wire rope" מאת I, Johannes 'volty' Hemmerlein. מתפרסם לפי רישיון CC BY-SA 3.0 דרך ויקישיתוף - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Steel_wire_rope.png#/media/File:Steel_wire_rope.png
 
[2]  "Watered pattern on sword blade2.Iran" מאת . Original uploader was Rahil Alipour Ata Abadi at en.wikipedia - Transferred from en.wikipedia; transferred to Commons by User:Haade using CommonsHelper.. מתפרסם לפי רישיון GFDL דרך ויקישיתוף - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Watered_pattern_on_sword_blade2.Iran.JPG#/media/File:Watered_pattern_on_sword_blade2.Iran.JPG
 
[3] COR-TEN הוא סימן מסחרי רשום של תאגיד United States Steel.
 
[4] "Menashe Kadishman 002" מאת עברית: מנשה קדישמן, ישראלי, נולד ב-1932 - Talmoryair, 2012-03-21. מתפרסם לפי רישיון CC BY-SA 3.0 דרך ויקישיתוף - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Menashe_Kadishman_002.JPG#/media/File:Menashe_Kadishman_002.JPG
 
ניתן לשלוח שרטוטי עיבוד שבבי לתמחור ישירות לדוא"ל: info@hitechm.co.il

היי-טק מכניקה, מפעל עיבוד שבבי. רחב חרשי הברזל 6, ירושלים. טל': 02-5455914 או 052-7507776 דוא"ל: info@hitechm.co.il
© 2017. כל הזכויות שמורות להיי-טק מכניקה בע"מ - מפעל עיבוד שבבי.