עיבוד שבבי, גרדים ופאזות והקשר ביניהם: בכל מקום בו יש עיבוד שבבי, יש גרדים ויש לייצר פאזות. לא ציינת בשרטוט, המחיר עלול להיות גבוה

 גרדים ופאזות הם פרטים שנראים כל כך “לא חשובים”, שלא פעם אנחנו מפקירים אותם לחסדי המיומנות המקצועית של מבצע החלק בעיבוד שבבי. גרד שנשכח עלול לפצוע ידיים, פאזה קטנה מידי יכולה לחתוך אטם או למנוע מבורג להשתלב בתבריג.

רק מהכותרות, אתם מבינים שעמדתי המקצועית היא שחובה לציין בשרטוט בדיוק, היכן ואיזו פאזה לבצע, ואיך להתמודד עם הגרדים, ואם יש מקום חשוב במיוחד, אז לציין בשרטוט! את המאמר שלפניכם כתבתי כדי לפאר, להדר ולרומם את חשיבות הגרדים (סילוקם) והפאזות (מדויקות), כדי לחסוך מכם טעויות ונזקים שאחרים עשו וסבלו. מוזמנים לקרוא ליישם ולשתף.

בכל מקום בו נפגשים משטחים, יש בעיה. אם המפגש הוא חיצוני, נוצר גרד.

גרד במפגש בין משטחים

אם המפגש הוא פנימי, הפינה אינה יכולה להיות חדה, משום שהסכינים למיניהם בעיבוד שבבי (חריטה וכרסום) אינם יכולים להיות חדים עד כדי רדיוס אפס. תמיד יש רדיוס בפינות הסכינים או הכרסומים.

היווצרות גראד

הרדיוס הזה, עלול להפריע, בהרכבה, לחלק להגיע ולהשען על הכתף. כתוצאה מכך, החלקים יסטו ממקומם המתוכנן ועלולה להיווצר בעיה קשה.

אפשר לשלוט בגודל הגרד. תכף נגיע לזה.

טוב, נוצרים גרדים, גדולים או קטנים. אז מה באמת הבעיה?

קודם כל בטיחות! בחלקים, בד”כ, נוגעים בידיים, בזמן שינוע, בזמן ההרכבה, בזמן השימוש במוצר כולו או במערכת ואפילו תוך כדי הייצור ותהליכי העיבוד השבבי לסוגיהם ו/או הדפינה. ידיים עלולות להיפגע מגרד!

ואחרי הבטיחות, אפשר לעבור לפונקציונליות:

גרדים עלולים להפריע להרכבה, או לפעולה תקינה של חלקים. גרד יכול לגרום להרכבה בלחץ במקום הרכבה חלקה וקלה. גרד יכול לגרום ל”תקיעה” במקום שנועד לתנועה חלקה.

גרדים עלולים לפצוע אטם בהרכבה. O-Ring עלול “להיפצע” כשהוא עובר, בהרכבה, על פני גרד. במקרה כזה תיווצר דליפה באטם

גרדים עלולים למנוע ממשטחים להיצמד זה לזה.

במקרה של אטימה, תמנע האטימה

במקרה של דפינה בעיבוד שבבי, תיווצר סטיה ואי דיוק בעיבוד

במקרה של דסקה שתפקידה להגדיל את שטח חלוקת הכוח והקטנת הלחץ, תיווצר כניעה ומעוות פלסטי של החומר שעלול להסתיים, למשל, בכשל של חיבור בורג   (ראה המאמר: ” 3  טעויות קריטיות בתכנון ברגים “,

https://www.moshe-kelman.co.il/screw-failure/ טיפ מס 2, שם היה כשל בגלל שטח מגע קטן שגרם לכניעה של החומר, שגרמה להתרופפות החיבור וכו’)

במקרה שנדרשת הצמדה לצורך דיוק בהרכבה, גרד, למשל בדפינה, יכול לגרום לסטייה מהדיוק.

לפני שניגש למה צריך לעשות כדי להתגבר על הגרדים, ננסה להבין כיצד ומדוע הם נוצרים:

כפי שנאמר, הגרדים הם בעיקר תוצר לואי של עיבוד שבבי. בין אם החומר הוא פלדה קשה לעיבוד (פלדת אל חלד בעלת עיבודיות (Machinability)  נמוכה), או פליז רך ונוח לעיבוד, או אפילו חומר פלסטי. הגרדים והניפוח הנלווה- שרירים וקיימים.

כך נוצר גראד בעיבוד שבבי, גרד בחריטה

כאמור, בכל מקום שכלי העיבוד ייצור חיבור בין שני משטחים, יווצר גרד.

גראד בעת עיבוד שבבי

ככל שתנאי העיבוד השבבי נכונים יותר כך הגרד קטן יותר.

אפשר לשלוט בגודל הגרד. זה תלוי בסוג העיבוד השבבי (קידוח, כרסום, השחזה וכו’) במידות הכלי, חומר הכלי, מצב הכלי, באיכות הכלי, מהירויות העיבוד, גודל השבב, נוזל הקרור, סילוק החום מאזור העיבוד, בקיצור, גודל הגרד תלוי בהמון גורמים וגם במיומנות העובד, אך הגרד, ן/או הנפיחות בחומר (דפורמציה פלסטית), קיימת תמיד. גם בהשחזה עדינה, בחיבור בין משטחים ייווצר גרד שכיוונו בכיוון יציאת הכלי:

גרד ליד חריץ לאטם

ודוגמאות נוספות:

עיוות שטח מסביב לקדחנפיחות סביב קידוח

ודוגמא כואבת מאד, גרד בדסקה:

גראדים של דיסקה

ברור שדסקה כזו, אם תונח על הגרד, לא יתאפשר לה מגע של כל השטח המיועד עם החומר, ובמקום לחלק את הכוח על שטח גדול יותר, עלולה ליצור מצב ששטח המגע אפילו יפחת- והאסון בדרך!

סמני גרד של שייבה שגרם לכשל בורג

 

הגרדים נוצרים כתוצאה מכך שכלי העיבוד השבבי, אינו יכול לייצר חיתוך טהור ללא עיבוד פלסטי כלשהו של החומר. למשל, בקידוח נקבל התרוממות של פני השטח מסביב לכניסת המקדח לחומר, וביציאה נקבל גרד מסביב לקדח:

גרד בעת קידוח

אז מה עושים?

כולנו יודעים את הפתרון: שוברים גרדים ע”י פאזות.

נתבונן בדוגמת הגרדים שנוצרים בקידוח, אם נעשה פזה בכניסה ופזה ביציאה, נפטר מהדפורמציה בכניסה ומהגרד ביציאת הקידוח:

מניעת גרדים על ידי פאזה

והתוצאה צריכה להראות כך:

פאזה מונעת גרדים

והשאלה, האם באמת חיסלנו את כל הגרדים? הרי אמרנו כבר, שהיכן שיש עיבוד שבבי יש גרדים!

והתשובה היא, אכן לא חיסלנו, אבל הקטנו את הגרדים, ואולי נכנסנו לתחום שבו התופעה אינה  מפריעה לנו עוד.

עיבוד שבבי של פאזות

אם כן, אפשר לסכם: הפאזות הן הדרך להפטר מהגרדים.

לפאזות, כאמור, יש תפקיד נוסף והוא, לאפשר לשני גופים להיצמד היטב, למרות הרדיוס הפנימי, הקיים תמיד, כי הוא נוצר בגלל רדיוס הסכין.

רדיוסים ופאזות

נא לא לשכוח, תפקיד אחר של הפאזות: לעזור בהובלה בעת הרכבה (הובלה של ציר לתוך קדח, הלבשה של אטם על ציר, או שילוב של בורג בתבריג נקבה).

מאחר וייצור הפאזות והטיפול בגרדים, בעיבוד שבבי, הוא בעל חשיבות גדולה כל כך, התפתחה תעשיה שלימה של כלים ליצור פאזות.

לפניכם כמה דוגמאות של כלים ידניים:

גראדים אחרי עבוד שבבי של פאזות

ייצור פזה

פאזה בחריץ O-RINGפזה פנימית

הערות חשובות:

1. הכלים הללו מתאימים לכל החומרים שאפשר לכרסם ולחרוט, כלומר לפלדות, פלדות אל חלד, אלומיניום לסוגיו, נחושת, פליז, ברונזה, וחומרים פלסטיים. הכלים אינם מתאימים לחומרים קשים שניתנים להשחזה בלבד.

2. יש לשמור כלים נפרדים לעיבוד בנירוסטה! כדי לא ל”הדביק” את הנירוסטה בחלודה.

 

לסיכום:

  1. עיבוד שבבי מייצר גרדים במפגש בין משטחים

  2. הגרדים מסוכנים. עלולים לפצוע ו/או לפגוע בפונקציונליות של החלק ולגרום לכשל

  3. הטיפול בגרדים הוא בעזרת ייצור פאזות

  4. פאזות נחוצות גם לצורך מפגש פינה חיצונית ופינה פנימית

  5. חובה על המתכנן להתייחס לגרדים ולפאזות בעת התכנון ובשרטוט ואין לסמוך על היצרן של החלק, שידע לטפל בנושא

עכשיו תורכם

עד כאן הצגתי בפניכם את חשיבות בעיית היווצרות הגרדים בעיבוד שבבי, שעלולה לגרום לנזק רב. הבנו, כיצד יש לטפל בבעיה ושחשוב להתייחס אליה בעת התכנון ובשרטוט. עתה הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? על איזה מקרה כשל עקב גרדים או חוסר פאזה הייתם רוצים לספר לנו? אנא שתפו אותנו פה למטה, בתגובות, כדי שכולנו נלמד ונצמח ביחד.

הצעד הבא שלכם להצלחה

אהבתם? שתפו את המאמר עם חברים וקולגות. רוצים לקבל ממני עוד הרבה טיפים מועילים, עקרונות מנחים והדרכה מעשית בנושאים שונים ומגוונים בהנדסת מכונות? במיוחד בשבילכם כתבתי את מדריך הבזק “הנדסה בחקירה” ובו ניתוח עומק של 7 כשלי תכנון בסיסיים שהובילו לאסונות ענק. להורדת המדריך במתנה ממני ולגמרי בחינם – לוחצים כאן.

אודות משה קלמן

אינג' משה קלמן, בוגר לימודי הנדסת מכונות בטכניון במגמת אנרגיה, ובעל תואר שני במנהל עסקים, מהאוניברסיטה העברית בירושלים, מביא אתו ניסיון עשיר של כ-40 שנה בתחומי הנדסה שונים ומגוונים. את הניסיון העצום שצבר, יצק לתוך מגוון תכניות הדרכה למהנדסים בהתאמה לצורכי הארגון.

להורדה בחינם של מדריך הבזק "הנדסה בחקירה" שבו אסף דוגמאות של כשלים קטסטרופליים שנבעו מהזנחה של עקרונות הנדסיים בסיסים – לחצו על הקישור "כן, אני רוצה ללמוד מניסיונם של אחרים"

4 תגובות

  1. Rafi הגב

    משה שלום,
    אחרי הפגישה שלנו בכנס האחרון – אני יכול רק להוסיף יישר כוח!
    רפי ורטהיים

  2. מוטי קרצנר הגב

    חשוב ביותר. יש לשים לב בהתאמה בין חלקים שרדיוס הפינה יבטיח שהמגע בין החלקים יהיה בשטחים ולא בפינות.

השארת תגובה