בעולם הייצור והעיבוד השבבי, אנו יודעים היטב עד כמה חשוב שחלקים ליישומים תעשייתיים שונים ייוצרו באיכות הגבוהה ביותר. בהקשר ישיר לכך ולייצור של תבניות ורכיבים עם צורות מורכבות ורמת דיוק שחייבת להיות מושלמת, מכונות ארוזיה הן אמצעי מרכזי וחשוב בתעשיית העיבוד השבבי. תהליך ארוזיה הוא במקרים רבים מלווה הכרחי ויעיל מאוד של עיבוד שבבי באמצעות טכניקות כרסום, בעיקר לייצור צורות מורכבות. נסביר לגבי המונח אירוזיה, מה זה ומה השימושים של זה בעיבוד שבבי.
נציין כי כאן נסביר לגבי תהליכי ייצור באירוזיה ומכונות ארוזיה בהקשר לעיבוד מתכות. יש גם מכונות ארוזיה בתעשיית הפלסטיק אשר משמשות לאינספור יישומים וייצור של רכיבי פלסטיק רבים מאוד.
מה זה ארוזיה?
המונח ארוזיה (Erosion) אומר למעשה דברים שונים בתחומים שונים. בגיאולוגיה, למשל, ארוזיה משמעותה מילולית היא סחיפה, תהליך שבו מוסרות שכבות חומר ממפני הקרקע של כדור הארץ. אך כמובן שזו ממש לא המשמעות בהקשר לטכניקות ייצור ועיבוד שבבי ולמכונות ארוזיה תעשייתיות.
בעיבוד מתכות, עיבוד באמצעות ארוזיה מיועד בעיקר לעיבוד של מתכות קשות במיוחד ו/או ליצירת גיאומטריות שאי אפשר להשיג ולייצר בטכניקות הרגילות של עיבוד שבבי. הסבר בסיסי ופשוט יחסית של התהליך – המיושם לרוב בשתי שיטות עיקריות שמיד נסקור – הוא שדרך יצירת ניצוץ הנובע ממגע בין שני מוליכים חשמליים בתהליך עיבוד המתכת, יוצרים שחיקה או איכול של חומר הגלם המעובד. בכך שמייצרים סדרת התפרקויות חשמליות בתהליך מבוקר ובסביבה ספציפית, שולטים בתוצאה ובאופן העיבוד של המתכת.
מהו תהליך הארוזיה בתחום הייצור?
המונח ארוזיה נקרא באנגלית Electrical Discharge Machining (EDM) או Spark Eroding, בעברית תהליך זה נקרא "עיבוד בהתפרקות חשמלית" / "איכול באמצעות ניצוץ" / "עיבוד גיצי". מכאן ניתן להבין שמדובר על תהליך עיבוד שבבי של חומר גלם מתכתי באמצעות שימוש בפריקה חשמלית ויצירת תגובה פיזיקלית–כימית בין אמצעי העיבוד לחומר המעובד עצמו.
בעיבוד שבבי באמצעות אירוזיה עושים שימוש בשחרור מתח חשמלי ממכונת העיבוד על גבי חומר הגלם המעובד, מה שיוצר ניצוצות וקשת חשמלית נראית לעין. באמצעות יישום מורכב ומתקדם זה של פריקת מתח חשמלי בצורה מתוכננת ומדויקת, מסירים שכבות מדויקות במיוחד של חומר גלם מהעובד, בהתאם לתכנון מוחשב מקדים כמובן. פריקת המתח החשמלי בין שתי נקודות באלקטרודת העיבוד מאפשרת הסרה יעילה ומדויקת של שכבות מחומר הגלם המתכתי שאיתו עובדים. ביישומים רבים של ארוזיה, יש שימוש גם בנוזל די-אלקטרי ייעודי המפריד בין שתי אלקטרודות העיבוד, על הנוזל מפעילים מתח חשמלי. נוזל זה משמש גם כמוליך חשמלי וגם באלמנט קירור בזמן התהליך.
הלכה למעשה, כדי להסיר שכבות של חומר גלם, תהליך האירוזיה ממיר אנרגיה חשמלית חזקה לאנרגיית חום, מה שמייצר תהליך המסה של חומר הגלם המתכתי באזור האלקטרודות בהתאם לצורות המורכבות שצריך להפיק. אין בפועל שחיקה מכאנית של חומר הגלם אלא הכל מבוצע בתהליך כימי-חשמלי זה.
הטכניקות המרכזיות לעיבוד שבבי באמצעות תהליך ארוזיה נחלקות לשתיים והן:
- חיתוך ארוזיה עם חוט: האלקטרודה היא בתצורת חוט או כבל דק. מיישמים מתח חשמלי מתאים על החוט וכך אפשר לבצע קדחים וחיתוכים צורתיים מורכבים ומגוונים בחומר המעובד – קדחים וחיתוכים היקפיים, לכל עומק וגובה החומר, עיבוד בכמה מישורים ומשטחים עקמומיים, ייצור רכיבי קפיץ או סליל ושאר צורות מורכבות.
- ארוזיה בשיקוע: אלקטרודת נחושת בצורה מסוימת הנעה על צירי העיבוד באופן יחסי לחומר הגלם המעובד, המתח החשמלי הנפרק לחומר הגלם "משקע" את אלקטרודת העיבוד בתוכו ומאפשר לבצע קדחים וחריטות, כולל בעומקים וקטרים קטנים מאוד. טכניקה המאפשרת למשל ייצור חלקים מורכבים של תבליטים.
יתרונות של עיבוד שבבי עם מכונת אירוזיה
לפי התיאור לעיל של תהליך האירוזיה, אפשר להסיק כי יישום שכזה מחייב עבודה עם מכונת עיבוד שבבי ייעודית ומיוחדת שיודעת לעבוד בטכנולוגיה זו. לא כל כרסומת CNC יכולה לייצר חלקים באמצעות ארוזיה! אלו היתרונות המרכזיים של עיבוד שבבי בארוזיה חשמלית:
- טכניקה המאפשרת ייצור של חלקים המצריכים צורות מורכבות, ברמת דיוק מעולה. כולל ייצור צורות שאחרת היה קשה מאוד או אף בלתי אפשרי לייצר בטכניקות רגילות של עיבוד שבבי.
- גימור מדויק, נקי ואיכותי ביותר של פני השטח של חומר הגלם, למשל בקידוח של חורים זעירים.
- יכולת לייצור מדויק ומורכב, כולל בחומרים שבדר"כ קשה לעבד. בזכות כך שאין מגע ישיר בין כלי העיבוד לחומר הגלם עצמו. טכניקה מתאימה גם לחומרים במרת קושי גבוהה מאוד.
- כמות פסולת ופחת נמוכה לעומת שיטות עיבוד שבבי אחרות.
- תהליך העבודה והייצור שקט מאוד – כי אין מגע מכאני ישיר בין חומר הגלם לכלי העיבוד.
צריכים לייצר תבניות מדויקות ומורכבות? זקוקים לייצור חלק מורכב, מסובך ושחייב להיות מדויק לחלוטין? בהחלט יכול להיות שעיבוד ארוזיה הוא הפתרון האידיאלי. פנו אלינו לפרטים נוספים ושליחת פרטי תכנון.
