ריתוך ברזל נחשב לאחד מאבני היסוד באומנות המתכת המודרנית והשפעתו על התעשייה היא מכרעת. תהליך הריתוך, המאפשר לחבר יחדיו שני חלקים מברזל על ידי הפעלת חום ולחץ עזים, הפך לטכניקה בסיסית בתחומי הבנייה וענפי הייצור השונים.

ריתוך ביתי יעיל של חלקי ברזל יכול לחסוך לכם זמן וכסף, אבל הוא לא נטול אתגרים. ריתוך שגוי עלול לגרום לסדקים או לנזקים אחרים. אם אתם עומדים לרתך כמה חלקי ברזל קריטיים, ייתכן שעדיף להפקיד את המלאכה בידיו המנוסות של רתך מקצועי שיוכל להבטיח לכם תוצאה מוצלחת.

באופן כללי, כל רתכת, כולל רתכת לברזל, אמורה לחבר שני חלקי מתכת כדי להפוך אותם למקשה אחת.

אבל לפני שנעסוק בריתוך ברזל עצמו, למשל כדי לתקן מעקה למדרגות פנים מברזל, בואו להכיר את ההבדלים בין סוגי הברזל: ברזל חשיל (Wrought iron), ברזל יצוק (Cast iron) וברזל רקיע (Ductile המכונה גם Nodular או כדורי).

ריתוך ברזל – עבור אלו יישומים הוא שימושי?

כאשר רוצים לחבר שני רכיבי ברזל האחד לשני, פשוט מרתכים אותם. בין אם מדובר בריתוך ברזל כדי לבנות סורגים למרפסת או שער לחצר – חלק מתהליך הבנייה יהיה כרוך בריתוך ברזל.

ריתוך ברזל שימושי עבור יישומים רבים ושונים, כגון:

• פרויקטים בבנייה: ריתוך ברזל משמש לבניית גשרים, בניינים רבי קומות ותשתיות אחרות.
• ייצור: ריתוך ברזל משמש ליצירת פריטים שונים, כגון ציוד תעשייתי או רכיבים למכוניות.
• תיקונים: ריתוך ברזל מאפשר לתקן פריטי מתכת שבורים, כגון: גדרות, שערים או חלקי מכונות.
• עבודות אמנות וקישוטים: ריתוך ברזל מאפשר לבעלי המלאכה ולאומנים ליצור עבודות, כמו מעקות דקורטיביים, ריהוט בהזמנה אישית או פסלים ממתכת.
• ייצור מותאם אישית: ריתוך ברזל מאפשר ליצור פריטי מתכת מיוחדים שאינם זמינים בשוק באופן מסחרי.

למה לבחור בריתוך ברזל?

כדי ליצור מפרקים חזקים, עמידים שיכולים לעמוד בעומסים כבדים ובתנאים מאתגרים. מפרק ברזל מרותך כהלכה עשוי להיות יותר חזק מהמתכת הבסיסית עצמה. יתרונות אלה הופכים את ריתוך הברזל לשימושי ביותר עבור יישומים שבהם הבטחת השלמות המבנית היא חיונית ביותר.

4 כללי הברזל להבטחת ריתוך בטוח, יעיל ואיכותי

כדי להשיג תוצאות טובות ובטוחות יש להקפיד על 4 כללים מרכזיים: כללים בטיחותיים, פרטים טכניים, פרטים פרוצדורליים וכללים הקשורים לתכונות הברזל.

כללי בטיחות

ההכנות הנדרשות כדי לוודא מלאכת ריתוך בטוחה לחלוטין:

• להקפיד על לבוש מגן מתאים לעבודת ריתוך, כולל:
• קסדת ריתוך תקנית
• כפפות עמידות לחום
• ביגוד לא דליק
• מגפי בטיחות
• לרתך באזור מאוורר כדי למנוע אפשרות לשאיפת אדים מזיקים.
• לוודא שיש מטף כיבוי בקרבת מקום, ולסלק מאזור העבודה כל חומר דליק שנמצא בו.
• להיות מודעים לבטיחות החשמל בעת השימוש בציוד ריתוך קשת.

כללים טכניים

דברים שצריך להכין לפני שניגשים למלאכת הריתוך עצמה:

• לפני הריתוך נקו היטב את המתכת והסירו ממנה כל חלודה, שמן, צבע ומזהמים אחרים.
• לתהליך הריתוך עצמו השתמשו בחומר המילוי הנכון, המתאים להרכב המתכת הבסיסית.
• שימו לב שהגדרות הזרם והמתח מתאימות לעובי הברזל.
• שימו לב לבקרת כניסת החום למניעת עיוותים.
• חלקי ברזל עבים יותר יש לחמם מראש, כדי למנוע היווצרות של סדקים.
• כדי לשמור על תכונות מכניות נדרשות, יש לשמור על קצבי קירור מתאימים.

מטרת הגלוון להגן מפני חלודה, אבל השאלה היא מה עדיף, ריתוך לפני גלוון או ההפך?

• ריתוך לפני גלוון נחשב לאפשרות המומלצת. הליך זה מאפשר בדיקה קפדנית של איכות הריתוך, מציע הליך בטוח יותר שמבטל את האדים המסוכנים שנוצרים בהליך של ריתוך אחרי גלוון, מציע גם שלמות מבנית והגנה מיטבית מפני קורוזיה.
• ריתוך אחרי גלוון מומלץ במקרים מסוימים, כמו תיקונים או שינויים קלים. עם זאת, אפשר, לדוגמה, לרתך סורגים שכבר עברו גלוון, ואחר כך לגלוון שוב את נקודות הריתוך. הליך זה הוא מאתגר יותר, כרוך בייצור אדים רעילים ומציע הגנה חלשה יותר מפני קורוזיה.

כללים פרוצדורליים

דברים שצריך לשים לב אליהם כדי להבטיח עבודת ריתוך מושלמת:

• לפני שאתם מתחילים במלאכת הריתוך עצמה, קבעו היטב את חלקי הברזל שאתם עומדים לרתך, כדי למנוע מהם תזוזה.
• השתמשו בחלקי ברזל שעוצבו בהתאמה ליישום הספציפי שלהם.
• השתמשו בטכניקת ריתוך נכונה, כולל זווית תנועה נכונה ומהירות מתאימה.
• שלטו היטב בבריכת הריתוך כדי להבטיח את מלוא החדירה והאיחוי.
• לאחר השלמת עבודת הריתוך, הסירו סיגים מהאזור המרותך ובדקו את איכות הריתוך ביסודיות.

כללים הנוגעים לתכונות הברזל

תנו את הדעת על השפעת תכונות הברזל על עבודת הריתוך שלכם:

• שקלו את תכולת הפחמן בברזל. קחו בחשבון שפחמן גבוה יותר דורש חימום או קירור זהירים יותר.
• כשאתם מתכננים את גישת הריתוך המתאימה ביותר, קחו בחשבון את התכונות הספציפיות של חומר הברזל בפרויקט הריתוך שלכם.
• עקבו אחרי בעיות פוטנציאליות הקשורות למתכות, כמו שבירה באזור המושפע מהחום.
• בעת הצורך, החלו בהליך שנועד לטיפול ׳לאחר-ריתוך בחום׳, כדי להקל על המתחים.

שיטות יעילות לריתוך ברזל

יש כמה שיטות יעילות לריתוך ברזל, כשלכול אחת יתרונות מסוימים שיכולים להתאים לדרישות הפרויקט שלכם. הנה שלוש שיטות מרכזיות:

ריתוך אלקטרודה: ריתוך זה משתמש באלקטרודה שהיא מוט ברזל רציף עם ציפוי מתכתי ונקרא: SMAW (Shielded Metal Arc Welding). מדובר בשיטה נפוצה ורב-תכליתית לריתוך ברזל שמתאימה מאוד לתנאי חוץ, לחומרים חלודים או מלוכלכים מאוד, ואידיאלית לריתוך של מתכות עבות וחזקות במיוחד ושל מבני ברזל חזקים (כמו שערים). שיטת ריתוך זו דורשת מיומנות רבה יותר מאשר השיטות האחרות.

ריתוך מיג – MIG (Metal Inert Gas): ריתוך MIG משתמש באלקטרודה שהיא סליל ברזל רציף וגז מגן CO₂.

ריתוך טיג – TIG (Tungsten Inert Gas): ריתוך TIG משתמש באלקטרודה שהיא סליל ברזל רציף וגז מגן ארגון.

לגבי שתי שיטות הריתוך, MIG וTIG:

• בשתיהן קצב השקיעה מהיר יותר מאשר בזה של ריתוך המוט.
• הריתוך נקי יותר וכולל פחות סיגים.
• הריתוך עובד היטב בסביבות ייצור, אבל לא אידיאלי לריתוך בחוץ כי הרוח משפיעה על גז המגן.
• שתי השיטות עדיפות לריתוך חומרים דקים ועדינים יותר.
• השימוש בריתוך TIG דורש בדרך כלל מיומנות רבה יותר.

מהם ההבדלים בין סוגי הברזל השונים?

ברזל חשיל

ברזל חשיל מורכב בעיקר מברזל ומכמויות קטנות (2%-1%) של סיגים נוספים. ברזל חשיל מכיל פחות פחמן מהברזל היצוק ולכן הוא רך וגמיש יותר. מלאכת הייצור של חלקים מברזל חשיל נעשית על ידי נפח, המחמם את הברזל שוב ושוב ומשתמש בכלים כדי ליצור מהברזל את הצורה המבוקשת. ברזל חשיל מאופיין במראה הסיבי שלו.

ברזל יצוק

ברזל יצוק עשוי מסגסוגת המכילה פחמן בשיעור של 4%-2% בתוספת כמויות קטנות של סיליקון ומנגן, ולפעמים גם תוספות אחרות כמו גופרית וזרחן. בשל תכולת הפחמן הגבוהה יותר בברזל היצוק, מתכת זו קשוחה מאוד, לא ניתן לכופף, למתוח או להכות בה, כפי שעושה הנפח, כדי ליצור ממנה צורה מסוימת, כי הברזל פשוט יישבר. בעוד שהפלדה תפסה במקרים רבים את מקומו הברזל היצוק בעולם הבנייה, עדיין מתכת זו נותרה פופולרית עבור ייצור מוצרים בעלי צורות מורכבות שקל יותר לצקת מאשר לייצר במכונה. לעומת הפלדה, נקודת ההתכה של הברזל היצוק נמוכה יותר והוא מגיב פחות לעובש.

ברזל רקיע

ברזל רקיע הוא סגסוגת חדשה יחסית הכולל מיקרו-מבנה ייחודי שבו הגרפיט הוא כדורי. בשל תכולת הפחמן הגבוהה יותר בברזל רקיע לעומת הברזל היצוק, הוא מאופיין ברמה גבוהה של חוזק, גמישות ועמידות, כך שאפשר לכופף ולעקם אותו מבלי שיישבר.

איך מתחילים?

כשמדובר בריתוך למתחילים המתבצע בבית, חשוב מאוד להבין את השלבים הנדרשים לייצור חלקי ברזל המרותכים ביעילות.

לפני שאתם מתחילים לרתך וליצור בעצמכם מאחז יד מברזל או לתקן מעקה ברזל, הנה ארבעה שלבים מרכזיים שבהם יש לנקוט לפני שמתחילים:

לזהות את סגסוגת הברזל

ברזל יצוק, לדוגמה, שייך למשפחה של סגסוגות ברזל-פחמן. תכולת הפחמן הגבוהה בסגסוגת זו מעניקה לברזל היצוק את הקשיות המאפיינת אותו. יחד עם זאת, קשיות זו באה על חשבון הגמישות של החומר, והיא משפיעה על היכולת שלו לספוג לחצים מבלי להישבר.

ריתוך ברזל  כרוך בכמה מחזורי חימום וקירור הגורמים להתרחבות ולהתכווצות הברזל, שמצדם גורמים למתיחה של החומר. כאשר מחממים ברזל יצוק הוא לא נמתח או מתעקם אלא נסדק. אמנם, קשה לרתך ברזל יצוק מבלי לסדוק אותו, אבל ניתן לשפר מאפיין זה על ידי הוספת סגסוגות שונות למתכת.

יש סגסוגות ברזל יצוק שקל יותר לרתך אותן מאחרות. לדוגמה:

• ברזל יצוק לבן, נחשב בדרך כלל כבלתי ניתן לריתוך בגלל המיקרו-מבנה שלו.
• ברזל יציקה אפור קל יותר לריתוך מברזל יצוק לבן. עם זאת, הוא עדיין מהווה אתגר לרתכים, כי פתיתי הגרפיט שבתוכו יכולים לחדור לבריכת הריתוך ולגרום להתפרקות מתכת הריתוך.
• ברזל רקיע (כמו גם Nodular iron או Malleable iron), הוא פחות שביר בגלל מבנה הפחמן הכדורי שלו הנוצר בתהליכי ייצור ייחודיים.

הדרך הטובה לקבוע את סוג הברזל שלכם היא לבדוק את המפרט המקורי. בדיקה בחנות יכולה להיעשות על ידי התבוננות בברזל:

• ברזל אפור נראה אפור לאורך נקודות השבר, בגלל הגרפיט הכלול במיקרו-מבנה שלו.
• ברזל לבן נראה לבן יותר לאורך השבר, בגלל שהוא מכיל צמנט.
• צבעו של ברזל רקיע (Ductile iron), הוא לבן למדי לאורך נקודות השבר וקל יותר לריתוך.
• למרבה הצער, בדיקת נקודות השבר שימושית רק אם אתם יודעים שמדובר בברזל אפור או לבן, שהן הצורות המסורתיות יותר של ברזל יצוק וגם הנפוצות יותר בסוגים מסוימים של מוצרים.
• אפשר לנסות לקבוע את סוג הברזל גם על ידי ׳בדיקת הניצוץ״, כמו הניצוץ שיוצרת אבן משחזת.

לנקות את יציקת הברזל ביסודיות

כל יציקת ברזל חייבת להיות מוכנה כראוי לפני הריתוך עצמו. כלומר אם אתם רוצים לתקן מעקה למדרגות חוץ מברזל, נקו היטב את אזור הריתוך כדי להבטיח תוצאה טובה.

לבחור מראש את טמפרטורת החום

כל סוגי הברזל היצוק פגיעים להיווצרות סדקים תחת לחץ. בקרת החום היא אחד הגורמים החשובים ביותר שיכול למנוע סדקים. לריתוך הברזל יש שלושה שלבים חשובים:

• חימום מוקדם (פרה-חימום)
• הכנסת חום נמוך
• קירור איטי

בקרת החום מאפשרת לשלוט על המידה שבה המתכת תתרחב ותתכווץ באותו קצב, כדי למנוע היווצרות של סדקים. באופן כללי,

• שיטות הריתוך המשתמשות בטמפרטורה גבוהה יותר דורשות חימום מוקדם בטמפרטורה גבוהה יותר. כאשר חימום מוקדם מתאים אינו אפשרי, האסטרטגיה הטובה ביותר היא למזער את כניסת החום.
• קצב הקירור משפיע ישירות על הלחצים המופעלים על הריתוך, כאשר:
• קירור מהיר גורם להתכווצות וליצירת סדקים
• קירור איטי מפחית התקשות והתכווצות

לבחור את טכניקת הריתוך המתאימה

טכניקת הריתוך צריכה להיבחר על סמך התאמתה לסגסוגת הברזל היצוק שרוצים לרתך. תהליכי הריתוך הנפוצים ביותר הם:

• ריתוך סטיק (Stick), הידוע גם בשם ריתוך קשת מתכת מוגנת - MMA (Manual Metal Arc) .
• ריתוך אוקסי אצטילן (Oxy acetylene) , שיטת ריתוך שלא משתמשת בקשת שנוצרת על ידי זרם אלא מספקת אנרגיה לריתוך.
• ריתוך הלחמה (Braze welding), שיטה נפוצה בשל השפעתה המינימלית על המתכת הבסיסית עצמה.

סוגי רתכות שזמינים בשוק

הנה כמה דוגמאות לסוגי רתכות המיוצרות על ידי חברת  JASIC Technology Co. Ltd. מותג מהימן ברמה עולמית, המספק ציוד ריתוך ברמה איכותית ושואף למצוינות המוּנָעת על ידי פריצות דרך טכנולוגיות שיוכלו לספק את צרכי הריתוך השונים של הלקוחות:

• רתכת אינוורטר – ARC 200, עם טכנולוגיית IGBT. עקב מחירה הנמוך יחסית של רתכת זו, היא עשויה להתאים הן כרתכת ביתית והן כרתכת למתחילים.

• רתכת ארגון TIG – 200 Amp  DC. עם רכיב IGBT עוצמתי ו-PCB יחיד לשיפור היעילות והתחזוקה.
  
• רתכת ארגון TIG –  AC / DC 200 P. עם פתרון טכנולוגי נייד לעבודות ריתוך של מגוון חומרים, כולל פליז, פלדה או אינקונל (Inconel).
  
• רתכת MIG – 200 Amp אלקטרודות. רתכת קומפקטית ויעילה, המציעה ביצועי ריתוך מעולים עבור ריתוכי MIG / MMA, עם יכולת לנהל מספר תהליכים.
  
  
• רתכת TIG – AC / DC  315 Amp אינוורטר. רתכת מומלצת קלה וניידת, המתאימה לריתוך מגוון חומרים.
  
  
• רתכת ארגון TIG – AC / DC  315 Amp, עם רדיאטור ועגלה, מתאימה לריתוך חומרים שונים, כולל אלומיניום, פלדה ופליז.