Jediným procesem, který v sobě spojuje obě tyto vlastnosti a navíc je všestranný, je proces zvlákňování hliníku. Přesnost a dlouhá životnost jsou v moderní výrobní sféře nejdůležitější. Tento proces, který je mimo odvětví, která jej používají, málo známý, dokáže díky roztočení hliníkových kotoučů proměnit obyčejné hliníkové kotouče ve složité symetrické formy s pevnou konstrukcí a estetickým vzhledem. Tato technika kombinuje řemeslnou zručnost s technologií a vyrábí díly, které se vyskytují v bytovém vybavení a v leteckém průmyslu, pro spotřební výrobky. 

Díky investicím do kvalifikované pracovní síly, vysoce vyspělého vybavení a ohleduplnosti k životnímu prostředí se průmysl ujišťuje, že spřádání hliníku nejen existuje, ale že bude v příštích letech dokonce prosperovat. Pro inženýry, konstruktéry a výrobce je termín "spřádání hliníkových dílů" tím, co nazývají směsicí staré praxe a nové technologie - je snadné si ho představit, ale těžké ho uvést do chodu.

Tento článek popisuje proces zvlákňování hliníku, jeho výhody, problémy a aplikace a předkládá pádné důkazy o tom, proč se stal klíčovou součástí současné výroby. 

Co je to kovové spřádání?

Tvarování na soustruhu (někdy nazývané také soustružení kovů nebo soustružení na soustruhu) je proces obrábění kovů, při kterém se tvarují duté kruhové prvky, obvykle kovové disky. Jedná se o tváření za studena, tj. kov se při něm netaví, ale pouze tvaruje. Provádí se upnutím kovového kotouče (obvykle nazývaného polotovar) na rotující trn v soustruhu. Polotovar se přitlačuje k rotujícímu trnu (při jeho otáčení), a tak je postupně tvarován nástrojem tak, aby dosáhl daného tvaru.

Symetrické, kruhové nebo kuželové díly, jako jsou kupole, nálevky, reflektory lamp, kuchyňské nádobí a průmyslové díly, se vyrábějí odstřeďováním kovů. Uvedená technika není použitelná pouze pro hliník. Lze ji použít mimo jiné pro nerezovou ocel, měď a mosaz. Nicméně další oblíbenou metodou je tzv. odstřeďování hliníku z kovu, a to díky tomu, že hliník je lehký a odolný vůči korozi a také se s ním snadno pracuje. 

Předení je dvojího druhu:

• Ruční předení je založeno na talentu zručného řemeslníka.
• CNC (Computer Numerical Control) spřádání zahrnuje použití automatizovaných strojů při přesné výrobě a výrobě velkých objemů.

Točení kovů umožňuje konstruktérům a výrobcům vytvářet dokonalé nesvařované a nespojované robustní kusy. Na rozdíl od lisování nebo odlévání se při něm také šetří odpad a náklady na nástroje.

Význam termínu Aluminum Metal Spinning

V nejzákladnější podobě lze odstřeďování hliníku interpretovat jako metodu, při níž se hliníkový polotovar ve tvaru kotouče nebo trubky (jinými slovy, který byl stlučen kladivem) obtáčí kolem trnu nebo formy, aby získal kruhový tvar; to vše se provádí při vysoké rychlosti otáčení. Výsledkem je hladký symetrický tvar, který má podobu zrcadla trnu. Tento postup může být prováděn ručně zkušenou obsluhou nebo na CNC (počítačem číslicově řízených) strojích, kde může být vyžadována vysoká přesnost a opakování.

Tuto techniku si nelze splést s odléváním nebo ražením. Od těchto metod se odstřeďování liší tím, že při něm nedochází k odebírání nebo odřezávání materiálu. Spíše se při něm hliník stáčí zpět do požadovaného tvaru tím, že se na něj vyvíjí stálý tlak, takže nadměrný odpad vede k menšímu množství surovin a konzistentní tloušťce stěn. Díky tomu je odstřeďování hliníku efektivní a zároveň šetrné k životnímu prostředí.

Proces spřádání hliníku

Blízká metoda, která se používá k tvarování hliníku do kulatého symetrického dílu, je známá jako odstřeďování hliníku. Provádí se rychlým otáčením plochého hliníkového kotouče a jeho tvarováním na formě známé jako trn pod tlakem.

1. Příprava materiálu

Prvním krokem je výběr vhodné hliníkové slitiny; nejoblíbenější slitiny jsou 1100, 3003 nebo 6061. Výběr těchto slitin je založen na pružnosti, pevnosti a odolnosti proti korozi. Kusy hliníku se odebírají v kulatých kusech podle požadovaného tvaru pro konečnou úpravu.

2. Příprava a montáž slepého vzorku

Soustruh je upnut na hliníkový kotouč. Je zde také upevněn trn požadovaného tvaru. Kotouč je pevně uchycen tak, aby nedocházelo k jeho pohybu při otáčení.

3. Spuštění spinu

Hliníkový kotouč se otáčí kolem soustruhu velkou rychlostí. Otáčející se kov je pak přitlačován tvářecím nástrojem a postupně manévrován proti trnu pod ním, až je nakonec přitlačen do tvaru trnu.

4. Postupné tvarování

Hliník se postupně zplošťuje a nástroj se používá v několika průchodech. Tím se zabrání trhání, vrásnění nebo nestejnoměrné tloušťce. Každým průchodem se kov dále posouvá do konečného tvaru.

5. Volitelné vytápění

Většina předení hliníku se provádí za studena, i když u složitějších nebo silnějších předmětů lze použít teplo. Tím se hliník stává zranitelným, takže je nutné vánkem promíchat s (kokosovým) mlékem, aby se hliník vyhladil na ohyb.

6. Ozdobné a dokončovací práce

Po dokončení formy se odstraní další materiál po obvodu. Průřez může být také obroušen nebo upraven tak, aby působil dokončenějším dojmem, nebo dokonce opatřen dodatečnou ochranou.

7. Kontrola kvality a inspekce

Díl je zobrazen po roztočení. Změří se a zkontroluje se, zda není povrch vadný. Pouze kusy, které odpovídají všem požadavkům, se použijí nebo se dodatečně sestaví.

Použité materiály

Materiál používaný při výrobě hliníkového kovu je velmi důležitý. Správná hliníková slitina pomáhá vytvořit dobrý tvar, kdy je možné díl vytvořit, aniž by musel prasknout, roztrhnout se nebo se oslabit.

1. 1100 Hliník

Jedná se o nejslabší komerčně používanou slitinu hliníku. Jedná se o téměř čistý hliník, který se vyznačuje vynikající tvářitelností. Je ideální, pokud jde o nízké tvary a díly, které nepotřebují výjimečnou pevnost. Je dekorativní, a proto se používá k výrobě hladkých dokončovacích dílů a kuchyňského vybavení.

2. Hliník 3003

Slitina 3003 se běžně používá v procesu hliníkového spřádání díky kombinaci pevnosti a tvarovatelnosti. Obsahuje mangan, který zvyšuje odolnost, aniž by snižoval tažnost. Je běžným zdrojem materiálu pro výrobu reflektorů světla, střešních krytin a dalších stavebních materiálů.

3. Hliník 5052

Tato slitina je pevnější a vykazuje vysokou odolnost proti korozi, zejména v mořském prostředí. Není tak snadno tvarovatelná jako 1100 nebo 3003, ale našla uplatnění v náročnějších aplikacích, kde je pevnost dílů problémem.

4. Hliník 6061

Dobré mechanické vlastnosti má slitina 6061, která je tepelně zpracovatelná. Ve srovnání s 1100 nebo 3003 je mnohem pevnější a tvrdší. Je vhodná pro letecký, automobilový a konstrukční průmysl, přičemž její využití je ideální při výrobě rotačních dílů z hliníku. Díky své tvrdosti však může být zahříván a spřádán.

5. Speciální slitiny hliníku

Vysoce výkonné slitiny. Vlastní slitiny hliníku lze použít ve vysoce výkonných aplikacích, například v obranném nebo kosmickém průmyslu. Jedná se o všechny konstrukční materiály, které musí být pevné, lehké nebo teplotně závislé.

Kovy ve spřádání kovů

Při spřádání kovů se používají různé druhy kovů. Liší se pevností, hmotností a tvarovatelností v závislosti na požadovaném výrobku.

Hliník

Mezi nejčastěji spřádané kovy patří hliník. Nepodléhá korozi, je lehký a lze jej snadno tvarovat. Hliníkové spřádání kovů je běžné v kuchyňském nádobí, na leteckém trhu a v osvětlovací technice.

Nerezová ocel

Je to silný a odolný kov. Je méně využitelný než hliník, ale používá se k výrobě potravinářských zařízení, zdravotnických materiálů a trvanlivých součástek.

Měď

Měď je snadno roztočitelná. Běžně se používá v ozdobných předmětech a elektrických součástkách. Konečný výrobek vypadá čistě a leskle.

Mosazné

Mosaz se točí a používá se v uměleckých a hudebních výrobcích. Někdy se používá místo hliníkových rotačních dílů, aby získala špičkový vzhled.

Uhlíková ocel

Uhlíková ocel je robustní a levná, ale k otáčení vyžaduje další sílu. Nachází uplatnění u průmyslového zboží, ale ne v běžném použití jako "hliníkové točení".

Titan

Spřádání titanu a exotických kovů se provádí pro potřeby leteckého průmyslu a zdravotnictví. Jejich výroba je náročnější a dražší.

Tzv. hliníkové předivo zůstává oblíbenou alternativou ve většině průmyslových odvětví, a to vzhledem k jeho nízké hmotnosti a snadné obrobitelnosti.

Výhody spřádání hliníkových kovů

Výhody volby metody výroby komponentů, které mají být vyrobeny pomocí metody zvlákňování hliníku, jsou mnohé:

1. Výkon a dlouhá životnost

Točené díly se rovněž vyrábějí po částech a jsou temperované a pevnější díky pracovnímu kalení, které se aktivuje při lisování hliníku. Díky tomu je kov odolnější vůči únavě a deformacím.

2. Bezešvá konstrukce

Spřádáním se vyrábějí bezešvé výrobky, které mají přidanou hodnotu pro průmyslová odvětví, která potřebují vzduchotěsné nebo vodotěsné výrobky, jako je letecký, automobilový a potravinářský průmysl.

3. Nákladová efektivita

Je tomu tak proto, že při spřádání nedochází k odstraňování materiálu, ale k jeho přetváření, a proto vzniká minimum odpadů. Tím se nejen snižují náklady na suroviny, ale také se snižuje dopad na životní prostředí.

4. Všestrannost

Procesem hliníkového zvlákňování je možné vytvářet nejrůznější formy s velkou přesností. Ať už se jedná o velkou satelitní anténu nebo malé světlo ve tvaru kopule, postup lze přizpůsobit různým tvarům.

5. Estetická hodnota

Točený hliník má jedinečný vzhled a může být aktivně leštěný nebo kartáčovaný. Díky tomu je oblíbený ve spotřebitelských aplikacích, kde záleží na vzhledu, jako je stínítko lampy, kuchyňské nádobí a nábytkové komponenty. 

Použité nástroje

Výsledek tzv. hliníkové kovové spřádání je určeno vhodnými nástroji pro tvarování, podepření a dokonce i pro konečnou úpravu hliníku. Tyto nástroje se liší o automatizaci, zda jsou automatizované, nebo ne.

1. Třmeny

Tvarování hliníku se provádí na trnu. Jedná se o vnitřní tvar konečného kusu. Trny se nejčastěji vyrábějí z kalené oceli nebo hliníku, v případě krátkých sérií dokonce ze dřeva.

Přesné obráběné trny jsou vyžadovány při operacích CNC, které mají zajistit opakovatelné a přesné výsledky.

2. Soustruhy

Prvním strojem, který roztočí a podepře hliníkový kotouč, je soustruh. Ten také drží trn a opěrku nástroje. Rozlišují se dvě široké kategorie:

• Ruční soustruhy: ručně ovládané, běžně zkušenými operátory v zakázkové nebo malosériové výrobě.
• CNC soustruhy: mohou být řízeny počítačem, a proto se používají v hromadné výrobě a při výrobě vysoce přesných součástí.

3. Tvářecí nástroje

Točící nástroje přitlačují hliník k točícímu se trnu a vytvářejí tvar. Budou k dispozici v různých profilech, které vytvářejí výrazné křivky a kontury.

Mezi nejčastější patří:

• Válečky: They are either steel or brass tools that run on the surface.
• Burnishers: they polish and fine the surface.
• Spoons and sticks: the known manual spinning means.
• Differ in nature: These tools differ in nature, with some being hand-held and others being installed in robots.

4. Řezací a ořezávací nástroje

After the shape has been made, one can remove excess material by using a cutting instrument. These are the tools attached to the lathe, and they are like metal turning tools.

They have clean, accurate cut edges and are particularly beneficial when a particular part needs to be made in a specific diameter or length.

5. Chlazení a mazání

Lubricants are commonly used to minimize friction and heat when spinning. These can be oils, waxes, or special compounds. The direct application of lubrication is done in CNC systems, where automated applicators are used in delivering the lubricant to the forming area.

Fans or cooling systems are, in other instances, used to control temperature when there is extended spinning.

6. Zařízení pro ohřev za tepla

Heat may be required to deep-draw or in hard alloys. Aluminum is softened either with gas torches or by an induction heater, then hammered to form it into any shape without cracking.

This particularly occurs in spinning processes that deal with 6061 aluminum or heavy-walled blanks.

Použití hliníkových rotačních dílů

The scope of the product or the spinning part is very wide in the aluminum segment owing to the strength of the material, light weight, and also the corrosion resistance. Some of the most outstanding areas of applications include the following:

Obrana a letectví

Nose cones, engine parts, and fuel tanks in the aerospace industry, where performance and weight are major factors, use aluminum spinning parts. They are very suitable for flight and space utilization due to their seamless structure and the capacity to resist pressurization without failure.

Automobilový průmysl

Applications in cars include furnishing decorative trims and wheels, high-performance air and fluid handling components, and spinning wheels. The spun parts of lightweight, high-strength resistant to heat contribute to fuel economy and functional spins.

Průmyslové a obchodní produkty

The parts used in HVAC systems, in commercial lighting equipment, chemical processing equipment, and industrial cooking tools typically use aluminum spinning parts. They are resistant to corrosion and remain in shape after being pressed, thus having a long service life.

Spotřební zboží

Whether there is fancy kitchen equipment such as a mixing bowl, high-quality loudspeaker cases, and even outdoor decorative lamps, the aluminum spinning parts are incorporated into our everyday products. They are one of the most preferred by the designers, mainly due to their aesthetic beauty and functionality for the manufacturers.

Obtíže při odstřeďování hliníkových kovů

Despite the numerous benefits associated with the process, it is another story. There are some cases of aluminum alloys , such as those that crack easily when not annealed enough and spun. The accuracy needed to make strips with the same amount of thickness, especially across complicated shapes, also requires skilled workers or expensive CNC machines. Also, the design of a spinning part requires particular attention to part geometry; geometry that is too sharp or too abrupt can be challenging to successfully manufacture.

The other problem is that of tool wear. Although aluminum is slightly softer than other metals, friction arises when there is constant contact between the tool and the material which are under the spinning process. This may, in the long run, wear out the tooling and may need proper care or replacement to ensure quality is maintained.

Ruční předení vs. CNC předení: Tradice a inovace

In some craftsmanship or low production conditions, manual spinning is preferentially adopted. Manual spinning Craftsmen specialising in manual spinning can manufacture made-to-order components, which are frequently unique products or small batches with artistic merit.

The CNC spinning, on the contrary, is best suited for large-scale production. It provides regularity, repetition, and fastness. Using highly developed software, the complicated geometries may be programmed and reproduced with the minimum participation of a human worker. With industries being automated, CNC spinning is the new normal in high-volume production of so-called aluminum spinning parts. 

Typy hliníkových kovů

Aluminum metal spinning comes in many varieties; each type is used in different ways and to fulfill various purposes. Depending on the complexity of the part, the thickness of the materials, as well as the volume of production, the process can be modified.

1. Ruční odstřeďování

Hand spinning is the most conventional practice of so-called aluminum spinning. During this, experienced operators can control hand tools to pound aluminum around a spinning mandrel. It is highly delicate and it demands much experience.

It is perfect for impractical productions, like prototypes or small batches, or decorations. It is faster than automated processes, but has the advantage that the design can be adapted to change.

2. CNC spřádání (počítačem řízené spřádání)

CNC spinning is a modern process known as aluminum metal spinning. It involves computer-operated machineries that form the aluminum with extreme precision.

The design is fed into the machine by the operator via software, and the machine does the whole forming process automatically. CNC spinning is very suitable for producing large quantities and intricate designs. It makes it consistent, repeatable, and has a short turnaround time.

3. Střihové odstřeďování

During shear spinning, the aluminum is reduced in thickness as it is being shaped over the mandrel. The part also has a thinner wall, but the same diameter of the original blank is maintained. This technique applies where the intended objective is to manufacture light yet durable aluminum spinning castings.

It finds common application in the automotive industry and the aerospace industry, where the factors of weight and strength are of high importance.

4. Spřádání za tepla

Hot spinning is a process where heating of the aluminum is done before or during the spinning. This facilitates the formation of hard or coarse materials, including 6061 alloy.

The softening of the aluminum is done through a torch or an induction heater. This eliminates cracking and enhances the surface finish of deeper or complex designs of what is commonly known as aluminum spinning.

5. Tvarování toku

Flow forming is a dedicated variant of spinning in which the material is pressurized into flowing against the mandrel, creating parts whose walls have different thicknesses. It intermarries the processes of spinning and extrusion.

It can be applied in the creation of long cylindrical pieces such as tubes, missile casings, or motor housings in the use of so-called aluminum spinning parts.

Úloha Číny ve výrobě hliníkových přediv

China is a market leader in the manufacturing of aluminum metal spinning in the world. In the past twenty years, it has established a huge and competitive industrial base that has been characterized by low costs of production and growing technical know-how.

Čínsko-globální výrobní centrum

Thousands of metal fabrication firms can be found in China, and many of them produce aluminum counterparts in the spinning application. The country has solutions to virtually any industry: automotive manufacturing, aerospace, electronics, cookware, and many others, as well as tmall workshops and highly-equipped CNC-machined factories.

This vast Infrastructure enables the Chinese suppliers to provide speedy turnaround times, mass production, and customization.

Vybavení a technologie

Various Chinese manufacturers have invested a lot in modern spinning machines that are controlled by CNC. These fabrication shops can deal with intricate shapes, high accuracy, and narrow tolerances.

And having access to the advanced level of automation, robotics, and quality control systems, China can be considered the source of high-quality the so-called algorithm spinning parts all around the world.

Efektivita nákladů

Cost-effectiveness is one of the greatest opportunities for China. Raw materials such as aluminum do not pose much of a problem, and the cost of manufacturing is lower compared to that in the Western world.

Such a cost advantage will enable foreign customers to purchase spun parts at competitive prices, without compromising quality or consistency.

Vedoucí postavení v oblasti vývozu

China is one of the leading exporters of spun products of aluminum. Most of the major businesses in the United States, Europe, and Southeast Asia depend on Chinese firms both in creating prototypes and for mass production.

Clients in manufacturing industries of cookware, as well as satellite suppliers of components, get their precision services in aluminum metal spinning in China.

Inovace a vývoj

China is now being recognized as an innovative force of the times, though they have been known more for volume production in the past. Quite a number of firms have an R&D department involved with material sciences, tooling, and design optimization.

With increased demands on industries needing cheaper and stronger, as well as more detailed parts, the Chinese manufacturers are very quick to respond to such demands.

Budoucnost a udržitelnost spřádání kovů

Aluminum is among the metals that are easily recycled on Earth. There is little waste in the spinning process, so this process fits sustainability manufacturing objectives. They can be recycled to produce spun aluminum parts that can be recycled at the end of their life span, built at low cost using recycled material.

With an increasing focus on environmentally friendly activities by industries, the importance of the term aluminum metal spinning keeps increasing. The combination of Artificial intelligence, automation, and data-based quality control is making processes more precise and efficient. These additions are enabling manufacturers to save money, enhance component uniformity, and expand activity without overextending.

Závěr

Aluminum metal spinning has been a very important process in the new regime of manufacturing. The efficiency, strength, and versatility have made it relevant even long after the early days of aviation, to the present space age projects. Spinning is also an effective alternative to making any type of home decorative item or highly exacting aerospace components.

The opportunities of spinning technology keep developing every year. The simple rules, however, are still the same: turn, push,h, and form. Hiding in those simple steps, there is the form of great art which turns ordinary metal discs into basic elements that drive our world.

Nejčastější dotazy

1. Jaký je kovový spin hliníku?

Aluminum metal spinning involves a spinning lathe to form a round shape on a flat piece of aluminum into a disk. It manufactures smooth and robust yet lightweight parts for different sectors.

2. Jaké jsou výhody hliníkového spřádání?

Smooth finish, minimal waste, high strength-to-weight ratio, and low material cost represent some of the advantages of the process known as aluminum spinning. It makes a good process when making long-lasting and symmetrical parts straightforwardly and at high speeds.

3. Jaké jsou součásti hliníkového spřádání?

The application of Aluminum spinning parts energizes aerospace, lighting, automotive, cookware, and medical applications. Typical ones are cones, domes, bowls, housings, and reflectors.