בין אם אתה מוצא מוצר סגסוגת עבור יישום תעשייתי, רפואי או צרכני, יש סיכוי טוב שדרושות צורות ותכונות מכניות ספציפיות.
זה המקום שבו העבודה הקרה נכנסת לתמונה. עבודה קרה היא כל תהליך עיבוד מתכת המעוות פלסטית את הסגסוגת מתחת לטמפרטורת ההתגבשות שלה. לכל סגסוגת יש טמפרטורת התגבשות ייחודית אך למטרות מאמר זה, היא נמצאת לעתים קרובות במחצית הדרך לנקודת ההתכה של המתכת.
מיצירת גלילים והטבעה ועד הטבעה, התוצאה של פרויקט עבודה קרה מוצלח היא חומר בעל רמה גבוהה של דיוק ממדי ומכני, כמו גם יכולת שחזור והחלפה מצוינים.
מתכות רבות הופכות לקשות יותר כאשר הן מעוותות עקב פעילות ברמה האטומית. התקשות העבודה מתרחשת כאשר מתכת מוכנסת ללחץ ואטומים בגרגיריה מתנתקים ו"ננעלים" במקומם. כאשר זה קורה שוב ושוב, המתכת הופכת עמידה יותר לעיוות נוסף מכיוון שרבים מהאטומים שלה ננעלו במקומם. לפיכך, תוספת עבודה, או אנרגיה, הופכת את המתכת לחזקה יותר.
לפעמים, התקשות העבודה היא מקרית ולא רצויה. עם זאת, לעתים קרובות היא תוצאה של פעילות מכוונת, כי חומרים חזקים רצויים בהקשרים רבים.
כתוצאה מכך, תהליכי עבודה קרים נפוצים בתעופה וחלל וייצור רכב ובמספר תעשיות אחרות.
עבודה חמה מול עבודה קרה
כפי ששמותיהם מרמזים, ההבדל העיקרי בין עבודה חמה לקרה הוא הטמפרטורה. עם זאת, ישנן מספר דרכים חשובות אחרות שבהן שני תהליכי יצירת המתכות הללו נבדלים.
גיבוש מחדש ותהליך יצירת המתכת
התגבשות מחדש היא תופעה חשובה במטלורגיה. זה מתרחש כאשר אטומי מתכת מופעלים עד לנקודה שבה מתחילים להיווצר גבישים חדשים. בדיוק כמו מים משנים שלבים לקיטור וקרח, למתכת יש שינויי פאזה משלה. לכל מתכת נקודת התגבשות ייחודית.
ההגדרות הטכניות של עבודה חמה וקרה כאחד מתייחסות לטמפרטורת ההתגבשות של המתכת. עבודה חמה מתרחשת כאשר מתכת מעוותת מעל טמפרטורת ההתגבשות מחדש שלה. לעומת זאת, עבודה קרה מתרחשת כאשר מתכת מעוותת מתחת לטמפרטורת ההתגבשות מחדש. תהליך יצירת מתכת שלישי, יצירה חמה, יושב בין השניים.
מתי להשתמש בעבודה חמה מול קרה
לעבודה חמה יש דרישות ותוצאות שונות מאשר לעבודה קרה. הבדלים אלה חיוניים לזכור כאשר אתה בוחר בתהליך יצירת מתכת. לדוגמה, לנירוסטה שעברה עבודה חמה לא תהיה התקשות מתח, גמישות גבוהה והיעדר מתח שיורי. עם זאת, עבודה חמה דורשת כמות גדולה של אנרגיית חום, הגוררת תוחלת חיים קצרה לכלים וציוד מתכות, מה שמעלה בעקיפין עלויות.
תהליך עבודה קר אינו מצריך חימום, אך הדבר בא על חשבונו. לעבודה קרה של נירוסטה, יש להפעיל כוחות גבוהים יותר על מנת לעוות את המתכת. הפשרה הזו גורמת למשטחי מתכת חלקים יותר ולשליטה רבה יותר על תכונות מכניות.
סוגי תהליכי עבודה קרים
כמו בטיפול בחום, לכל אחד מעשרות סוגי תהליכי העבודה הקרים יש יתרונות וחסרונות מיוחדים משלו. היצרנים בוחרים בין האפשרויות השונות על ידי הערכת השימוש שאליו תתבצע המתכת.
שיטות ודוגמאות לעיבוד מתכת בקור
מגוון התהליכים משקף את מגוון מקרי השימוש למתכת. כל שיטה של עבודה קרה מייצרת מתכות בעלות מאפיינים מובהקים.
ישנם ארבעה סוגים עיקריים של תהליכי עבודה קרים:
- סְחִיטָה
- הִתעַקְמוּת
- גֵז
- צִיוּר
הטבעה מדויקת היא תהליך מורכב הכולל כמה משיטות העיבוד הקרה הללו.
סחיטה
גלגול, פרזול קר, טבעה ושחולים הם כולם שיטות עבודה קרה שניתן לחשוב עליהן כעל סחיטה.
גלגול קר, אחת מיכולות המפתח של Ulbrich, היא ללא ספק שיטת העבודה הקרה הנפוצה ביותר. ניתן לגלגל יריעות, רצועות ועוד ליצירת מוצרים בעלי משטחים חלקים ותכונות חומר ספציפיות.
פלדה מגולגלת קרה נתונה בלחץ חמור. החוזק המתקבל נובע מהתקשות מתח, שיכולה להקשות את המתכת עד 20 אחוז ממה שהייתה קודם לכן.
בפרזול קר, מתכת מונחת בין שני קוביות, ולאחר מכן מטילים את הקוביות. כתוצאה מכך, המתכת מקבלת את הצורה של המתות.
בשיחול, המתכת נאלצת דרך תבנית, אשר עובדת אותה לתוך חתך נתון.
2.כיפוף
שיטות אלה משמשות בעיקר כדי לתת צורה למוצרי סגסוגת.
יצירת גלילים כרוכה בכיפוף רצועה ארוכה של מתכת (בדרך כלל פלדה מפותלת) העוברת דרך סטים של גלילים, כל אחד מבצע חלק מצטבר של העיקול. המוצר המוגמר מכופף עד שמגיעים לפרופיל החתך הרצוי.
כיפוף צינור, גליל וכיפוף זווית הן שיטות נפוצות אחרות בשימוש.
גזירה
חיתוך יריעות לרצועות היא אולי שיטת הגזירה הנפוצה ביותר לעבודה קרה.
חיתוך פלדה הוא תהליך שחותך סליל ראשי רחב של מתכת לגדילים צרים יותר בעלי מידות עקביות יותר. היצרנים פשוט מאכילים את הנירוסטה הגדולה דרך מכונה הנקראת חותך, ואז נרתעים את הגדילים המתקבלים לסליל מוגמר. עם זאת, הסכינים של המכונה משאירות אחריהם כתמים בקצה החריץ.
ציור
ציור קר רואה עובדי מתכת מציירים, או מושכים, מתכת. זה מרחיב את החומר מבלי לסדוק אותו.
בעת ציור עמוק של מתכת, סליל מגולגל מחורר דרך חור או קובייה. האגרוף משמש להשגת הצורה הרצויה. חלל התבנית תואם את האגרוף אך הוא מעט רחב יותר, מה שמאפשר מעבר ומרווח. חומר הגלם נדחף לתוך התבנית באמצעות כוח הדחיסה. כל פעולת ציור היא שלב נפרד, ועם כל שלב, יש הפחתה בקוטר, הגדלת גובה או עומק החלק. זה נעשה כדי להבטיח שכאשר המתכת משנה צורה, מתרחשת גם התגבשות מחדש. מוצרים שנעשו על ידי ציור עמוק כוללים מארזי סוללות, מכשירים רפואיים הניתנים להשתלה, תעופה וחלל ורכיבי הגנה למטוסים.
חותמת דיוק
הטבעת מתכת היא תהליך ייצור נוסף אידיאלי לייצור מוצרי מתכת שבהם נדרשות סובלנות הדוקה. בהטבעת מתכת, סליל פס מתכת שטוח הופך לצורות שונות. תהליך מורכב זה כולל כמה טכניקות שונות ליצירת מתכת, כמו ניקוב, טבעה, פירסינג, הרס וכיפוף, בין היתר.
יישומים ויתרונות של עבודה קרה
ישנם מספר יתרונות שונים הקשורים לעבודה קרה. אלו מבטיחים שהביקוש לתהליכי עבודה קרים יישאר גבוה, למרות שהם דורשים כוח רב.
לעבודה קרה יש יישומים רבים. אלה כוללים את הדברים הבאים:
- לכלי רכב כגון מטוסים, מכוניות וספינות יש רכיבים רבים בעיבוד קר
- מכשירים ויישומים רפואיים, כגון הטבעת קוצבי לב וייצור מחטים היפודרמיות.
- מסמרות עיוורים, אטמים ומיגון.
- וצורות מורכבות רבות אחרות יכולות להיעשות בצורה הטובה ביותר באמצעות עבודה קרה
יתרונות של עבודה קרה
עבודה קרה היא דרך אמינה לעשות מתכות חזקות יותר. למעשה, הרבה פלדה מגולגלת חמה מגולגלת לאחר מכן קר כדי להעניק לה תכונות מכניות רצויות, כגון חוזק מתיחה מוגבר. יחד, גלגול חם וגלגול קר הם התהליכים המתכתיים המנוצלים ביותר.
בנוסף להגברת חוזק המתכת, גלגול קר גם הופך את המשטחים לחלקים יותר. במונחים של גובה החספוס (מדד לאי-סדירות פני השטח), פלדה מגולגלת קרה יכולה להיות חלקה פי עשרה מאשר בגלגול חם. זה הופך את העבודה הקרה לבחירה מובילה לייצור משטחי המתכת המצויים במוצרי צריכה.
יתרה מכך, מכיוון שעבודה קרה אינה מייצרת פסולת מתכת, הנקראת לרוב גרוטאות מתכת, זוהי אפשרות יעילה מבחינה כלכלית. בעוד שעבודה חמה כוללת השריית בורות ותנורים, אין צורך בהם בעבודה קרה.
חומרים שניתן ולא ניתן לעבוד בקור
כמו בתהליכים תעשייתיים רבים, עבודה קרה מתאימה רק למגוון נבחר של מתכות. בנוסף להיותה מוגבל לסוגים מסוימים של מתכות, הוא מוגבל גם לגדלים מסוימים של מתכת. סוגים וגדלים אחרים מתאימים יותר לזיוף חם.
חומרים שניתן לעבוד בקור
ניתן לבצע עבודה קרה על מגוון רחב של מתכות. אלה כוללים פלדות כלי עבודה כגון נירוסטה, סגסוגות על בסיס ניקל, כמה דרגות טיטניום, קובלט, נחושת וסגסוגות אלומיניום.
חומרים שלא ניתן לעבוד בקור
עבודה קרה מתאימה רק לחתיכות מתכת בגודל קטן יותר מכיוון שהכוח הנדרש לעבודה קרה של מתכת גדולה יותר יהיה עצום. בדרך כלל, לא ניתן לבצע עבודה קרה על שום דבר בקוטר העולה על עשרים וחמישה מילימטרים. ייתכן שיהיה צורך להקשיח את החלקים הגדולים יותר בשיטה אחרת.
בנוסף, סוגים מסוימים של מתכות פשוט לא ניתנים לעיבוד קר. אלה כוללים פלדת פחמן, פלדות סגסוגת שאינן רקיעות בטמפרטורת החדר, וטיטניום בדרגה 5. יתרה מכך, מתכות מסוימות שניתן לעבוד בהן קר, כמו נחושת, יכולות להיות שבירות לאחר עבודה קרה.
למידע נוסף על תהליכי עבודה קרים
בשל מגוון שיטות העבודה הקרה, חשוב לבחור את התהליך האופטימלי עבור מקרה השימוש הייחודי שלך. הסוג הנכון של עבודה קרה יכולה לגרום למתכת חזקה יותר, חלקה ויעילה יותר. למידע נוסף על תהליכי העבודה הקרים שמציעה Be-Cu צרו קשר עוד היום.
