הטבעה של מתכת היא שלב חיוני בייצור תעשייתי, המספק דרך חסכונית ליצירת חלקים מדויקים בכמויות גדולות. זוהי טכניקה בסיסית הזמינה בתחומים שונים כגון המכונית, אלקטרוניקה וצרכנות, שם הוא יכול ליצור צורות גיאומטריות מורכבות עם רמות חזרתיות ודיוק גבוהות.
מהי חותמת מתכת?
זהו סוג של תהליך ייצור שבו מתקבלת דפורמציה פלסטית או הפרדה של לוחות, רצועות, צינורות, פרופילים וכו' באמצעות שימוש במכבש ובתבנית כדי להפעיל עליהם כוחות חיצוניים.
תהליך הטבעה של מתכת
1.Design
צור שרטוט חומרה המבוסס על דרישות המוצר וקבע את צורתו וגודלו, כולל דיוק המתכות.
2. ייצור עובש
בהתבסס על שרטוטי חומרה, תכננו תבניות מתאימות, לדוגמה עליונות, תחתונות, התקני הנחיה וכו'.
3. הכנת חומר
בחרו חומרי מתכת מתאימים כמו פלדת פחמן, נירוסטה, נחושת וכו', וחיתכו אותם ללוחות, פסים או צינורות בגדלים הנדרשים.
4. הטבעה
הכניסו את חומר המתכת למכונת ההטבעה כך שתפעיל עליו לחץ באמצעות שיתוף פעולה בין התבנית העליונה לתחתית, ובכך תיווצר עיוות פלסטי המרכיב את ייצור החומרה.
5. לאחר הטיפול
ביצוע פעולות הסרת שבבים כמו עיגול קצוות חדים; תהליכי עיצוב לדוגמה כיפוף כלי שיטוח; פעולות ניקוי כגון שטיפה להסרת לכלוך, בין היתר, הנעשות על חומרה מוטבעת על מנת להשיג דיוק ואיכות פני שטח.
6.בדיקת איכות
על חומרה חותמת יש לבצע בדיקת איכות של גודל, צורה ותכונות מכניות כדי שהמוצרים יעמדו בתקנים הנדרשים.
חומרי הטבעה נפוצים למתכת
חומרי הטבעה נפוצים כוללים בדרך כלל: מגוון רחב של פלדות, נירוסטה, אלומיניום, נחושת ופלטות לא מתכתיות אחרות, הכוללות סיווג פלדה (כולל רצועות).
סיווג לפי עובי
(1) פלטה דקה (2) בתוך הפלטה (3) פלטה עבה (4) פלטה עבה במיוחד
סיווג לפי שיטת ייצור
(1) פלדת פלדה מגולגלת בחום (2) פלדת פלדה מגולגלת בקור
סיווג לפי מאפייני פני השטח
(1) יריעת מגולוונת (יריעה מגולוונת בטבילה חמה, יריעת מגולוונת) (2) יריעת מצופה בדיל (3) פלדה מרוכבת (4) פלדה מצופה בצבע
סיווג לפי שימוש
(1) לוח פלדה לגשרים (2) לוח פלדה לדודים (3) לוח פלדה לבניית ספינות (4) לוח פלדה משוריין (5) לוח פלדה לרכב (6) לוח פלדה לגגות (7) לוח פלדה מבנית (8) לוח פלדה חשמלי (לוח פלדת סיליקון) (9) לוח פלדה קליע
צלחת מגולגלת קרה
1. צלחת פלדה דקה רגילה מגולגלת בקור
פלטה דקה מגולגלת בקור היא פלטה מבנית מפלדת פחמן רגילה מגולגלת בקור, הידועה בכינויה פלטה קרה. היא עשויה מפלדת פחמן רגילה מגולגלת בקור ועוביה נמוך מ-4 מ"מ לאחר גלגול קר נוסף. עקב גלגול בטמפרטורת החדר, לא נוצרת תחמוצת ברזל, ולכן איכות פני השטח של הפלטה הקרה, דיוק מימדי גבוה, בשילוב עם חישול, תכונות מכניות ותכונות תהליך טובות יותר מאשר יריעות מגולגלות חמות. בתחומים רבים, במיוחד בתחום ייצור מכשירי חשמל ביתיים, יריעות מגולגלות חמות הוחלפו בהדרגה.
2. פלטת פלדה דקה באיכות גבוהה מגולגלת בקור
יחד עם פלדת פלדה דקה רגילה מגולגלת בקור, יריעת פלדת פחמן מבנית באיכות גבוהה מגולגלת בקור היא גם הפלדה הדקה הנפוצה ביותר. פלדת פחמן באיכות גבוהה מגולגלת בקור עשויה מפלדת פחמן מבנית באיכות גבוהה, מגולגלת בקור לעובי של פחות מ-4 מ"מ.
צלחת מגולגלת חמה
פלטות מגולגלות חמות נפוצות בעלות משטח שאינו חמוץ להטבעה עשויות בעיקר מפלדת פחמן מבנית איכותית. פלדת פחמן מבנית איכותית מכילה פחות מ-0.8% פלדת פחמן, פלדה זו מכילה פחות גופרית, זרחן ותכלילים לא מתכתיים מפלדת פחמן מבנית, והתכונות המכניות שלה מצוינות יותר.
לפי תכולת הפחמן השונה, ניתן לחלק את הפלדה לשלוש קטגוריות: פלדה דלת פחמן (C ≤ 0.25%), פלדה בינונית-פחמנית (C 0.25-0.6%) ופלדה גבוהה-פחמנית (C > 0.6%). לפי תכולת המנגן השונה, ניתן לחלק את הפלדה לפלדה רגילה (המכילה 0.25%-0.8%) ותכולה גבוהה יותר (המכילה 0.70%-1.20%), כאשר לאחרונה בעלת תכונות מכניות וביצועי עיבוד טובים יותר.
סוגים נפוצים של חותמת מתכת
הטבעה מתקדמת
הטבעה מתקדמת היא שיטה שבה מתבצעות מספר פעולות הטבעה במעבר לחץ יחיד. רצועת מתכת עוברת דרך תחנות שונות, כל אחת מבצעת את הפונקציה הספציפית שלה, כגון חיתוך, כיפוף או ניקוב. לייצור בנפח גבוה, תהליך זה מציע דיוק עקבי וזמן ייצור מופחת. בנוסף להיותו יעיל ויכולת לייצר חלקים מורכבים, הטבעה מתקדמת משמשת בדרך כלל בתעשיות הרכב והאלקטרוניקה.
העברת חותמת למות
מצד שני, הטבעה באמצעות תבניות העברה (Transfer Die Style) כרוכה בהעברת חלקים בודדים מתחנה אחת לאחרת בתוך המכבש. בניגוד להטבעה פרוגרסיבית שבה החלק נע באופן מכני או אוטומטי בין תבניות עבור פעולות שונות. שיטה זו ניתנת ליישום בחלקים גדולים יותר ומכלולים הדורשים פעולות עיצוב מרובות. היא מתאימה לטיפול בצורות וגדלים שונים, מה שהופך אותה לאידיאלית בתעשיית התעופה והחלל וכן במגזרי המכונות הכבדות.
החתמת קוביות
תהליך זה מאפשר לבצע פעולות חיתוך ועיצוב שונות בו זמנית בתנועת מכבש אחת בלבד. טכניקה זו יעילה ביותר ליצירת חלקים פשוטים בדיוק גבוה ובזבוז חומר מינימלי. תעשיות כמו מכשור רפואי משתמשות בחלקים שטוחים קטנים בעלי דרישות מחמירות לגבי סבולות צפופות, ובדרך כלל משתמשות בהטבעה מורכבת. יצרני אלקטרוניקה מדויקת מסתמכים על הטבעה מורכבת מכיוון שהיא מציעה גם דיוק וגם יציבות.
הטבעה בארבע שקופיות
בינתיים, הטבעה בארבע שקופיות כרוכה בארבעה שקופיות שונות הפועלות יחד כדי לתפעל את רצועת המתכת. בעזרת הטבעות בארבע שקופיות ניתן ליצור בקלות כיפופים או צורות מורכבות שהיו קשות באמצעות סוגים אחרים של הטבעות. מצד שני, בייצור חלקים מורכבים אך קטנים, הטבעה בארבע שקופיות היא רב-תכליתית וחסכונית מאוד. ייצור קפיצים, קליפסים ומחברים עבור מוצרי אלקטרוניקה וטלקומוניקציה, בין היתר, משתמש רבות בהטבעות בארבע שקופיות.
חיסול עדין
ריצוף עדין הוא סוג מתקדם של הטבעה במתכת המשלב עקרונות המצויים הן בהטבעה והן באקסטרוזיה כדי לייצר חלקים מדויקים וחלקים במיוחד. שיטה זו שימושית במיוחד לייצור חלקים הדורשים סבולות צפופות וגימור באיכות גבוהה. ריצוף עדין נמצא בשימוש נרחב בתעשיית הרכב עבור רכיבים כגון גלגלי שיניים וחלקים מדויקים אחרים שבהם איכות פני השטח ודיוק המימדים חשובים.
מאפייני תהליך הטבעה
ניתן להחתים חלקים בעלי צורות מורכבות עם פחות פסולת ושיעור ניצול חומרים גבוה.
-דיוק מימדי גבוה, איכות יציבה והחלפה טובה של חלקים חותמים.
-פעולה פשוטה, פרודוקטיביות גבוהה
-מחיר נמוך
ייצור תבניות מסובך, עלות גבוהה
-מתאים לייצור המוני
סוגי עובש הטבעה
תבנית הטבעה מחולקת בדרך כלל לתבנית חד-פעמית, תבנית מרוכבת ותבנית מתקדמת.
השוואה בין מאפייני תבנית תהליך יחיד, תבנית מרוכבת ותבנית רציפה
פריט | תבנית בתהליך יחיד | תבנית מרוכבת | עובש רציף |
דיוק הטבעה | בדרך כלל נמוך יותר | דיוק בינוני, גבוה | דיוק בינוני, גבוה |
דרישות חומר גלם | לא קפדן | בנוסף לרצועות, ניתן להשתמש בשאריות גם לפריטים קטנים | רצועה או גלגול |
פרודוקטיביות הטבעה | נמוך | עליון | גָבוֹהַ |
אפשרות למימוש מיכון ואוטומציה של תפעול | קל יותר, מתאים במיוחד לאוטומציה במכונות הדפוס | קשה, חלק מהפעולות המכניות ניתנות לביצוע רק במכונה אחת | קל, מתאים במיוחד לאוטומציה על מכונה אחת |
גמישות ייצור | טוב, מתאים לייצור בכמויות בינוניות וקטנות וייצור המוני של חלקים גדולים | גרוע, מתאים רק לייצור המוני | גרוע, מתאים רק לייצור המוני של חלקים בינוניים וקטנים |
מורכבות ומחיר | מבנה פשוט, מחזור ייצור קצר ומחיר נמוך | מבנה מורכב, קשה לייצור ומחיר גבוה | המבנה מורכב, הייצור וההתאמות קשים, והמחיר עולה ביחס ישר למספר המשרות. |
למה משמשת הטבעה במתכת?
1. מוצרים אלקטרוניים: מארזים, מחברים וחומרה אחרת עבור מוצרים אלקטרוניים כגון טלפונים ניידים, מחשבים וטלוויזיות.
2. חלקי רכב: חלקי מנוע לרכב, חלקי מערכת מתלים, חלקי מערכת פליטה וכו'.
3קישוט הבניין: לוחות מתכת, צינורות מתכת, חוטי מתכת וחומרי קישוט אחרים לבניין.
4. מכשירי חשמל ביתיים: מארזים, מחברים וחומרה אחרת עבור מכשירי חשמל ביתיים כגון מזגנים, מקררים, מכונות כביסה וכו'.
