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 
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 - המשיכה היא אחת מהשיטות לעיבוד מתכת בקור (כלומר: ללא חימום של המתכת). העיבוד מתבצע על ידי לחיצה של "דף" מתכת על ידי מכונה אל תוך תבנית, דבר שמעניק לדף את צורתה של התבנית. לעיתים, מופיע המונח "משיכה עמוקה" כאשר אז הכוונה היא לתהליך משיכה שבו עומקו של החלק שמיוצר גדול יותר מהקוטר של דף המתכת.

בשיטה נעשה שימוש לייצור מגוון של מוצרים, כגון: מחבתות וסירים.

לפניכם סרטון קצר עם דוגמה לעיבוד מתכת בשיטה זו. הסרטון מראה הכנה של כלי הגשה באמצעות משיכה של דף מתכת מרובע.

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.
 


 
ארוזיה - הארוזיה היא שיטה נוספת לעיבוד מתכת. לשיטה זו יש מספר שמות אך נראה ששמה הרשמי הוא Electrical Discharge Machining, כלומר "עיבוד באמצעות פריקת מטען חשמלי". המילה "ארוזיה" אגב, לקוחה מהמילה האנגלית Erosion שהמשמעות שלה היא "כרסום".
 
מדובר בשיטה שמאפשרת לעצב צורות במתכת באמצעות פריקת מטען חשמלי. חתיכות קטנות של חומר מוסרות מחומר הגלם על ידי פריקת מטען חשמלי (שבאה לידי ביטוי בצורת ניצוץ) שמתרחשת בין המכונה לחומר. חשוב לציין שאין מגע בין המכונה לחומר.

מדובר בתהליך מדויק שמקבל הסבר מצוין בסרטון שלפניכם.
חישול - חישול היא שיטה לעיצוב מתכת שנעשית באמצעות הפעלת לחץ על המתכת, בדרך כלל מדובר במכות פטיש או באמצעי מכאני אחר. על פי רוב, המתכת תחומם על מנת להקל על הפעולה.
 
החישול היא אחת מהצורות העתיקות ביותר לעיבוד מתכת. בעבר, החישול היה מתבצע על ידי נפח, שהיה מחמם את המתכת ולאחר מכן מכה בה באמצעות פטיש על מנת לעצב את הצורה שלה. כיום, נעשה שימוש במכבשים מכניים שמסוגלים להפעיל לחץ גדול מאוד על המתכת.
 
בסרטון שלפניכם ניתן לראות עבודת חישול קלאסית שמתבצעת על ידי נפח במהלכה מכינים סכין ממתכת.
לחצנות - זוהי שיטה לעיצוב מתכת שקיימת מזה מאות שנים. בלחצנות, עיצוב המתכת נעשה באמצעות לחיצת חתיכת מתכת (בדרך כלל יהיה מדובר בחתיכה עגולה) על גבי מודל מסתובב.

ישנה לחצנות ידנית שמתבצעת על ידי אדם כאשר הלחיצה על המתכת מתבצעת באמצעות מוט שאוחז בעל המקצוע. כמו-כן, ישנה לחצנות שמתבצעת באמצעות מכונה.

על מנת להמחיש את השיטה בצורה הטובה ביותר, צירפנו 2 סרטונים. הסרטון הראשון מראה כיצד מתבצעת לחצנות מתכת באופן ידני. הסרטון השני מראה לחצנות מתכת שמתבצעת באמצעות מכונה. שימו לב לכך שב-2 הסרטונים חתיכת המתכת שעוברת את העיבוד היא עגולה. כמו-כן, ב-2 המקרים מורחים סבון על המתכת לפני תהליך העיבוד.
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.
 
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': 02-6793368 או 052-7507776 דוא"ל: info@hitechm.co.il
© 2018. כל הזכויות שמורות להיי-טק מכניקה בע"מ - מפעל עיבוד שבבי.