במציאות התעשייתית של עיבוד מתכות, עבור המון יישומים יש צורך קריטי להשיג ולייצר משטחים ולוחות מתכת שטוחים ודקים, דבר המבוצע דרך תהליך של ריקוע מתכות – פעולה המלווה את האנושות פחות או יותר מאז שהתחיל השימוש במתכת, כאשר היום הפעולה הזו משמשת גם לאומנות וייצור פריטי מתכת מיוחדים וכמובן גם בתהליכים תעשייתיים וכמעט בכל קנה מידה שניתן לדמיין.
מה זה ריקוע?
מבחינה תעשייתית ובמבט על, ריקוע מתכת היא פעולה שניתן גם לקרוא לה שיטוח מתכת. כאשר יורדים לרזולוציות מפורטות יותר, התהליך כולל הפיכת משטחי או לוחות מתכת לשטוחים יותר, הסרת פגמים כגון גלים, עקמומיות או חוסר אחידות בלוחות מתכת. בנוסף, לעיתים בתהליך דומה לריקוע, תוך הפעלת כוח על משטח מתכת, יוצרים צורות מורכבות וספציפיות – למשל הגוף של מכוניות טסלה חשמליות.
את כל זה משיגים באמצעות הפעלת כוח על לוח או משטח מתכת, אחרי שהמתכת כבר עברה את התהליך ההתחלתי של הפיכה ללוח או משטח. הכוח הזה מיושם דרך גלגלות PRESS, פטישים מכאניים וגם אוטומטיים ומכשירי PRESS המפעילים לכץ חזק ומדוד על מיקומים ספציפיים במתכת.
השיטוח והריקוע הזה של מתכות הוא במקרים רבים קריטי והכרחי כדי להבטיח תאימות הנדסית מדויקת למפרט של יישום או מערכת, להשגת מראה אסתטי ואחיד – ממוצרי צריכה, דרך רכיבים וחלקים למערכות מיכון ותעשיה ועד ליישומים בבנייה וכיוצא באלו.
למה מתכות ניתנות לריקוע
מתכות ניתנות לריקוע בשל המבנה הייחודי שלהן, המכונה "סריג מתכתי". במבנה זה, אטומי המתכת מסודרים במערך מחזורי, וגלעיני האטומים (הגרעינים והאלקטרונים הפנימיים) מוקפים ב"ים" של אלקטרוני ערכיות ניידים. אלקטרונים אלה אינם קשורים לאטום ספציפי, אלא נעים בחופשיות בין הגלעינים. כאשר מופעל כוח על המתכת, שכבות הגלעינים יכולות להחליק זו על גבי זו מבלי לשבור את המבנה, בזכות הניידות של האלקטרונים המשמרת את הקשרים בין הגלעינים. תכונה זו מאפשרת למתכות לשנות צורה, להימתח ולהיות מרוקעות ללא שבירה. אמנם מתכת היא כמעט תמיד חומר קשה וקשיח, אך כמובן שיש מתכות יותר רכות וניתנות לעיבוד ואי לכך גם מתכות היותר מתאימות לפעולות של ריקוע ושיטוח, ולעומתן מתכות קשות מאוד שיותר מורכב ואף בלתי אפשרי או בלתי כלכלי לרקע ולשטח ללוחות.
הגורמים המרכזיים המשפיעים על התאימות של מתכת כלשהי כוללים למשל:
- עמידה בלחצים: כדי שמתכת תתאים ותהיה יעילה, היא צריכה להיות עמידה לספוג לחץ מבלי שזה ייצור שברים או קרעים במתכת (Ductility באנגלית). מתכות מתאימות מבחינה זו כוללות למשל אלומיניום, פלדה עם רמת קשיות בינונית, פח, נחושת וכדומה.
- מידת הקושי: מתכות קשות יותר ועמידות יותר לעיוותים הנדסיים תחת עומס, כגון נירוסטה וסגסוגות פלדה חזקות, דורשות הפעלת יותר כוח ולחץ וגם לא אחת ציוד מיוחד לצורך ביצועים איכותיים ומדויקים – לכן אלו לא תמיד יהיו בחירה טובה.
- עובי: באופן טבעי והגיוני, ככל שלוח מתכת הוא עבה יותר, כך יהיה קשה ומורכב יותר לרקע ולשטח אותו ויידרש יותר כוח לחיצה די להגיע לתוצאה הרצויה.
- המבנה הפנימי של המתכת: יש חשיבות רבה גם למבנה הפנימי של המתכת, ברמת ה"סיבים" או יותר נכון המולקולות. עיבוד קודם, תהליכי חימום וקירור, סוג הסגסוגת וכיוצא באלו, כל אלו משפיעים על המבנה הפנימי של המתכת ועשויים להשפיע כיצד המתכת תגיב להפעלת הלחצים של הפעולה. נציין כי אותו מבנה פנימי של מתכות הוא שמאפשר להן מלכתחילה להיות מרוקעות ולא פשוט להתנפץ או להישבר כמו חומרים טבעיים ומלאכותיים אחרים!
ריקוע וערגול
ריקוע וערגול הם שני תהליכים מרכזיים בעיבוד מתכות, המשמשים לשינוי צורתן והתאמתן לשימושים שונים.
ריקוע: בתהליך זה, מפעילים לחץ על המתכת באמצעות פטיש או מכבש, כדי לשטח או לעצב אותה לצורה הרצויה. הריקוע מתבצע על מתכת קרה או מחוממת, בהתאם לסוג המתכת והתוצאה המבוקשת. שיטה זו נפוצה בעבודות יד, כמו יצירת כלי נחושת או תכשיטים, שבהם נדרשת שליטה מדויקת על הצורה והעובי של החומר.
ערגול: זהו תהליך שבו מעבירים את המתכת בין זוג או יותר של גלילים מסתובבים, כדי להפחית את עוביה וליצור יריעות או לוחות דקים. הוא יכול להתבצע בחום או בקור, בהתאם לתכונות החומר והתוצאה הרצויה. תהליך זה משמש לייצור מוצרים כמו פחי מתכת, פרופילים וצינורות, והוא נפוץ בתעשיות הבנייה, הרכב והאלקטרוניקה. עוד מידע על ערגול מתכת במדריך הבא.
שני התהליכים מנצלים את היכולת של מתכות לשנות צורה תחת לחץ מבלי להישבר, תכונה הנובעת מהמבנה הפנימי של המתכות, כפי שהוסבר קודם.
תהליך ריקוע מתכות ושימושים בתעשייה
כפי שכבר הסברנו, ריקוע מתכת מבוצע תוך הפעלת לחץ וכוח על המתכת כדי לשטח לוח מתכת ולהגיע לגימור אחיד ומדויק. לפי סוג החומר, מהות העבודה ומאפיינים הנדסיים שונים, זה מבוצע בעזרת גלגלות ייעודיות וחזקות שדרכן מעבירים את לוחות המתכת, פעולות ממוכנות של מתיחת לוח מתכת, שימוש במכשיר "פרס" המפעיל לחץ מקומי ומדויק כדי ליצור צורה מסוימת מלוח מתכת או פטישים הידראוליים וממוכנים המרקעים את המתכת באמצעות מכות חזקות ומדודות. היום רוב הפעולות מתבצעות עם טכנולוגיות מתקדמות, בדומה מאוד למכונות CNC משוכללות של עיבוד שבבי וייצור.
שימושים בתעשייה
יש המון שימושים תעשייתיים והנדסיים בלוחות מתכת שטוחים ומרוקעים. זה כולל למשל לוחות פח ומתכת לבנייה וחיפוי, לוחות מתכת מדויקים לתעשיית החלל והתעופה, ריקוע מתכות לצורות ספציפיות לתעשיית הרכב (לגוף ולשלדה למשל), לייצור רכיבים ומארזים לתעשיית האלקטרוניקה וכן הלאה עם שלל דוגמאות מעשיות.
