מתכות וסגסוגותיהן

אינדקס חברות וספקים

נכתב ע"י עודד רייכספלד

וצלה גם-הוא ילדה את-תובל קין לטש כל-חרש נחשת וברזל ואחות תובל- קין נעמה. (בראשית, ד, כ"ב). קבוצת המתכות נמצאת בשימוש טכנולוגי נרחב ביותר. קבוצה זו כוללת יסודות מתכתיים – בראש וראשונה ברזל, וסגסוגות – תרכובות של כמה מתכות.

פרסום

הפקת ועיבוד המתכות כוללים מספר שלבים:

  • כרייה
  • צירוף הסיגים שבטבע
  • סיגסוג עם חומרים נוספים
  • טיפול טרמי
  • עיבוד צורתי ( עיבוד שבבי או עיצוב פלסטי )

תהליכי הפקת ועיבוד המתכות נשמרו בסוד והועבר מאב לבן משך אלפי שנים. המובאה שבראש פרק זו מוכיחה כי הנחושת והברזל התגלו והוכנסו לשימוש עוד לפני תקופת נח והמבול. התקופה ההיסטורית בה החלו להשתמש במתכות נקראת על ידי האנתרופולוגים בשם "תקופת הברונזה". רק בשנת 1556 נכתב הספר הראשון בנושא על ידי אגריקולה Agricola G, –

De Re Metallica Libri XII (Basle: Cum Privilegio Imperatoris, 1556)} }   ואחרים.

תורת המתכות ידועה בשמה הלועזי – מטלורגיה ונלמדת באוניברסיטאות במסגרת הפקולטות להנדסת מכונות או הפקולטות להנדסת חומרים.

תכונות אופייניות למתכות

  • חוזק: כה אמר ה' מוטת עץ שברת ועשית תחתיהן מטות ברזל (ירמיהו,כח',יג)
  • ניתנות לעיבוד שבבי ולריקוע לעלים דקים: ועשו אתם רקעי פחים צפוי למזבח (במדבר,יז',ג')
  • מוליכות חשמלית גבוהה
  • מוליכות חום גבוהה
  • ברק
  • צליל מתכתי המושמע כאשר מכים בם
  • מוצקות בטמפרטורת החדר (למעט כספית)
  • טמפרטורת התכה וטמפרטורת רתיחה גבוהות

מרבית המתכות אינן ניתנות לשימוש במצבן הטהור. הפיכתן לסגסוגות והטיפול הטרמי (חימום לטמפרטורות גבוהות וקירור מבוקר) משפרים את חוזקם, עמידותם בפני פגעי טבע ובפני חומרים אחרים, היכולת לעבד אותם בעיבוד שבבי ובעיבודים פלסטיים ועוד.

 שימושי המתכות

למתכות שימושים רבים. ניתן לחלק המתכות המשמשות לבניית מערכות מכניות על פי אופי השימוש בהן:

  • פלדות – ברזל המסוגסג עם פחמן ועם מתכות נוספות: קיימים צירופים רבים, חלקם מיוצרים על פי תקנים בינלאומיים (לדוגמה: תקן SAE) וחלקם הם פרי פיתוח של היצרנים המוכנים להצהיר על ביצועי הפלדה אך שומרים בסוד את תהליך הייצור. הפלדות נמצאות ברוב כל המערכות. ן של לפלדות חוזק גבוה יחסית לחומרים אחרים. בתוך קבוצת הפלדות נמצאת קבוצת הפלדות "אל-חלד" הנירוסטות שאינן מחלידות (או מחלידות בקצב איטי) במגען עם מים ואינן נתקפות בקלות על ידי חומרים פעילים כימית. הנירוסטות שכיחות בתעשייה הכימית ובתעשיית המזון.
  • מתכות תעופתיות – מתכות בעלות משקל סגולי נמוך וחוזק גבוה. שילוב מתכות אלה בבניית מטוסים וחלליות מפחית ממשקלו הכולל של כלי הטייס ומשפר את ביצועיו. מתכות בולטות בקבוצה זו הם אלומיניום, טיטניום, מגנזיום וסגסוגותיהם.

  • מתכות לכורי כוח אטומיים – מתכות רדיואקטיביות המשחררות אנרגיה בעת התפרקותן ומשמשות כדלק לכורים אטומיים. מתכות בולטות בקבוצה זו הם האורניום והפלוטוניום.

  • מתכות לייצור מוליכים למחצה עבור תעשיית האלקטרוניקה – גרמניום, סיליקון.

  • מתכות ציפוי – שכבת מגן לגופי מתכת שאינם עמידים בתנאי הסביבה. ההגנה העיקרית היא בפני קורוזיה, אך ישנם ציפויים המשפרים תכונות נוספות כמו שיפור פני שטח והגדת העמידות בפני שחיקה. מתכות בולטות בקבוצה זו הם זהב, כסף, פלטינה, כרום, ניקל אבץ וקדמיום.

מתכות במערכות הנעה

מרבית מרכיבי מערכות ההנעה בנויים ממתכות.

חלקי המבנה – השלד נבנים מפלדת יציקה או מפרופילים של פלדות מסחריות.

מסבים המוצבים בין החלקים הנעים מיוצרים מנירוסטה.

גלגלי שיניים וגלגלות מיוצרים מסגסוגות מיוחדות שפותחו למטרה זו והמצטיינות ביכולת לעבד אותן ולהשחיזן לרמת פני שטח גבוהה מחד גיסא ובעמידות גבוהה בפני מעיכה ושחיקה מאידך גיסא.

ברגים ושגמים מיוצרים מפלדות זולות ופשוטות כאשר הדרישה מהם היא לחבר בין חלקי מבנה. ברגים מיוצרים בייצור המוני על פי תקנים בינלאומיים (לדוגמה: ACME). לעיתים בשל מגבלת מקום נדרשים ברגים בעלי חוזק גבוה. קיימות מספר נירוסטות המתאימות לייצור ברגים בחוזק גבוה (לדוגמה: SAE 4340 או SAE 4140) . ברגי נירוסטה משולבים גם במערכות המטפלות במזון או בחומרים כימיים ( מדיחי כלים , מכונות כביסה , תנורי אפייה , מתקני טיהור )

מסבי או מסלולי החלקה מיוצרים ממתכות בעלות מקדם חיכוך נמוך לדוגמה: נחושת ואלומיניום.

ראה גם דרך החומר: מתכות

http://www.aviv.org.il/materials/e2.htm

פקר פלדה:                                                           http://www.packer.co.il/heb/index.html

חומרים פולימרים

הפלסטיק מוכר לכולנו. הכימאים מעדיפים לכנות את החומרים הפלסטיים בשם "פולימרים". הפולימרים הם חומרים מלאכותיים המיוצרים מחומרי הדלק טבעיים שהופקו מבארות הנפט והופרדו למרכיביהם בבתי הזיקוק. מולקולת הפולימר בנויה משרשרת של אטומי פחמן הקשורים זה לזה וסביבם אטומי מימן ויסודות אחרים. קיים מגוון רחב של חומרים פולימריים בעלי תכונות שונות זה מזה . לדוגמה: פוליאתילן, ניילון, אקרילן ורבים אחרים.

מחומרים פולימריים ניתן לייצר חוטים, יריעות, גושים, מוטות צינורות וצורות נוספות.

מערכות הלגו (למעט חלקי האלקטרוניקה) בנויות ברובן על טהרת החומרים הפולימריים.

את החומרים הפולימריים ניתן לחלק לשתי קבוצות עיקריות:

  • חומרים תרמופלסטיים
  • חומרים תרמוסטיים.

רובם של החומרים הפולימריים משתייכים לקבוצת התרמופלסטיים. חומרים התרמופלסטיים ניתנים לריכוך ולהתכה בחום (אך לא מעל טמפרטורת הבערה שלהם). החומרים התרמוסטיים אינם ניתנים לריכוך בחום או להתכה. חימום חומרים תרמוסטיים יביא לשרפתם .

מכונת הזרקה

מרבית החלקים העשויים מפולימרים מיוצרים בשיטת ה"הזרקה" . בשיטה זו מתיכים גרגרי חומר גלם לעיסה רכה אותה מזריקים לתוך תבנית. החלקים נפלטים מהתבנית לאחר ההתמצקות ופתיחת התבנית.

פרסום

 

כתוצאה מהבדלים אלה רק החומרים התרמופלסטיים ניתנים למיחזור (התכה ועיצוב מחדש) ואילו מוצר מחומר תרמוסטי ייזרק לאשפה בגמר השימוש. המשמעות לאיכות הסביבה ברורה.

יתרונות החומרים הפולימריים:

  • מחיר זול (כל עוד מחירי הדלק ברמתם הנוכחית).
  • התאמה לייצור המוני.
  • במוצרים רבים לא נדרש לבצע גימור לאחר ההזרקה.
  • ניתן לעצב צורות מורכבות.
  • מראה נאה של פני השטח.
  • אפשרות להוספת חומרי צבע לחומר הגלם במהלך הייצור לקבלת מוצר צבעוני.
  • אפשרות למזגם עם חומרים אחרים לקבלת חומרים מרוכבים.
  • כושר בידוד חשמלי גבוה.
  • כושר בידוד תרמי (בטמפרטורות נמוכות).
  • משקל סגולי נמוך (ביחס למרבית המתכות) – החלקים ניתנים להרמה ביד ללא הזדקקות לאמצעי הרמה מכניים
  • רכים ובטוחים יחסית לשימוש מחומרים אחרים
  • אפשרות להשתמש במגוון רחב של חומרים שפותחו עד כה בהתאם לדרישות הייצור
  • עמידות כימית טובה
  • אי – רעילות

חסרונות החומרים הפולימריים:

  • חוזק נמוך יחסית למתכות
  • מרבית החומרים הפולימריים דליקים או נמסים בטמפרטורה נמוכה ועל כן לא ניתן להציבם בקרבת מקורות חום
  • בערת חומרים פולימריים כמוה כבערת דלק ועלולה בקלות לגרום לשרפה או להאיץ את התפשטותה
  • שרפת חומרים פולימריים משחררת פיח וגזים רעילים לאוויר
  • זחילה – התארכות פלסטית מתמדת תחת עומס
  • עמידות נמוכה בשחיקה ונשרטים בנקל
  • עמידות מוגבלת בפני שינויי אקלים, קרינת השמש וחומרים כימיים ממיסים

מאחר ומרבית החומרים הפולימריים אינם רעילים או מזיקים מייצרים מהם גם כלי אוכל ואריזות למזון. במקביל להתקדמות הטכנולוגיה מפותחים חומרים פולימריים משובחים ואיכותיים יותר.

בעיצוב חכם ניתן ליצור חלקים קשיחים וחזקים גם מחומרים פולימריים. דוגמאות בולטות בתחום זה ניתן לראות במוצרים של חברת כתר פלסטיק ובמוצרים של חברת נטפים למוצרי השקייה. ( לדאבוננו האתרים באנגלית, המוצרים מופיעים תחת הקישור Products ) .

במערכות הנעה מכניות ניתן לפגוש חלקים רבים העשויים מפולימרים:

  • מוטות
  • מסבים
  • גלגלי שיניים
  • מבנים
  • אריזות(חד-פעמיות או רב פעמיות) ומארזים(אריזות קבועות)
  • כפתורי הפעלה
  • גלגלים

אלסטומרים (גומי מלאכותי)

הגומי הטבעי מוכר מזה מאות בשנים. הגומי מיוצר משרף המופק מעצי הקאוצ'וק. הגומי מצטיין בגמישותו הרבה, כושרו לשכך זעזועים ויכולת האטימה שלו. למעשה הגומי מתפקד הן כקפיץ בשל יכולתו לחזור לממדיו המקוריים עם סילוק כוח שהופעל עליו והן כבולם ומשכך זעזועים.

האלסטומרים הם משפחת חומרים פולימריים שפותחו כתחליף לגומי הטבעי מאחר והכמות הניתנת להפקה בדרך זו הייתה מוגבלת. לאלסטומרים תכונות אלסטיות דומות לגומי הטבעי. המוצרים הנפוצים ביותר העשוי מאלסטומר הם הצמיגים. גם במערכות הנעה נמצאים חלקים העשויים מאלסטומרים:

  • רצועות הנעה – בשל גמישותן הן יכולות להקיף גלגלים בקטרים שונים וכן להתאים עצמן למרחקים משתנים בין צירים
  • בולמי זעזועים ומשככי רעידות
  • אטמים בין חלקי מערכת למניעת בריחת נוזלים או גזים ולהגנה מפני נוזלים או גזים העלולים לפגוע בהם
  • ממברנות המתרגמות רעשים לתנועה מכנית (במיקרופון) או להפך (ברמקול)

אתר נוסף:                                                   http://www.aviv.org.il/materials/f1.htm

 

Print Friendly, PDF & Email
מצטרפים לדף הפייסבוק של מכניקה-נט ונשארים מעודכנים כל הזמן‎

אודות מערכת פורטל מכניקה נט

אנו שמחים להביא בעמוד זה מידע לתועלת הציבור. יחד עם זאת התכנים אינם מהווים עצה, המלצה או את עמדת האתר , ועל כל משתמש לבחון את המידע ולשקול איזה שימוש ראוי לעשות בו, רשימה זו אינה ממצה ואינה תחליף לייעוץ משפטי. אין באמור לגרוע מהאמור בתקנון האתר, לרבות בנוגע להגבלת אחריות. מערכת פורטל מכניקה נט עושה כמיטב יכולתה להביא בפניכם חדשות , כתבות ,מחקרים ,ידיעות מהארץ העולם ועוד המון אינפורמציה בתחום תעשיית המתכת תעשיית הזיווד הפלסטיק והגומי . בכל הצעה בקשה רעיון נשמח באם תיצרו קשר / כמו כן אנו מכבדים זכויות יוצרים ועושים מאמץ לאתר את בעלי הזכויות בצילומים המגיעים לידינו. אם זיהיתים בפרסומינו צילום שיש לכם זכויות בו, אתם רשאים לפנות אלינו ולבקש לחדול מהשימוש באמצעות כתובת המייל:[email protected]

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

הרשמו לניוזלטר

כדי להיות תמיד מעודכנים