משתמש:Barakvazan/עבידות
עבידות מתייחסת לקלות בה יכול חומר להגיע לגימור פני שטח רצוי באמצעות מכונות. "עבידות טובה" מייצגת חומרים שדרוש מעט כח יחסית לשבבם (מלשון "עיבוד שבבי"), הם נחתכים במהירות, מאפשרים גימור טוב בקלות יחסית ואינם שוחקים מאוד את כלי העבודה שמשבבים אותם.
לעיתים קרובות, פאקטורים שמשבחים את החומר למשימות מסויימות דווקא מפחיתים את טיב העבידות שלו, ולכן לשם ייצור חסכוני, מהנדסים מחפשים דרכים לשפר עבידות מבלי לפגוע באיכויות החומר הדרושות.
עבידות קשה לצפייה מאחר ולמכונות משתנים רבים מאוד. במרבית המקרים, הכוח והקשיות של החומר הם פאקטורים מהותיים. באופן טבעי, חומרים עם רמות גבוהות של חוזק וקשיות קשים יותר לשיבוב מהסיבה הפשוטה שנדרש כוח רב יותר לשם עיבודם. חיסכון באנרגיה הוא מטרה נוספת של יצרנים כיום לשם הוזלת עלויות הייצור ועמידה בתקנים סביבתיים, בהתאם למדינה בה הייצור מתבצע.
פאקטורים חשובים נוספים הם הרכבו הכימי, המוליכות התרמית והמבנה המטלורגי של החומר המעובד. כך גם הגיאומטריה של כלי החיתוך ופרמטרים שונים של המכונה עצמה.
לפעמים, בעיקר כשמדובר בחומרים אל-מתכתיים, גורמים משניים הופכים למהותיים. לדוגמא, חומרים רכים כמו פלסטיק עשויים להיות קשים לעיבוד בשל מוליכות חום גרועה שלהם.
מדידת עבידות עריכה
אין דרך מקובלת אחת למדידת עבידות. לרוב עבידות נמדדת על בסיס כל מקרה לגופו, והמבחנים ייעודיים לצרכי תהליך מיכון מסויים. מטריצות נפוצות להשוואה כוללות את אורך חיי הכלי, גימור פני שטח, טמפרטורת חיתוך, וכן כוחות כלים וצריכת אנרגיה.
אורך חיי הכלי מבוסס על כמות הזמן שהכלי ממשיך לעבד את החומר עד להפיכתו ללא שמיש. בדיקה זו יעילה כאשר משווים בין חומרים בעלי תכונות דומות וצריכת אנרגיה דומה, אך אחד מהם שוחק יותר מהשני, וכך מקצר את אורך חיי הכלי. החיסרון של שיטה זו נעוץ בעובדה שאורך חיי הכלי תלוי בגורמים רבים נוספים מלבד החומר המעובד. גורמים לשחיקת הכלי עשויים להיות גם החומר ממנו עשוי הכלי, הגיאומטריה שלו, מצב המכונות, חוזק קליבת הכלי בתושבתו, מהירות החיתוך, כמות החומר המוסרת ועומק השיבוב. אגב כך, העבידות עבור סוג אחד של כלי אינה ניתנת להשוואה עם כלי אחר, מן הסתם.
כוחות כלים וצריכת אנרגיה הכוח הדרוש לכלי על מנת לשבב את דרכו דרך חומר אחר קשור ישירות לכמות האנרגיה הנצרכת על ידי המכונה. זאת הסיבה שבגינה כוחות הכלים מסומנים לפעמים ביחידות של אנרגיה. כך נוצרה שיטת דירוג שבה צריכת אנרגיה גבוהה פרושה עבידות נמוכה. היתרון בשיטה זו הוא שלגורמים חיצוניים יש פחות השפעה על התוצאה.
גימור פני-שטח חומרים רכים, אלסטיים, נוטים ליצור גראדים, שינון גס על פני השטח. פלדות בלתי-מחלידות וחומרים נוספים שלהם יכולת הקשיית מעוותים גבוהה גם הם שואפים לייצר גראדים. סגסוגות אלומיניום, פלדות מעובדות בקור וחומרים שמעובדים היטב תחת כוחות גזירה לא נוטים ליצור גראדים בולטים ולכן הם נחשבים לחומרים שעבידותם טובה יותר.
היתרון של שיטה זו הוא שניתן למדוד אותה בקלות עם המכשור המתאים. החיסרון הוא שהקריטריון הזה אינו רלוונטי במקרים רבים. לדוגמא, בחיתוך גס אין שום עניין בגימור טוב. ובכל מקרה, חיתוכים לגימור טוב בכל מקרה מצריכים דיוק רב וכיוון נכון של המכונה.
השיטות סותרות זו את זו פעמים רבות. לדוגמא, סגסוגות טיטאניום יקבלו דירוג גבוה בשיטת גימור פני-השטח, דירוג נמוך בשיטת אורך-חיי הכלי ובינוני בכל הנוגע לצריכת אנרגיה.
מתכות עריכה
אחוז הפחמן בפלדה משפיע מאוד על עבידותה. פלדות עשירות פחמן קשות לעיבוד מאחר והן קשות וכן מאחר שהן מכילות קרבידים השוחקים את הכלי. מצד שני, פלדות דלות פחמן בעייתיות אף הן לשיבוב מאחר והן רכות מדי. לעיתים קרובות הן ניתכות על הכלי עצמו ויוצרות הצטברות חומר המקצרת את חיי הכלי. לכן לפלדות עם אחוז ממוצע של פחמן (0.20 לערך) הן פלדות שעבידותן טובה.
כרום, מוליבדן ומשגשגים אחרים מוספים לפלדות פעמים רבות על מנת לשפר את תכונותיהן. יחד עם זאת, הם מורידים את טיב העבידות. מתכות באופן כללי, ובעיקר האוקסידיות, עשויות לשחוק את הכלי. מתכות לעיבוד במכונה צריכות להיות חופשיות מאותם אוקסידים (תחמוצות).
תוספים עריכה
מגוון רחב של כימיקלים, מתכתיים ואל-מתכתיים, מוספים לפלדות על מנת להפכן לקלות יותר לשיבוב. תוספים אלה יוצרים שימון בנקודות המגע של הכלי והחומר, מנמיכים את עמידות החומר בכוחות גזירה או מגביהים את שבירות השבב. היסטורית, עופרת וגופרית היו התוספים הנפוצים ביותר. כיום נהוג להשתמש בביסמות או בבדיל ממניעים סביבתיים.
עופרת משפרת עבידות מאחר והיא פועלת כלובריקנט פנימי באיזור השיבוב. מאחר ועופרת נגזרת בקלות יחסית, היא מאפשרת לשבב לנוע בחופשיות אל מעבר לכלי החיתוך. כאשר היא מוספת בכמויות קטנות לפלדה היא משפרת את עבידותה בפגיעה מינימאלית בחוזקה.
גופרית משפרת עבידות על ידי הורדת העמידה בכוחות גזירה באיזור החיתוך. בנקודות אלה עולה המתח והחומר נחלש, מה שמאפשר את עיוותו ביתר קלות.
פלדות בלתי מחלידות עריכה
לפלב"מ עבידות גרועה ביחס לפלדות פחמן רגילות מאחר והן חזקות יותר, גמישות ונוטות להתקשות במהירות. הקשיית הפלב"מ במעט מנמיכה את גמישות החומר והופכת אותו קל יותר לשיבוב. AISI 303 ו- 416 קלים יותר לשיבוב בשל תוספת גופרית וזרחן.
אלומיניום עריכה
אלומיניום רך בהרבה מפלדה וטכניקות להטבת עבידותו לרוב עוסקות בהפיכתו לפריך יותר. שגשגות אלומיניום 2007, 2011 ו- 6020 הן שגשוגות אלומיניום שעבידותם טובה.
חומרים אחרים עריכה
חומרים תרמופלסטיים קשים למיכון בשל מוליכות חום גרועה. תכונה זו מביאה לבניית חום גבוה באיזור השיבוב שמקצר את חיי הכלי וממיס את הפלסטיק מקומית. כשהפלסטיק נמס הוא פשוט נמרח לאורך קו החיתוך במקום להיות מוסר על ידו. ניתן להיטיב את העבידות עם שימוש בנוזלי קירור בשימון גבוה ושמירה על שטח הפנים חופשי מבנייה של שבבים. לחומרים מרוכבים העבידות הגרועה ביותר מאחר והם משלבים את מוליכות החום הגרועה של השרפים הפלסטיים עם האיכויות השוחקות של חומר המטריצה.
עבידותם של גומי וחומרים רכים דומים משתפרת תוך שימוש בנוזלי קירור קרים מאוד, כגון פחמן דו-חמצני נוזלי. הטמפרטורה הנמוכה מקפיאה את החומר בנקודת החיתוך כך שאין לו אפשרות להתעוות או להידבק לקו החיתוך. כך ניתן להפחית את הבלאי לכלי ולהקל על המכונה.