כבישת מתכות (Stamping)

כבישת מתכות הוא תהליך ייצור של הזנת יריעת מתכת שטוחה (sheet metal) לתוך מכבש המעצב אותה לצורתה הסופית. עיצוב המתכת עשוי לכלול תהליכים נוספים כגון ניקוב, כיפוף, הבלטה, הטבעה ועוד, ליצירת הרכיב המוגמר. כבישת מתכות היא שיטת ייצור נפוצה בארץ ובעולם המשמשת מגוון רחב של תעשיות כולל רכב, תעופה וחלל, מכשור רפואי, אלקטרוניקה ומכשירי חשמל. התהליך מאפשר ייצור מהיר, מדויק, ובנפח גבוה של חלקים עקביים בצורתם ובאיכותם, כמו גם יצירת עיצובים מורכבים בדיוק מירבי.

כבישת מתכות מתאימה לעיבוד מגוון רחב של חומרים. המתכות היותר נפוצות בייצור הן סגסוגות של אלומיניום, פליז, נחושת, ניקל, פלדה ונירוסטה.

תהליכי ניקוב מתכות מבוצעים עם מכונות CNC אוטומטיות המשתמשות במכבשי ניקוב ותבניות. הניקוב מבוצע ביריעת המתכת כאשר התבנית ממוקמת בצד השני, כתמיכה והגברה של כוח הניקוב ולהבטחת עמידותה של המתכת. בכבישה לעומת זאת, מדובר על מכלול של פעולות עיבוד לשם השגת צורות מפורשות, לרבות ניקוב המתכת. כבישה היא למעשה תוצאה של תהליכי עיבוד אחרים כגון חיתוך, ניקוב, משיכה וכיפוף. ניקוב מתאים יותר להשגת צורה מפורשת במתכת קטנה בהשוואה לכבישה המשמשת להפעלת לחץ על יריעת מתכת שלמה. בהתאם, נבחר בניקוב לייצור של אב טיפוס (prototypes)ואילו בכבישה לייצור המוני. בהשוואה לניקוב, ייצור בכבישה זול ומהיר יותר.

התבניות והאופרציות הנפוצות הן: תבנית כבישה פרוגרסיבית (progressive die) - מאפשרת לבצע מספר פעולות על יריעת מתכת אחת תוך כדי תנועה בין תחנות עיבוד שונות. תהליך ייצור זה יעיל יותר שכן ניתן להשלים מספר שלבים בתבנית אחת. תבנית העברה (transfer die) - דומה לתבנית פרוגרסיבית אך מיועדת לחלקים, מדויקים ומורכבים יותר שיש צורך להעבירם למכבשים שונים. Four-slide stamping – שימוש בארבע כלי עיבוד לעיצוב הרכיב. מתאים ליצירת רכיבים מורכבים בעלי כיפוף או פיתולים רבים. מאפשר עלות חסכונית וייצור מהיר. Fine blanking – תהליך מורכב יותר בו מופעל כוח רב על הפח, יותר משיטות כבישה אחרות, לפני הניקוב. מתאים במיוחד לייצור רכיבים מדויקים בעלי דפנות חלקות.

תבנית כבישה פרוגרסיבית היא תהליך ייצור הכולל סדרה של תחנות עיבוד שכל אחת מבצעת פעולה אחרת לעיצוב הרכיב. יריעות המתכת מוזנות ועוברות במהירות דרך התחנות השונות של קו הייצור האוטומטי בכל פעם שהעיבוד המבוקש הושלם. על המתכת מופעל לחץ גבוה ליצירת העיבוד באמצעות כיפוף, ניקוב, חיתוך, הטבעה ועוד. ייצור בתבניות כבישה פרוגרסיביות מספק יתרונות רבים כגון יעילות, מהירות, עלות חסכונית, התאמה לייצור של סדרות גדולות, איכות גבוהה וצורך בכוח אדם מצומצם. חסרונות אפשריים לשיטה הם העלות הגבוהה יחסית של יצור התבניות הפרוגרסיביות עצמן והעובדה שתכנונן עשוי להיות מסובך, דבר המדגיש את חשיבות הבחירה בספק מומחה לשיטה.

ייצור תבניות פרוגרסיביות הוא תהליך מורכב המצריך תכנון, עיצוב, זמן, ובעיקר מיומנות ומומחיות אמיתית. פרק הזמן לייצור תבנית כזו עשוי לנוע בין מספר שבועות למספר חודשים, בהתאם לפרויקט עצמו ובהתאם לגורמים כגון מורכבות הרכיב, גודלו, חומר הגלם, העיבודים המבוקשים ובעיקר הניסיון והציוד הקיימים לספק.

משתנים רבים יכולים להשפיע על העמידות ועל אורך החיים של תבנית פרוגרסיבית. משתנים אלו כוללים את חומר התבנית, מורכבות החלק המיוצר, תדירות השימוש, תחזוקה, וחומרי הגלם בהם נעשה שימוש. תבנית פרוגרסיבית שמתוכננת ומתוחזקת היטב יכולה להמשיך בייצור לאורך שנים ולייצר עשרות ואף מאות אלפי חלקים לפני שיהיה צורך בתיקון או החלפה.

העובי המינימלי והמקסימלי של פחי מתכת יכול להשתנות בהתאם לחומר ותהליך הייצור. באופן כללי, עובי של גיליון אלומיניום לדוגמא יכול לנוע בין עשירית המילימטר ועד לעובי מקסימלי של כ 6.35 מ"מ. עם זאת, חומרים מסוימים עשויים להיות בעלי טווחי עובי שונים. כמו כן, חשוב לציין שהעובי המינימלי והמקסימלי עבור פרויקט ספציפי קשור באופן ישיר לדרישות היישום והתיכנון המכאני עבורו וכן יכולות הייצור של הציוד והתהליך שבשימוש.