דף הבית / מדריכים / טכני / טכנוקרט: על הנדסת ייצור (חלק א')
technocrat-header_blurple1-680x452

טכנוקרט: על הנדסת ייצור (חלק א')

בולמים איכותיים או מערכות ניהול מנוע מתקדמות זה סקסי, אבל חשבתם פעם איך מייצרים בורג, צינור או שסתום?

אני לא הורה אז פה תצטרכו לעזור לי. איזו שאלה מגיעה ראשונה מזאטוט שמתחיל לפתח מודעות לסביבתו? 'אבא, אבא, איך עושים ילדים?' או 'אבא, אבא, איך עושים אופנוע?'. מקווה שזאת הראשונה, כי בתחום עשיית הילדים להורה אמור להיות מידע בדוק מניסיון אישי. אוקי, יהיה קצת מביך להיכנס לפרטים הטכניים, אך לא אתפלא אם במקרים רבים המבוכה תהיה הרבה יותר גדולה מול השאלה השנייה דווקא. כאשר בעת קריאת מבחן דרכים אתה נתקל בעיתונאי אופנועים שבטוח שגל ארכובה של אופנוע מסוים עשוי ביציקה (ולא בחישול) הרי שברור כי רב הנסתר על הגלוי, אם בארזים נפלה של וכו'. אז כולנו הרי אוהבים אופנועים, לחלק מאתנו יש אפילו ידיים טובות ומסוגל לבצע משימות טכניות, החל מהחלפת שמן ועד לאוברול מנוע. ועדיין, נראה לי שמעטים הם אלו הנעצרים לחשוב על תהליכי הייצור ההמוני המשמשים ליצירת החלקים מהם מורכב אופנוע. אפילו טיפוסי DIY (ר"ת Do It Yourself) עלולים להתקשות מול שאלה כמו איך מייצרים בורג או צינור פלדה של השלדה. ואני כבר אומר לכם – את הראשון לא עושים עם מחרוקת ואת השני לא עושים על ידי קדיחת חור באמצע מוט עגול ארוך.

011

חייב להודות שלחוסר המודעות לייצור יש גם צד יח"צני לא קטן. כאשר יוצא אופנוע חדש לשוק, היצרנים שוקדים על הצגת הצוות ההנדסי והמעצבים שמאחורי הפרויקט תוך כניסה לפרטים כמו איך לועות יניקה עם גובה משתנה עוזרים למנוע, או סודות המערכת הממוחשבת לבקרת מתלים. אל המהנדסים ששוקדים לעומת זאת על מציאת פתרונות לא פחות חכמים כדי להוריד עלות של חלק חבוי בתוך המנוע, מגיע הרבה פחות אור זרקורים – זה פשוט לא נושא סקסי. אבל תתפלאו, במחלקות ההנדסה של חברות לא מעטות, כמות המהנדסים השוקדים על פתרונות הייצור של החלקים אותם תכננו ב'סיירת מטכ"ל' של המו"פ, היא ענקית. גם אם אתם לא מהתחום, נסו לדמיין לרגע את כמות שעות ההנדסה שנדרשות למשל כדי לפתח רובוט המרתך שלדה, ותבינו לבד שתחום הנדסת הייצור מאתגר לא פחות מזה של תכנון חלקים ומערכות של אופנוע. אנחנו מצידנו גם אחראים לחלק מחוסר הצדק המשווע כלפי מהנדסי הייצור. אנחנו מסוגלים להתחרמן ללא סוף על סט רגליות אחוריות תחליפיות שמכורסם מגוש עם כרסומת CNC (שדורש אפס מחשבה על תהליך הייצור), אבל מעטים מאיתנו נעצרים מול ידית בלם קדמית סדרתית ופולטים לאוויר משהו סטייל: 'תראה איזה יופי פתרו כאן את מנגנון כיוון המרחק עם בסך הכל אום שטוח ובורג עם מפרק כדורי אינטגרלי עשוי בחישול במקום בחריטה, חסכו המון כסף כאן וזה גם עובד עשר!'.

תהליך כבישת ראש בורג משושה
תהליך כבישת ראש בורג משושה

אז למה לא להתחיל את המסע עם הדברים הפשוטים הללו שמחזיקים אופנוע ביחד – ברגים. כאמור, אם הייתי צריך לייצר בעצמי מאפס בורג M8 בגודל מיוחד שחסר לי להשלמת אופנוע, לבטח הייתי קונה בדרום תל-אביב מוט פלדה משושה בקוטר 13 מ"מ, שם אותו על מחרטה, וחורט את רוב המוט לקוטר של 8 מ"מ. לאחר מכן, בעזרת סכין חריטה מיוחדת הייתי חורט תבריג לכל אורכו, או אם אני מתעצל יוצר את התבריג עם מחרוקת M8 שהכינותי מראש. הבעיה הקטנה היא שאם כך היו עושים את האלף ומשהו ברגים שיש באופנוע ממוצע, במחיר של אופנוע עכשווי הייתם אולי יכולים לקנות אולי את סט הברגים שלו, בלי שאר החלקים. ייצור המוני פירושו שהדקות הספורות שלוקח לייצר בורג כפי שתואר למעלה, צריכות לרדת לשניות, או אפילו חלקי שנייה לחלק, כדי שאנחנו נוכל לקנות אופנוע במחיר שפוי.

חתף בורג מגולגל מול בורג חתוך
חתך בורג מגולגל מול בורג חתוך

אז הסיפור של הבורג מתחיל בעצם מאיך מסופקת הפלדה למפעל הברגים. התוצרת של מפעל פלדה היוצר סגסוגות יוצאת מהשער בצורה של מוטות מרובעים. רק שכאשר אנחנו אומרים מוטות, מדובר לפעמים בחתך של 30X30 ס"מ באורך כמה מטרים שמשקלו נמדד בטונות. אבל הבורג שלנו מתחיל את חייו שם. בתהליך מרובה שלבים של חימום המוט הבסיסי והעברתו דרך אין ספור גלגלים שמועכים אותו בעודו לוהט, הקוטר יורד לאט לאט עד שהוא מגיע להיות בדיוק מאוד גבוה 8 מ"מ. המוט העבה והקצר נעשה עכשיו דק וארוך עד מאוד, כך שהוא מגולגל לסלילים בגודל שיכול לשבת על משאית ומובל אחר כבוד למפעל ברגים. שם נקצץ המוט לחתיכות באורכים שונים, בהתאם לאורכים של הברגים הנדרשים, אך עדיין נותרות שתי בעיות קטנות: אמנם יש לנו קנה של בורג בקוטר הנכון, אבל אין לו עדיין ראש וגם לא הברגה. אז מתחילים מהראש.

כך מייצרים שסתומים
כך מייצרים שסתומים

קבלו בבקשה מילה שתחזור על עצמה בטכנוקרט הזה: חישול. אם ההקשר הראשוני שעולה לכם בראש הוא של נפח הדופק על ברזל מלוהט עם פטיש כדי לתת לו צורה, אתם לא רחוקים מהמציאות. רק שחישול תעשייתי מתבצע כמובן עם מכבש הידראולי, ובמקום פטיש יש תבניות עם צורה מדויקת העשויות פלדה קשה. קצה המוט שיהפוך לבורג מלוהט בתהליך חשמלי המכונה אינדוקציה, וכאשר הוא חם, קנה הבורג נילפת לכל אורכו על ידי מלחציים. כעת יורדת על ראש הבורג מכה ראשונה של מכבש שיוצרת בהתחלה פטרייה קצת חסרת צורה. הבורג מועבר לתחנות חישול נוספות, ובכל אחת מהן ראשו חוטף קווצ'ים נוספים שהופכים את הפטרייה לצורת משושה משלמת.

05צריך להוסיף תבריג כמובן, אך כאמור, תהליך של עיבוד שבבי יהיה איטי ויקר. על ידי שימוש במכונות היוצרות תבריג על ידי מעיכה וגלגול  (Thread Rolling) לעומת זאת, תהליך שדומה עד מאוד לדרך שבה הופכים בצק לנקניק ארוך לבייגלה, התבריג פשוט מוטבע בכוח אל תוך הפלדה. גלגלו בין אצבעות של שתי הידיים עיפרון ותקבלו המחשה טובה לאיך המכונה הזו פועלת. אגב, יצירת תבריג בצורה כזו לא רק זולה ומהירה יותר כי אם משפרת משמעותית את החוזק של התבריג כיוון שהמתכת המעוכה שומרת על המבנה הקווי של גבישי הפלדה, בזמן שיצירת תבריג על ידי מחרוקת קוטעת את זרימת החומר ומחלישה את התבריג.

עכשיו, כשאנחנו כבר חצי מומחים לייצור תעשייתי, אפשר לדמיין אינספור אפשרויות למה שאפשר לעשות עם מוט פלדה שמחממים אותו בקצה ומועכים אותו באמצעות תבנית עם צורה מוגדרת ומדויקת. שסתומי המנוע למשל. גם כאן התהליך מתחיל ממוט עגול (אבל מפלדה בעלת תכונות שונות לגמרי), ומספר מעיכות חזקות יוצרות את הפטרייה השטוחה והמוכרת של שסתום המנוע. נגיעה קטנה בשפת הפטרייה עם מכונת השחזה יוצרת את הפאזה המוכרת בזווית של 45 מעלות שמשמשת לאטימה. פשוט. אז למה הם עולים כל כך הרבה?

כי שסתומי מנוע איכותיים עשויים בדך כלל כלל משני חומרים שונים ולפעמים גם שלושה. בקנה השסתום נדרשת פלדה עם תכונות טובות של חוזק למשיכה וסיכוך בתוך מוביל השסתום שבראש המנוע. פטריית השסתום, לעומת זאת, חשופה לטמפרטורות הרבה יותר גבוהות וגם סובלת משחיקה עקב המגע המתמיד שלה עם תושבת השסתום. על ידי תהליך המכונה 'ריתוך חיכוך' אפשר לחבר לפני שלב מעיכת הפטרייה חתיכת מוט קטנה ממתכת איכותית בהרבה – טיטניום למשל. המהדרין מוסיפים מתכת שלישית קשה במיוחד בקצה הקנה כדי לתת באזור הזה קשיות עוד יותר גדולה כנגד דחיפי פתיחת השסתומים. באופן זה אפשר לקבל שסתום שחזק כמו כזה העשוי כולו פלדה, אך שהדסקה שלו קלה הרבה יותר ועמידה בטמפרטורות יותר גבוהות. תהליך הריתוך חיכוך מעניין עד מאוד דווקא בגלל הפשטות שלו. על ידי החזקת מוט אחד נייח בזמן שהשני מסתובב לחוץ כנגדו במהירות גבוהה נוצר חום עצום שמתיך מקומית את המתכות בנקודת המגע. או אז, על ידי עצירה מיידית של המוט המסתובב, הטמפרטורה יורדת ושני החלקים מחוברים כעת ביחד בחיבור מותך ומושלם. השמועה מספרת שהתהליך הומצא דווקא בבריה"מ לשעבר בתקופה של המרוץ הטכנולוגי של המלחמה הקרה. ההרפתקנים שבכם מוזמנים לנסות את התהליך עם מוט פלדה פשוט על גבי חתיכת פח ומקדחה ידנית ביתית בסדנה. פעם או פעמיים זה הצליח לי.

הריתוך שבמרכז הצינור
הריתוך שבמרכז הצינור

ממוטות מלאים אפשר לעבור למוטות חלולים, שיותר נכון לכנות 'צינורות'. אז לא, לא לוקחים מוט מלא מתהליך ערגול המוטות העגולים שמוסבר למעלה וקודחים בו חור ארוך, אבל התהליך כן מתחיל מאותם מוטות ענקיים שיוצאים ממפעלי הפלדה. בתהליך שאנלוגי לחלוטין לזו של מכונה להכנת פסטה שטוחה ביתית, המוט המרובע נמעך כעת בשלבים לסרטי פח דקים של 1 עד 2 מ"מ ומגולגל בתופים ענקיים לשינוע. במפעל הצינורות, הפח המגולגל הרחב נחתך לרצועות דקות, כן, שוב, ממש כמו באותה מכונת פסטה ביתית שמפיקה אטריות שטוחות. בתהליך קווי שגם בו יש שפע תחנות עם גלגלות צורניות, רצועות המתכת הדקות מכופפות לכדי צורה עגולה לחלוטין, כלומר צינור אשר עדיין נותר בו חיתוך לכל אורכו. בתחנה האחרונה בתהליך, מכונת ריתוך חשמלית אוטומטית מרתכת את שתי השפות של הצינור, וכל מה שנותר לעשות זה להשחיז את תפר הריתוך כך שמבחוץ הצינור יהיה חלק ואסתטי. אם אתם משתייכים לגזע החדש של בוני קפה רייסרים אשר באופן טבעי מקצצים את הצינורות של תת השלדה כדי לקבל את המראה הנכון, תוכלו לראות תמיד את הצד הפנימי של תפר הריתוך הזה, אותו כמובן לא שווה לייפייף.

אז אנחנו יודעים כעת לייצר ברגים, שסתומים וצינורות לשלדה. מבוא צנוע לטכנולוגיית הייצור של רכיבים אחרים בטכנוקרט הקרוב. בינתיים אתם יכולים לענות לקטן שמציק שכואב לכם הראש ושישאל את אמא איך עושים אופנוע.

אודות יוסי שווץ

עשוי לעניין אותך

Dual Clutch Transmission

DCT – הגיר האוטומט של הונדה

כיצד עובד הגיר האוטומט של הונדה, ה-DCT? סקירה טכנית ורכיבה על האפריקה טווין DCT שבו מותקן הדור השלישי של המערכת

כתיבת תגובה

Single Sign On provided by vBSSO