יציקה (Casting) . (נכתב ע"י עודד רייכספלד)

 

 

" ויצקת לו ארבע טבעות זהב " ( שמות כה , יב ) .

" ויצקת להם חמישה אדני נחושת " ( שמות כו , לז ) .

 

 

 


מהי יציקה ?

 

לפניך רשימת מוצרים שנוצרו ביציקה .

נסה להוסיף לרשימה חמש שורות נוספות :

-         כסא פלסטיק .

-         קיר בטון .

-         גוף תיבת הילוכים .

-         נר .

-         סוליית נעל .

-         ________________ .                               מגוון מוצרים מנחושת     

-         ________________ .

-         ________________ .

-         ________________ .

-         ________________ .

 

 

עבור פעם נוספת על הרשימה והגדר מהו תהליך היציקה .

השווה את הגדרתך להגדרה הבאה : הגדרה

 

איזה חומרים ניתן לעצב ביציקה ?

 

בהסתמך על ההגדרה לתהליך מאיזה חומרים ניתן לעצב מוצרים ביציקה :

__________.   __________.

__________.   __________.

__________.   __________.

__________.   __________.

 

השווה את רשימת החומרים שערכת לרשימה הבאה : חומרים

 

ברשימת החומרים נכללת גם הברונזה ( ארד) ,

מה ניתן להסיק מכאן לגבי גילו ההסטורי של תהליך היציקה ?

 

רקע הסטורי לתהליך היציקה .

 

 

 

בהתבסס על רשימת החומרים , התאם לכל חומר לפחות שני מוצרים אותם ניתן לייצר מחומר זה .

 

השווה תשובתך לסעיף הקודם לתשובות חבריך לכיתה וביחד ערכו  רשימה כוללת של חומרי היציקה ומוצריהם .

 

מדוע לא ניתן לצקת עץ ? כספית ? חול  ? נסה להגדיר עתה את התכונות המאפיינות את החומרים שניתנים ליציקה . השווה לתכונות שהגדירו חבריך וערכו רשימה משותפת של התכונות המאפיינות את החומרים מהם יוצקים .

 

האם ניתן לצקת מים ? אם כן -  הבא דוגמאות ופרט את התנאים הדרושים, אם לא - נמק מדוע .

 


התהליך : 

 

היציקה היא שיטה עתיקת יומין לייצור ולשכפול מוצרים . בלב התהליך עומדת התבנית .  לתוך התבנית ניתן להזרים או לדחוף חומר גלם במצב נוזלי.  בסוף התהליך חומר הגלם הופך למוצק עקב קירור ( במתכת או בחומרים פלסטיים)  , התייבשות הנוזל שבו ( בבטון, בגבס,בחרס )  או ריאקציה כימית         ( בחומרים פלסטיים מסויימים ) . 

הפעולה הראשונה בתהליך היציקה היא תכנון המוצר ( במוצר חדש) .  בשלב זה דומים הכללים והשיקולים אותם יש לקחת בחשבון לתהליכי  ייצור אחרים ( מהם ? ) .

לשיקולים הכללים מצטרפים שיקולים נוספים אותם יש לקחת בחשבון כאשר מתכננים לצקת. לדוגמא :

האם הגיאומטריה של החלק ( פינות חדות , עוביים משתנים , עובי דופן דק , כיפופים ועוד ) ניתנת לייצור ביציקה ?

האם החומר של החלק הנדרש נמנה על רשימת החומרים הניתנים         

        ליציקה ?

 

לאחר השלמת התכנון ניגשים לבנית המודל . על המודל להתאים לתכנון ולדרישות המזמין . מאחר ואנו עתידים לשכפלו.  אי גילוי פגם בשלב זה עלול לעלות ביוקר בהמשך .

סביב המודל המאושר נבנית התבנית . בנית התבנית נקראת לעיתים דפיסה מלשון דפוס . את התבנית בונים כקופסא מתפרקת לאחר תכנון מוקדם המביא בחשבון בין השאר את השיקולים הבאים :

החומר ממנו נייצר את החלק 

משקל משוער של החלק .

גודל החלק .

מקום הייצור ( מתקן נייח או מכונה לייצור המוני ) .

קירור החלק לאחר יציקת חומר הגלם .

שיחרור החלק מהתבנית לאחר ההתמצקות .

ניקוי קל .

המנעות ממעברים צרים העלולים להסתם .

הטבעת נתוני יצרן, לקוח וסדרת הייצור .

שילוב רכיבים סטנדרטים .

 

ישנם פריטים שלא ניתן לצקת אותם כיחידה אחת . במקרים כאלה ניתן לשקול פירוק המוצר למספר חלקים שיצקו אותם בנפרד  ויחברו אותם זה לזה בעזרת  מחברים ( ברגים , פינים וכדומה ) או בעזרת חיבור  פלסטי ( הלחמה , ריתוך , הדבקה וכדומה ) .

בנית תבניות היא טכניקה המועברת מאב לבן ובארצות תעשיתיות ותיקות ( אנגליה , גרמניה , איטליה , סין ועוד ) קיימים מפעלים משפחתיים רבים המתמחים בייצור תבניות . לרבים ממפעלים אלו אתרים ברשת האינטרנט וניתן להגיע אליהם בחיפוש בעזרת מנועי חיפוש על פי מילות המפתח :    casting(יציקה) , mould או mold ( תבנית ) . התבנית משלבת ניסיון אישי של בונה התבנית יחד עם  ניסיונות יציקה בסגנון של ניסוי טעיה תיקון וחוזר חלילה.


לפני היציקה מתיכים או מביאים למצב נוזלי את חומר הגלם . השיטות רבות ומגוונות :

 

חימום חומר הגלם עד לנקודת ההתכה בכלי המונח על גבי מקור חום     

         ( גוף חימום חשמלי , מבער דלק ) .

 

הטיית מקור חום לכיוון חומר הגלם ( חימום ישיר ) .

 

הרטבה ( בטון , גבס ) .

 

חומרים רבים עלולים ליצור לאחר החימום ריאקציה כימית עם החמצן  שבאויר ולהשרף . ניתן למנוע את הבעירה ע"י בידוד חומר הגלם ממגע עם האוויר .

כאשר היציקה נעשית בתבנית סגורה  סוגרים את התבנית - מחברים ונועלים את חלקי התבנית זה לזה במקביל להתכת חומר הגלם  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


         תבנית סגורה . מימין פתח כניסת החומר הנוזלי .

 

 

את החומר הנוזלי יוצקים ( תוך שימוש בכוח הכבידה ) לתוך תבנית פתוחה  או דוחפים בהזרקה (בעזרת מנגנונים מכניים ) לתוך החלל הפנימי של תבנית סגורה .

ממתינים להתמצקות ומוציאים את החלק מהתבנית .

לסיום מבצעים  גימור  - פעולות משלימות לפעולת היציקה המביאות את החלק למצב בו ימסר / ימכר ( ניקוי , עיבוד שבבי , ציפוי , חיבור חלקים נוספים ועוד )  ואבטחת איכות המאשרת התאמה לתכנון ולייעוד . חלקים פסולים מותכים מחדש .

 


יישומים

 

לטכניקת היציקה ישומים רבים ומגוונים . להלן מספר דוגמאות :

בתעשיית המתכת הכבדה    ייצור חלקי אוניות וחלקי טנקים .

בייצור סדרתי של חלקים קטנים    ייצור ברזים ומחברי נצרת מתכת .

בייצור גופים בעלי גיאומטריה מפותלת  - ייצור טורבינות .

ייצור מבנים קרמיים  -  יצור כלים סניטריים , ייצור כלי אוכל .

ייצור תכשיטים וחפצי חן -  יצור טבעות, עגילים תליונים וכדומה, ייצור כלי כסף.

ייצור קורות בטון מוכנות ומבני בטון .

ייצור כלי מטבח מפלסטיק – צלחות , מיכלי אחסון , כלים חד פעמיים .

 

נסה להגדיר לפחות חמישה יישומים נוספים :

 

ציפוי

 

       במקרים רבים פני השטח המתקבלים לאחר היציקה אינם עומדים בדרישות המתכנן . לעיתים גם ליטוש אינו מצליח להביא את החלק למילוי דרישות אלה.

       הציפוי היא טכניקה משלימה ליציקה המשפרת את המוצר ומגשרת על הפער שבין יכולת תהליך היציקה ובין הדרישות שהוגדרו לחלק . להלן מספר דוגמאות :

 

הפתרון בעזרת ציפוי

הדרישה

ציפוי כסף או זהב

שטח חלק

ציפוי בחומר עמיד לחומרים 

עמידות בכימיקלים ובתנאי סביבה קשים

ציפוי בחומר קשה

קושי

ציפוי בחומר צבעוני

שינוי צבע

ציפוי כסף או זהב

כלי אוכל מנחושת

 

הציפוי נעשה במגוון שיטות חלקן מתבססות על הכנסת החלקים לתוך חומר נוזלי המכיל את חומר הציפוי ( תמיסה ) והצמדת חלקיקי חומר הציפוי בעזרת עקרונות פיזיקליים  ( כמו אלקטרוליזה – ציפוי בעזרת יצירת מתח חשמלי בין החלק ובין התמיסה הגורם לחלקיקי חומר הציפוי לנוע לעבר החלק ולהצמד אליו)  , וחלקן מתבססות על הצמדה פיזית של חומר הציפוי ( מריחה , צביעה).

 

 נסה למצוא דוגמא אחת או שתיים למוצרים שעליהם לעמוד בדרישות המפורטות בטבלא וייצורם כולל ציפוי :


שילוב המחשב ביציקה .

 

למרות גילו המופלג של תהליך היציקה , זכה גם הוא לעדנה עם הופעת המחשב  בתחומים הבאים  :

תכנון תבניות ממוחשב המבוצע בהמשך לתכנון הממוחשב של החלק .

ייצור מהיר וזול של תבניות מורכבות ( ע"ג מכונות C.N.C ) .

בקרה אוטומטית על מכונת ההזרקה השולטת על כל המרכיבים שבה .

שילוב מכונת ההזרקה במערכי ייצור ממוחשבים .

בקרת איכות מהירה ואמינה העשוייה להתמודד גם עם חלקים מורכבים ביותר . ראה תמונה :

 

האם תוכל לתאר את המערכת

הממוחשבת שבתמונה על מרכיביה ?

הצע תחומים נוספים בהם עשוי המחשב

לייעל ולשפר את תהליך היציקה .

 

 

בטיחות :

החומר הנוזלי עלול לפגוע בעובד .

בעת היציקה יש להגן היטב על חלקי

הגוף השונים באמצעי הגנה העמידים

בחום רב ( ביציקות של מתכת נוזלית),

מסינוור ומפגיעה של חלקי עפים .

הבט בתמונות שלפניך וערוך רשימה של

אמצעי ההגנה בהם משתמשים העובדים .

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 


דיון

 

 

כיצד לדעתך ניתן להתגבר על בעיות הייצור הבאות:

 

עלות בנית התבניות גבוהה מאוד ומייקרת את המוצרים .

 

בזמן היציקה נכלאים במוצר כיסי אויר ההופכים לחורים עם קירורו .

 

בכל בוקר נדרש מפעיל מכונת ההזרקה להשקיע זמן יקר בניקוי התבניות משרידי החומר שהתמצק עליהן בלילה .

 

מגע של חומר הגלם עם האוויר גורם להצתתו .

 

החומר המותך אינו מצליח להגיע לפינות הצרות של התבנית והמוצר נפגם .

 

ייצור מוצרים בעלי צורה זהה בצבעים שונים :

 

 

 

 

יצירת חללים פנימיים בתוך חלק יצוק .

 

הרמת חלקים כבדים מאוד לאחר יציקתם .

 

סילוק ממוכן של צילועים ממוצרים קטנים ( ברזים למשל ) לאחר יציקתם .

 

הפרדה קלה של צילועים מהמוצרים .

 

 

 

 

 


 

התנסות  - יציקת סביבון עופרת  ( "סביבון מעופרת יצוקה … " )

 

רקע : נקודת ההתכה של העופרת היא 327 מעלות צלזיוס בלבד וניתן להתיך עופרת אפילו בחומו של נר בוער .  בתפוצות ישראל נהגו בימי החנוכה להכין בבית סביבון מעופרת יצוקה ולשחק בו על רקע נרות החג הדולקים .

 

עקוב אחר השלבים ונסה לקשר אותם לנושאים שלמדת, העזר בקישורים במידת הצורך .

 

החומרים הדרושים :

 

-         משקפי מגן .

-         גביע של גבינה או של מעדן חלב .

-         שקית של ½ ק"ג גבס .

-         סביבון פלסטיק כדוגמת הסכמה הבאה :

-         מטיל עופרת להתכה .

-         כלי זכוכית לחימום העופרת .

-         מלקחיים לאחיזת כלי הזכוכית .

-         כיריים עליהם ניתן להעמיד את כלי הזכוכית .

-         פלייר .

-         מסמר באורך של 5 ס"מ לפחות .

 

אופן ההכנה :

 

-         קצץ את ראש המסמרבעזרת הפלייר כך שאורכו הכולל יהיה שווה או קטן מגובהו הכולל של הסביבון.

-         מלא הגביע בגבס והרטב אותו .

-         בחש את הגבס עד לקבלת עיסה סמיכה.

-         נעץ את הסביבון ( המודל ) לתוך הגבס .

-         הוצא את הסביבון בזהירות  והקפד לא לשבור את הגבס .

-         המתן כמה דקות עד להתקשות הגבס. לרשותך עתה תבנית גבס .

-         הרכב את משקפי המגן על עיניך.

-         חמם את גוש העופרת בכלי הזכוכית עד להפיכתה לנוזל .

-         צוק בזהירות את העופרת הנוזלית כך שתמלא את החלל שהותיר הסביבון בגבס .

-         אחוז בעזרת הפלייר את המסמר ומקם אותו במרכז היציקה .

-         המתן כמה שניות עד שתחוש כי המסמר "תפוס" והרפה ממנו .

-         המתן לקירור העופרת .

-         שבור את התבנית והוצא ממנה את הסביבון .

-         נקה את הסביבון משאריות הגבס .

-         בחן את המוצר, תחילה בעינים ולאחר מכן נסה לסובב אותו .

-         הצלחת -  תתחדש , יש לך סביבון חדש .

-         לא הצלחת – חזור על התהליך . בהצלחה בסיבוב הבא  .


בחן את עצמך :

 

עיין במילון המונחים ולמד אותם .

נסה לשחזר את המונחים והשווה את מה שכתבת להגדרות שלמדת .

 

אבטחת איכות

 

ארד

 

בונה תבניות

 

גימור

 

הזרקה

 

החומר ממנו נייצר את החלק

 

הטבעת נתוני יצרן, לקוח וסדרת הייצור

 

המנעות ממעברים צרים העלולים להסתם

 

הרעדה

 

חומרים המשמשים ליציקה

 

חילוץ החלק מהתבנית לאחר ההתמצקות

 

טיפול טרמי

 

ייצור המוני (  mass production )

 

יציקה

 

יציקת חול

 

ליטוש

 

מודל

 

מוצר מדף

 

מימדי החלק

 

מכונת הזרקה

 

מקום הייצור ( מתקן נייח או מכונה לייצור המוני )

 

משקל משוער של החלק

 

נוזל קירור

 

ניקוי קל

 

סדרת ייצור

 

פני השטח

 

צילועים ("גרדים")

 

קירור החלק לאחר יציקת חומר הגלם

 

רקע הסטורי

 

שחרור מאמצים

 

שעווה נעלמת

 

שילוב רכיבים סטנדרטים


מילון מונחים

 

אבטחת איכות

תקני אבטחת  איכות מוגדרים על ידי רשויות התקינה הלאומיות והבין לאומיות . אבטחת איכות היא כלל הפעולות הנעשות לוודא כי המוצר עמד בדרישות הייצור . בארץ רשות התקינה המרכזית היא מכון התקנים הישראלי ( מת"י) שסמלו מתנוסס בגאווה על מוצרים רבים המקיפים אותנו ,  וכן מכונים נוספים כגון הטכניון , גופים אוניברסיטאים נוספים ועוד . בחו"ל קיימים תקנים רבים שהבולט בהם הוא תקן ISO שאומץ גם בארץ . מכון התקנים מתנה את אישורו בקיום סביבת עבודה נאותה , קיום בדיקות תדירות בציוד בדיקה מאושר ושליחת דוגמאות לבחינה במעבדות המכון . עמידה בתנאי אבטחת איכות מעידה על טיב גבוה יותר של המוצרים ומעלה את המחיר שישולם עבורם . קיימים לקוחות רבים , בעיקר הלקוחות הגדולים ( כגון משרד הביטחון ) המתנים כל רכישה בקיום מערך אבטחת איכות ועמידה בתקני אבטחת איכות . לפניך דוגמא של הצהרת יצרן בנושא :

 

QUALITY ASSURANCE

 

 

OMEN prides itself on adhering to the most stringent quality tests and procedures throughout all stages of production.

ISO 9002 Quality Assurance Certification since 1994

Awarded QS 9000 - the prestigious Automotive Industry Quality Standard

Omen had to comply with the even harsher requirements of VDA 6 - the European Automotive Standard

כתובת היצרן : http://www.omendiecasting.com/quality/quality-fs.htm

 

ארד

סגסוגת של נחושת ובדיל . ידוע גם בכינויו ברונזה .

 

בונה תבניות

"שטאנץ מאכער" -  אדם שהתמחה בבניית תבניות  ליציקה . בעבר היתה זו אומנות שהועברה מאב לבן או מבעל המקצוע לשוליה ( עוזר ) שלו .

 

גימור

כלל הפעולות הנעשות על המוצר לאחר יציקתו במטרה להתאימו לצרכי הלקוח .

 

הזרקה

טכניקה של הזרמת החומר הנוזלי בכוח לתוך התבנית . ההזרקה נפוצה בתעשיית הפסטיק . דחיקת החומר נעשית בעזרת מוביל בורגי הסובב בתוך חלל מוגבל שלתוכו מוכנס החומר הנוזלי . ( עקרון זה היה גם  בבסיסן של המכונות הביתיות לטחינת בשר ) .

 

החומר ממנו נייצר את החלק

 יש לוודא כי לא תיווצר כל ריאקציה בין חומר החלק ובין חומר התבנית.

 

 

הטבעת נתוני יצרן, לקוח וסדרת הייצור

בדרך כלל משלבים בתבנית כעין "חותמת" המטביעה במוצר נתונים . למידע המוטבע חשיבות עבור : מעקב אחר סדרות ייצור ,  גילוי נאות המאפשר לצרכן הסופי לדעת ממי הוא רוכש את המוצר ופיתוח של מוניטין .

 

המנעות ממעברים צרים העלולים להסתם

לחומר הגלם במצבו הנוזלי יש צמיגות גבוהה יחסית לנוזלים. במעבר צר עלול להתרחש "פקק תנועה" על ידי חומר גלם שיתקע ויתקשה בו.               במכונות משוכללות מוסיפים למעברים צרים אלמנט חימום המאיץ את המעבר דרכם . כמו כן יש לוודא בסיום יום העבודה כי כל המעברים נותרו נקיים ופנויים אחרת יסתמו במהלך הלילה וישבשו פתיחת יום העבודה הבא .

 

הרעדה

הנחת המוצר על מרעד ( ויברטור ) במטרה לשחרר ממנו מאמצים פנימיים שנותרו לאחר היציקה .

 

חומרים

אלומיניום .

בטון.

ברזל יציקה .      

גבס.

נחושת וסגסוגותיה ( ברונזה [ארד]  , פליז ) .

עופרת . ( נמכרת בחנויות "עשה זאת בעצמך" תחת השם " חומר לָחָם " ) .

פלדת יציקה .

פלסטיק .

פרפין ( החומר ממנו מייצרים נרות ) .      

 

חילוץ החלק מהתבנית לאחר ההתמצקות

מתכנן מוכשר יתכנן את התבנית כך שעם פתיחתה יפול ממנה המוצר כלפי מטה ושם תמתין לו מערכת איסוף ושינוע שתוביל אותו לתחנת הייצור הבאה .

בדרך כלל שימון מוקדם של התבנית או "ריפודה" באבקה שתפריד בינה ובין החומר הנוצק לתוכה  ישפר בצורה ניכרת את חילוץ המוצר ממנה. בתבניות גבס שוברים את התבנית לאחר ההתמצקות .

 

טיפול טרמי

חימום וקירור מבוקרים של המוצר במטרה לשחרר ממנו מאמצים פנימיים שנותרו לאחר היציקה .

 

ייצור המוני (  mass production )

ייצור מוצרים בסדרות גדולות מאוד תוך שימוש בציוד אוטומטי . מסימני הקידמה של המאה ה-20 .

 

יציקה

תהליך ייצור שבו מוזרם חומר במצב נוזלי לתבנית ומקבל את צורתה עם קירורו והתמצקותו.

 

יציקת חול

יצירת תבנית חד פעמית בחול ( רטוב ) על ידי דחיקת מוצר בעל צורה זהה למוצר המבוקש .באופן דומה ניתן לבנות גם תבניות גבס.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


       מוצרים  מורכבים המיוצרים ביציקת חול .

 

ליטוש

שפשוף המוצר בחומר אירוזיבי ( חומר בעל מקדם חיכוך גבוה ) במטרה לשפר את פני השטח שלו .

 

מודל

מוצר בודד שיוצר על פי התכנון בעיבוד שבבי ( כרסום , חריטה , השחזה , וכדומה ) , בשיטות עיבוד אחרות , בעיצוב פלסטי ידני או שנבנה באופן וירטואלי בעזרת תכנת מחשב . על המודל נבדקת עמידת התכנון  בדרישות המזמין . לאחר אישור המודל הוא ישמש כבסיס לבנית התבנית .

 

מוצר מדף

מוצר המיוצר ללא דרישה מוקדמת של לקוח והאמור להיות זמין עבור כל לקוח לכשידרוש אותו . (לדוגמא : כל המוצרים שבחנויות שאינם דורשים הזמנה מוקדמת ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              אקדח שגופו עשוי מיציקת פלסטיק .

מימדי החלק

חלקים קטנים ניתן לייצר בתבנית  רבת חללים המאפשרת ייצור חלקים רבים בכל פעולת יציקה. חלקים גדולים יש לייצר "אחד אחד" .  

 

 


מכונת הזרקה

מכונה אוטומטית ליציקת חלקי פלסטיק

 המקבלת חומר גלם בצורה של שבבי

פלסטיק הנאגר במשפך המוצב מעל

 המכונה ומייצרת ממנו בתהליך אוטומטי

מוצרי פלסטיק החל מחלקים זעירים

ועד כסאות ושולחנות .

 

מקום הייצור ( מתקן נייח או מכונה לייצור המוני )

בחירת מקום הייצור היא פועל יוצר של מימדי החלק , מחירו , כמות נדרשת , חומר הגלם ואפשרויות חימומו ועוד. קורות בטון גדולות וקירות למבנים יוצקים על גבי מתקנים נייחים המקובעים היטב לקרקע . לעומתם חלקי פלסטיק קטנים מיוצרים במכונות הזרקה מהירות .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


משקל משוער של החלק

כאשר החלקים כבדים יש לתמוך את התבנית . 

 

נוזל קירור

נוזל המוזרם לתוך מעברים מיוחדים בדפנות התבנית לאחר היציקה במטרה למנוע את חימומה . כנוזל קירור משתמשים במיים (לאחר סינון האבנית מתוכם) או במגוון של נוזלי ושמני קירור המשווקים על ידי חברות הדלק וחברות נוספות .

 

ניקוי קל

התבנית תבנה באופן המאפשר לנקותה בקלות משאריות חומר גלם שידבקו בה.

 

נקודת התכה

הטמפטורה בה מוצק הופק לנוזל . ככל שטמפרטורה זו נמוכה יותר כך קל יותר לצקת . לדוגמא : נקודת ההתכה של העופרת היא 3270c  בלבד .

 

סדרת ייצור

קבוצת מוצרים שנוצרו בזה אחר זה מבלי לשנות את הפרמטרים המשפיעים על המוצר ( החומר ממנו יוצקים , הטיפול המוענק לחומר לפני היציקה , מבנה התבנית וכדומה ) .

 

פני השטח

מידת ההחלקה של המוצר . קיימים תקנים להגדרת פני שטח וכן קיים ציוד המאפשר מדידת נתון זה . בדרך כלל פני השטח של המוצר היוצא מהתבנית לא יעמדו בדרישות הלקוח ויידרש לשפרם במסגרת פעולות הגימור.

 

צילועים ("גרדים")

חלקי חומר הדבוקים למוצר היוצא מהתבנית ושנדרש להסירם במסגרת פעולות הגימור .

 

קירור החלק לאחר יציקת חומר הגלם

בחלקים גדולים ממתינים עד לקירור טבעי של החלק  ( סדר גודל של ימים ).

במכונות הזרקה נעשה קירור מהיר ומבוקר בעזרת נוזל קירור המוזרם לדפנות התבנית.

 

רקע הסטורי

בתחילת פרק זה מצוטטים שני

פסוקים המעידים כי טכניקת היציקה שימשה

באופן נרחב את בוני המשכן במדבר .

   במוזיאונים ניתן לראות ממצאים

מתקופת הברונזה ( 3500 -  1200 לפנה"ס  )

שקדמה לתקופת האבות ,

כלומר התהליך פותח ונוצל לצרכי האדם

כבר לפני כ -  5500  שנה .

ניתן לראות צילומי מוצגים מתקופה זו

באתר מוזיאון ישראל בירושלים ( להגעה לאתר לחץ על התמונה) : 

 

שחרור מאמצים

בשל קירור לא אחיד או בשל הפעלת לחץ של התבנית על המוצר נוצרים מאמצים פנימיים בתוך המוצר , המוצר עלול להסדק ולהשבר . שחרור המאמצים נעשה במגוון שיטות כגון : הרעדה , טיפול טרמי ועוד .

 

שעווה נעלמת

שיטה ליציקת תכשיטים , חלקי ברונזה וגם כלי חרסינה . המודל מיוצר משעווה. המודל נעטף בחומרים מתקשים ומוכנס לתנור. בזמן החימום השעווה מתנדפת ( "השעווה הנעלמת" – Lost Wax  ) ונותרת תבנית . סביב שיטה זו פותחו פטנטים רבים שתכליתם לשפר את המוצר הסופי.

 

שילוב רכיבים סטנדרטים

עם מעבר התעשייה לייצור המוני (  mass production ) ופיתוח מכונות ליציקה מהירה כדוגמת מכונות ההזרקה , פותחו תבניות וחלקי תבניות סטנדרטים הניתנים לרכישה כ"מוצרי מדף" ולהסבה לייצור פריטים נדרשים.

 

תבנית

מבנה או חלל בעל נפח מוגבל שלתוכו יוצקים חומר במצב נוזלי .  עם קירור החומר הוא מקבל את צורת התבנית .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


תבנית גבס

תבנית חד-פעמית העשויה מגבס שהונח בהיותו עדיין רטוב על גבי החלק או המוצר שברצוננו לצקת כדוגמתו .

 

 


עיצוב פלסטי

 

לפניכם תבנית עתיקה להטבעת מטבעות מאוספי מוזיאון ישראל, ירושלים :

 

 

ניתן לראות כי הנחת שני חלקי התבנית זה על גב זה תיצור מעין קופסא עגולה סגורה למעט פתח טרפזי קטן בתחתיתה . אם נניח על אחד החלקים של התבנית אסימון (דיסקה שטוחה חלקה) ועליו נסגור בכוח את החלק השני של התבנית יוטבעו על פני האסימון התמונות שנחקקו בתוך התבנית. האסימון המוטבע נקרא מטבע. מפעל ייצור למטבעות נקרא מטבעה. בחפירות ארכיאולוגיות נמצאו מטבעו שהוטבעו לפני אלפי שנים. נסו לפענח את הכתובות שתוטבענה.

 

בפרק זה נכיר שיטות לעיצוב פלסטי של חומרים. העיצוב הפלסטי מאופיין בשינוי צורה של חומר גלם לעומת העיבוד השבבי המאופיין בהסרת חומר לקבלת צורה רצוייה. לא כל חומרי הגלם כשירים לעיצוב פלסטי. לדוגמה עץ וחומרים תרמוסטיים אינם ניתנים לעיצוב פלסטי.

 

חישול

הטבעת המטבע היא דוגמה לחישול. החישול מבוסס על כליאת חומר הגלם בין שני משטחים מקבילים הלוחצים עליו בעוצמה כזו הגורמת למעיכתו. הכוח המופעל יוצר לחץ העובר את מאמץ הלחיצה המרבי בו עומד חומר הגלם. צורות החקוקות על גבי המשטחים הלוחצים מוטבעות על גבי חומר הגלם. כמו כן עוביו של חומר הגלם קטן ולעומת זאת גדל קוטרו. המידות הנשמרות הן המשקל והנפח (חוק שימור החומר).

ישנם שני מאפיינים עיקריים לפעולת החישול:

-          האם חומר הגלם מוגבל בצדדים בעת הלחיצה

-          טמפרטורת חומר הגלם

חישול ללא הגבלת חומר הגלם בצדדים נקרא חישול חופשי. תהליך זה אינו מצטיין בדיוק רב ודורש פעולות משלימות לגימור צורת המוצר .


חישול בו מוגבל החלל של חומר הגלם נקרא חישול בטבעים.

ישנם שני סוגים של טבעים:

-          טבעים פתוחים בהם מושארים פתחים דרכם יכולים לזרום החוצה עודפי חומר הגלם

-          טבעים סגורים בהם לא מתאפשר לחומר לצאת מהטבע

הטבעים שצילומם הופיע בראש הפרק הם טבעים פתוחים. ניתן להבחין בפתחים בתחתית התמונה. בטבעים סגורים מתקבלים מוצרים מדוייקים יותר. המוצר בטבעים סגורים נדחס מעט והדבר תורם לחוזקו

 

חימום מוקדם – חישול חם – מקל על פעולת החישול והכוחות הנדרשים נמוכים יותר.

בפעולות חישול נדרשים כוחות ניכרים. כוחות אלה מופקים במכבש.

קיימים מספר טיפוסי מכבשים:

-          מכבש בורגי – הכוח מופק בעזרת סיבוב בורג הדוחק בהתקדמותו את אחד הטבעים לעבר השני

-          מכבש המצוייד בגלגל תנופה – גלגל התנופה (הסובב באופן רציף) משולב ברגע ההפעלה למערכת מכנית הדוחפת את הטבע

-          מכבש הידראולי – הזרמת שמן בלחץ לבוכנה הידראולית יוצר כוח בו נדחף הטבע

                                   

חברת חישולי הכרמל:                                           http://www.carmel-forge.com/new/

חברת דיסקית:                                                                     http://www.diskit.co.il/

 


מבלטנות של פחים

מבלטנות הוא שם כולל לסדרה של פעולות המבוצעות סימולטנית או בזו אחר זו בלוח פח או בסרט פח. המכונה בה נעשה שימוש במבלטנות היא בדרך כלל המכבש המצוייד בגלגל התנופה.

בעת ירידת המבלט הוא מבצע מספר פעולות:

-          הבלטה

-          כיפוף

-          משיכה

-          גזירה

-          ניקוב

הייצור במבלטנות בסדרות גדולות זול בהרבה מצורות ייצור אלטרנטיביות.

המוצר היוצא מהמכבש מקבל את צורתו לסופית למעט פעולות גימור פשוטות (הורדת צילועים-שאריות חומר בצדדים בתוף בו מורעדים החלקים יחד עם גושי חומר קשה המתחככים בהם ומחליקים אותם).

במבלטנות מייצרים דיסקיות לברגים (שייבות) , תותבים (גוף גלילי קצר וחלול) , סירים ואפילו גופים גדולים כחלקי פח של מכוניות ואמבטיות.

     מכונת ניקוב פחים             מכבש לכיפוף פחים

 

 

 


ערגול


 

ערגול היא פעולה רציפה במהלכה מקטינים את עוביו של לוח פח או מוט פלדה על ידי דחיקתם בין זוגות של גלילים. בקריית הפלדה שבעכו ייצרו חוטי ברזל לבניין. בתחילת התהליך מיוצרים מוטות עבים. המוטות מועברים דרך סדרה של זוגות גלילים ובכל מעבר כזה קטן קוטרם וגדל אורכם. בסוף התהליך הופך המוט לחוט דק בקוטר של מילימטרים ספורים. בתהליך של ערגול מיוצרים גם פרופילים צורתיים כגון I, U, T ואחרים המיועדים לחלקי מבנה או למסילות במערכות הנעה מכניות. צינורות מתכת מיוצרים בערגול כאשר יש שני טיפוסים של צינורות:

-          צינור עם תפר (לאורכו)

-          צינור ללא תפר

ייצור צינורות ללא תפר מורכב יותר ועל כן מחירם גבוה יותר אולם מאידך צינורות אלה חזקים ומאריכים ימים יותר. יצרני קולטי שמש איכותיים מתקינים בקולטים צינורות ללא תפר בלבד.

 

בחזרה לתפריט הראשי