בעיבוד בלתי שבבי למתכות מעצבים את צורת המוצר המוגמר בלי הפסד חומר גולמי. שיטת העיבוד הבלתי שבבי הקיימת בימינו היא שיטת עיבוד הדומה לזו שהייתה קיימת לפני השיטה של עיבוד שבבי בכלים ובמכונות ובאשר היא פשוטה יותר.
את העיבוד הבלתי שבבי אפשר לסווג לשלוש קטגוריות: עיבוד מתכת במצב נוזלי, עיבוד מתכת בחום, עיבוד מתכת בקור.
עיצוב מתכות במצב נוזלי
עיצוב מתכות במצב נוזלי היה ידוע כבר בימי קדם, ויעידו על כך פסלי מתכת אשר נתגלו בחפירות שחשפו ישובים מן הזמן העתיק.
את רוב המתכות ניתן להתיך ולהביאן למצב נוזלי בשיטה לא מסובכת באמצעות תנורים וחומרי בעירה כמו דלק או חשמל. מתכות שימושיות רבות כמו ברזל, נחושת, אלומיניום ועוד, דלילות – במצב נוזלי – במידה מספקת כדי לצקת אותן לתוך דפוסים מתאימים על-מנת לקבל צורות מסובכות.
קיימות יציקות בדפוסי חול – זוהי שיטה מקובלת יותר ובה משמשת ה תבנית ליציקה חד-פעמית בלבד. ואילו יציקה ב תבניות מתכת הדפוס הוא לשימוש רב פעמי.
יתרונות יציקה בתבניות חול:
1. קל לשמור בהן על הצורה בטמפרטורות גבוהות.
2. קל לעצב באמצעותן צורות גדולות ומסובכות.
3. חול הוא מוליך גרוע של חום ועל-ידי כך הוא שומר על המצב הנוזלי של המתכת בשעת היציקה ומונע התקרשות המתכת.
4. נקבוביות החול מאפשרות יציאת גזים ומונעות היווצרות בועות בחומר.
חסרונות יציקה בתבניות חול:
1. השימוש בהן חד פעמי.
2. שטחי הגופים הנוצקים אינם חלקים ואינם מדויקים.
עיבוד מתכת במצב פלסטי – בחום
עקרונות העיצוב בחום:
1. לחץ חיצוני על ה מתכת, לחץ זה גורם להזזה הדדית של גבישי החומר, מבלי לנתק את הקשר ביניהם.
2. טמפרטורה מתאימה – הנמוכה בכל מקרה מ טמפרטורת ההיתוך – מסייעת לתזוזה נוחה ומהירה יותר של הגבישים בשעת התהליך.
3. המבנה הפנימי משתפר ומוסיף לחוזקו של החומר.
השיטות לעיצוב מתכת במצב פלסטי בחום הם: חישול ו עירגול.
חישול מתכות
חישול הוא תהליך שבו מפעילים כוח, המתקבל ממהלומות פטיש או אמצעי מכני אחר. לעיתים בשיטת זו מחממים את ה מתכת למטה מנקודת ההיתוך על-מנת להקל על העיצוב. ב חישול חופשי מתבצע החישול על סדן המותאם במיוחד לעבודה זו ומשמש כבסיס למתכת המחוממת. נעזרים ב צבתות צורתיות מיוחדות לתפישת ה מתכת החמה ולמתן מכות בצורה הרצויה. השימוש ב פטישים שונים ומיוחדים מאפשר קבלת פני-שטח רצויים.
ב חישול ב מִטְבעות מתבצע ה חישול בדרך-כלל באמצעים מכניים כגון פטישים ו מכבשים. הכוחות הפועלים בתהליך זה גדולים והתהליך עצמו מהיר יותר. שיטה זו מצריכה הכנת מטבעת מ פלדת-מסג המייקרת את התהליך אך מאפשרת שימוש רב פעמי.
ערגול מתכות
עיבוד מתכות בשיטת הערגול נעשה באמצעות זוג גלילים רגילים או צורתיים וכוח מתאים. אפשר לעצב את צורת המתכת מהצורה הגולמית לצורה המסחרית הנדרשת.
תהליך הערגול החם:
1. המתכת הגולמית מחוממת לטמפרטורה מתאימה (מצב בוצקי).
2. מכונת ערגול בעלת גלילים מתאימים לוחצת תוך כדי סיבוב את הגלילים ומשנה את מימדי ה מתכת הגולמית.
3. לאחר פעולות אחדות מתקבל הפח בעובי הרצוי. מספר הפעולות תלוי בעובי הפח וסוג ה מתכת אם קשה או רכה.
4. במקרה של פרופילים, הגלילים הצורתיים הם שמקנים את החתך האחיד לאורכו של המוצר.
עיבוד מתכת במצב פלסטי – בקור
ישנן מספר שיטות לעיצוב במצב מוצק, בקור: כפיפה, פיתול, גזירה, ניקוב, משיכה, לחצנות, שחילה.
כפיפה שיטה זו מקובלת ושימושית לעיצוב גופים קטנים ומתבצעת באמצעות מלחציים, כלי-יד שונים או במתקנים הנקראים מבלטי כפיפה. גופים גדולים כמו פחים גדלי-מימדים ועבים, מעבדים במכונות כפיפה מיוחדות.
פיתול בשיטה זו מסובבים את ה מתכת סביב צירה. על-ידי כך משתנה המבנה הפנימי של ה מתכת ומתקבל חומר חזק יותר וקשה יותר. משתמשים ב שיטה הפיתול להגברת החוזק של חומר הגלם וכן לצרכים דקורטיביים.
גזירה שיטת העיבוד הנפוצה בפחים היא הגזירה. ניתן לבצע את הגזירה גם בקווים ישרים וגם עקומים. הפח ניתן ל גזירה במספריים ידניים או במכונות מיוחדות.
ניקוב הניקוב נמנה עם שיטת הגזירה. זוהי פעולה מהירה יותר מאשר הקדיחה והוא שימושי בעיקר ב פחים דקים. על עיקרון ה ניקוב בנויים גם מבלטי גזירה לסוגיהם המאפשרים לקבל צורות שונות מ פחים ב ייצור המוני.
משיכה עיצוב פלסטי נוסף הוא ה משיכה. אפשר למשוך את ה מתכת לאורכה (צינורות, חוטים) או לעומקה. ה משיכה לאורך מתבצעת דרך מטבעות מיוחדות עד שמתקבל הקוטר המבוקש. מתיחה לעומק של המתכת, שיטה זו מאפשרת עיבוד פלסטי של מוצרים עשויים פח. תהליך הכבישה איטי כי הכוח מושך או לוחץ לאט. אין מקום למכה מהירה. המתיחה לעומק מבוצעת במספר שלבים.
לחצנות שיטה זו מאפשרת עיצוב מתכת במצב קר לצורות תלת-ממדיות, בתנועה סיבובית. שיטת ה לחצנות מוגבלת לפחים דקים בלבד.
התהליך: הדגם ביחד עם הפח בצורת דסקה עגולה, מסתובב במכונה דמוית מחרטה. הלחץ מופעל באמצעות מנוף, שבקצהו כלי מעצב, הלוחץ על דסקת הפח מבלי לפגוע בה. הלחץ מתאים את הדיסקה לצורת הדגם.
שחילה זהו תהליך המתבצע בעיצוב פלסטי באמצעות לחץ שמביא את ה מתכת לזרימה (מבלי שהמתכת במצב נוזלי), על-מנת לקבל את הצורה הדרושה. תהליך שחילת מתכות מאפשר עיצוב של שפורפרות או פרופילים ממתכת המצטיינת בתכונות פלסטיות.