עיבוד שבבי - תכונות המתכת
תכונות המתכת
חומרים מתכתיים מתאפיינים בתכונות רבות.
ביניהן:
  • מספר רב של אלקטרונים הנעים בתוך ענן אלקטרונים.
  • המתכות מתאפיינות בהולכה תרמית והולכה חשמלית גבוהות
  • ברק
  • צפיפות גבוהה (כבדות יחסית)
  • משיכות (משיכות – תכונה של החומר המבטאת עד כמה יכול חומר להתארך או להתקצר בעקבות הפעלת עומס)
  • חסינות טובה לשבר
  • עמידות גרועה בסביבות אגרסיביות
  • האטומים מסודרים במבנה גבישי 
במרבית המתכות והנתכים התעשייתיים (נתך היא מילה נרדפת לסגסוגת או מֶסֶג – שהיא ערבוב של שני יסודות או יותר אשר לפחות אחד מהם הוא מתכת, כאשר תוצאת הערבוב היא בעלת תכונות מתכתיות) היחידה הבסיסית של המבנה הגבישי היא אחד משלושת תאי היחידה הבאים:
  • קובי ממורכז-גוף – (BCC (Body Centered Cubic
  • קובי ממורכז-פאה – (FCC (Face Centered Cubic
  • משושה צפוף-אריזה – HCP (Hexagonal Close Packed)
 
במבנה BCC ישנו אטום בודד במרכז הקובייה ועוד שמונה אטומים בקדקודי הקובייה.
מבנה FCC צפוף יותר באטומים, מאחר ובו ישנם שמונה אטומים בקדקודי הקובייה ועוד שישה אטומים נוספים במרכזי הפאות.
במבנה HCP כל אטום מוקף בשישה אטומים נוספים. סריג גבישי זה בנוי משכבות של אטומים, בהן האטומים של כל שכבה מונחים בשקעים שבין אטומי השכבות הסמוכות. בצורה זו נוגע כל אטום בשישה אטומים סביבו, בשלושה אטומים מתחתיו ושלושה אטומים מעליו.
דוגמאות למתכות: זהב (Au), כסף (Ag), ברזל (Fe), נחושת (Cu), עופרת (Pb), בדיל (Sn), אלומיניום (Al), אבץ (Zn), מגנזיום (Mg), טיטניום (Ti), ניקל (Ni), כרום (Cr), נתרן (Na) ועוד (למעשה מרבית היסודות הם יסודות מתכתיים).

מתכות ניתנות לייצור ועיבוד בדרכים רבות ומגוונות. צורת עיבוד המתכת נקבעת לפי צורת המוצר המבוקש, תכונותיו המכניות והדיוק הדרוש לפעולתו.
להלן מספר צורות לעיבוד מתכת:

יציקה
- צורת ייצור ועיצוב עתיקה מאד המקובלת במתכות עד היום. בתהליך זה מחממים את המתכת עד שהיא עוברת למצב צבירה נוזלי, ולאחר מכן יוצקים אותה כנוזל לתבנית. בתום הקירור והתמצקות המתכת מופרדת התבנית ומתקבלת הצורה הרצויה. 



 
סנטור - תהליך הקרוי גם מטלורגיית אבקות - תהליך זה מבוסס על חימום ודחיסה של אבקות מתכתיות בתהליך דיפוזיוני. מאפשר לערבב אבקות מחומרים שונים ולקבל חומר בעל קשיות גבוהה, העומד בטמפרטורות גבוהות. בעזרת סנטור ניתן לייצר, למשל, סכיני גילוח.

* דיפוזיה – מעבר של חומר מריכוז גבוה לנמוך בשל תנועה מרית של חלקיקים; פעפוע.
 
ערגול - שיטה לעיצוב מוטות ויריעות מתכת באמצעות גלגליות תוך כדי הפחתת עובי החומר. שיטה זו מזכירה את האופן שבו ניתן לרדד בצק באמצעות מארוך, והיא מתבססת על יכולתן של מתכות לעבור דיפורמציה פלסטית באמצעות מנגנונים של תנועת נקעים בחומר המתכתי.

* תנועת נקעים – נקע הוא סוג של פגם במבנה הגבישי של החומר. תנועת נקעים מציינת תופעה שה"נקע" מתקדם לאורך החומר בעקבות הפעלת כוח חיצוני על החומר. הנקע "מתקדם" לאורך הגביש.


 
משיכה -  תהליך המשמש לעיצוב חוטים ומוטות בהסתמך על יכולתן של מתכות לעבור דיפורמציה פלסטית באמצעות תנועת נקעים בחומר. בתהליך זה מושחל מוט דרך חור ונמשך לאורך הרצוי.

 

 
עיבוד שבבי - תהליך עיבוד אשר במהלכו מסירים שבבים מגוש מתכת. לא כל המתכות נוחות לעיבוד שבבי. עופרת למשל, אינה נוחה לעיבוד כזה מאחר והיא יוצרת שבבים גדולים מאד. הפליז, לעומת זאת, יוצר שבבים קטנים ולכן הוא נוח לעיבוד שבבי. תהליך זה משמש להתאמתם המדויקת של חלקים המתקבלים בכל תהליכי העיבוד.

 





 
השחזה וליטוש - עיבוד מתכות באמצעות ניירות השחזה, בדי השחזה ואבקות ליטוש העשויות מחומרים קרמיים כדוגמת סיליקון-קרביד, אלומינה, סיליקה ואבקת יהלום, להשגת פני שטח חלקים וגימור עיבוד נקי וחלק של פני השטח. 


 
קיימים שימושים שונים במתכות בתחום התעשייה, נציין כמה מהם:

מתכות תעופתיות – מתכות בעלות משקל סגולי נמוך וחוזק גבוה. שילוב מתכות אלה בבניית מטוסים מפחית ממשקלו הכולל של כלי הטייס ומשפר את ביצועיו. מתכות בולטות בקבוצה זו הם אלומיניום, טיטניום, מגנזיום וסגסוגותיהם.
 


 
שימוש בפלדות אל-חלד – (המוכרות בשם המסחרי נירוסטה) שכיח בתעשייה הכימית ובתעשיית המזון.
חלקי מבנה – שלד של מבנים ומפרופילים של מבנים עשויים מפלדות מסחריות.
גלגלי שיניים ומסבים –  מיוצרים מסגסוגות כדוגמת פלדות שונות, המצטיינות ביכולת לעבד אותן ולהשחיזן לרמת פני שטח גבוהה מחד ובעמידות גבוהה בפני מעיכה ושחיקה מאידך.
מתכות לכורי כוח אטומיים – מתכות רדיואקטיביות המשחררות אנרגיה בעת התפרקותן ומשמשות כדלק לכורים אטומיים. מתכות בולטות בקבוצה זו הם האורניום והפלוטוניום.

 
לסיכום, השימוש במתכות חולש על מגוון רחב של תעשיות כמו: בניינים, גשרים, מכוניות, מטוסים, רכבות, מנועים, ביו-רפואה (שתלים) ומגנטים ועוד. 
המאמר מבוסס על כתביה של ד"ר דנה אשכנזי, ומפורסם כאן באישורה. לאתר של דנה >>>

ריתוך - חיבור חלקי מתכת על-ידי התכתם באופן מקומי (תהליך דיפוזיוני).  במהלך הריתוך מנקים את פני השטח של המתכת, ואז מצמידים את חלקי המתכת זה לזה, מחממים את שטח המגע לטמפרטורה גבוהה עד שהמתכות ניתכות באותו מקום. כאשר המתכות מתקררות הופכים החלקים לגוש מוצק אחד.
 


 
 
ניתן לשלוח שרטוטי עיבוד שבבי לתמחור ישירות לדוא"ל: info@hitechm.co.il

היי-טק מכניקה, מפעל עיבוד שבבי. רחב האומן 15, 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.