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: Jedná se o ocelové nebo mosazné nástroje, které se pohybují po povrchu.
• Vypalovače: leští a zjemňují povrch.
• Lžíce a tyčinky: známé ruční odstřeďování.
• Liší se svou povahou: Tyto nástroje se liší svou povahou, některé jsou ruční a jiné jsou instalovány v robotech.

4. Řezací a ořezávací nástroje

Po vytvoření tvaru lze přebytečný materiál odstranit pomocí řezacího nástroje. Jedná se o nástroje připojené k soustruhu, které se podobají nástrojům na soustružení kovů.

Mají čisté a přesné řezné hrany a jsou výhodné zejména v případech, kdy je třeba vyrobit konkrétní díl o určitém průměru nebo délce.

5. Chlazení a mazání

Maziva se běžně používají k minimalizaci tření a tepla při otáčení. Mohou to být oleje, vosky nebo speciální směsi. Přímá aplikace maziva se provádí v CNC systémech, kde se při dodávání maziva do oblasti tváření používají automatické aplikátory.

V jiných případech se k regulaci teploty při delším otáčení používají ventilátory nebo chladicí systémy.

6. Zařízení pro ohřev za tepla

Pro hluboké tažení nebo u tvrdých slitin může být zapotřebí teplo. Hliník se změkčuje buď plynovými hořáky, nebo indukčním ohřívačem, a poté je kladivem vytvarován do libovolného tvaru bez praskání.

K tomu dochází zejména při spřádání hliníku 6061 nebo silnostěnných polotovarů.

Použití hliníkových rotačních dílů

Rozsah výrobku nebo točené části je v segmentu hliníku velmi široký díky pevnosti materiálu, nízké hmotnosti a také odolnosti proti korozi. Mezi nejvýznamnější oblasti použití patří:

Obrana a letectví

V leteckém a kosmickém průmyslu, kde jsou výkon a hmotnost hlavními faktory, se používají hliníkové rotační díly, díly motorů a palivové nádrže. Jsou velmi vhodné pro letové a kosmické využití díky své bezešvé struktuře a schopnosti odolávat tlaku bez poruchy.

Automobilový průmysl

Aplikace v automobilech zahrnují ozdobné lišty a kola, vysoce výkonné komponenty pro manipulaci se vzduchem a kapalinami a točící se kola. Roztočené díly z lehkých, vysoce pevných materiálů odolných vůči teplu přispívají k úspoře paliva a funkčním otáčkám.

Průmyslové a obchodní produkty

Díly používané v systémech HVAC, v komerčních osvětlovacích zařízeních, zařízeních pro zpracování chemikálií a průmyslových varných nástrojích obvykle používají hliníkové rotační díly. Jsou odolné proti korozi a po slisování si zachovávají svůj tvar, takže mají dlouhou životnost.

Spotřební zboží

Ať už se jedná o luxusní kuchyňské vybavení, jako je mísa na míchání, vysoce kvalitní skříně na reproduktory, nebo dokonce venkovní dekorativní lampy, hliníkové rotační díly jsou součástí našich každodenních výrobků. Patří k těm, které designéři nejvíce upřednostňují, a to především díky jejich estetické kráse a funkčnosti pro výrobce.

Obtíže při odstřeďování hliníkových kovů

Navzdory četným výhodám spojeným s tímto procesem je to jiný příběh. Existují některé případy hliníkových slitin , například ty, které při nedostatečném žíhání a roztočení snadno praskají. Přesnost potřebná k výrobě pásů o stejné tloušťce, zejména napříč složitými tvary, vyžaduje také kvalifikované pracovníky nebo drahé CNC stroje. Také konstrukce spřádaného dílu vyžaduje zvláštní pozornost geometrii dílu; příliš ostrá nebo příliš prudká geometrie může být náročná na úspěšnou výrobu.

Dalším problémem je opotřebení nástrojů. Ačkoli je hliník o něco měkčí než jiné kovy, při neustálém kontaktu mezi nástrojem a materiálem, který je předmětem procesu odstřeďování, vzniká tření. To může v dlouhodobém horizontu vést k opotřebení nástrojů, které může vyžadovat náležitou péči nebo výměnu, aby byla zajištěna kvalita.

Ruční předení vs. CNC předení: Tradice a inovace

V některých řemeslných nebo nízkoprodukčních podmínkách se přednostně používá ruční předení. Ruční předení Řemeslníci specializující se na ruční předení mohou vyrábět komponenty na zakázku, což jsou často jedinečné výrobky nebo malé série s uměleckou hodnotou.

Naopak pro velkosériovou výrobu se nejlépe hodí CNC spřádání. Zajišťuje pravidelnost, opakování a rychlost. Pomocí vysoce vyvinutého softwaru lze naprogramovat a reprodukovat složité geometrie s minimální účastí lidského pracovníka. Vzhledem k automatizaci průmyslových odvětví je CNC zvlákňování novou normou ve velkosériové výrobě tzv. hliníkových zvlákňovaných dílů. 

Typy hliníkových kovů

Hliníkové předení se vyrábí v mnoha variantách; každý typ se používá různými způsoby a k různým účelům. V závislosti na složitosti dílu, tloušťce materiálů a také objemu výroby lze proces upravit.

1. Ruční odstřeďování

Ruční předení je nejběžnějším způsobem tzv. hliníkového předení. Zkušená obsluha při něm může ovládat ruční nářadí, kterým se hliník obtáčí kolem točícího trnu. Je to velmi jemné a vyžaduje to mnoho zkušeností.

Je ideální pro nepraktickou výrobu, jako jsou prototypy, malé série nebo dekorace. Je rychlejší než automatizované procesy, ale má tu výhodu, že design lze přizpůsobit změnám.

2. CNC spřádání (počítačem řízené spřádání)

CNC zvlákňování je moderní proces známý jako zvlákňování hliníku. Zahrnuje počítačem řízené stroje, které formují hliník s extrémní přesností.

Obsluha zadá návrh do stroje prostřednictvím softwaru a stroj provede celý proces tváření automaticky. CNC spřádání je velmi vhodné pro výrobu velkých množství a složitých vzorů. Díky němu je konzistentní, opakovatelné a má krátkou dobu realizace.

3. Střihové odstřeďování

Při stříhání se tloušťka hliníku zmenšuje, protože se tvaruje na trnu. Díl má také tenčí stěnu, ale průměr původního polotovaru zůstává stejný. Tato technika se používá tam, kde je zamýšleným cílem výroba lehkého, ale odolného výrobku. hliníkové odlitky.

Běžně se používá v automobilovém a leteckém průmyslu, kde jsou faktory hmotnosti a pevnosti velmi důležité.

4. Spřádání za tepla

Předení za tepla je proces, při kterém se hliník před předením nebo během předení zahřívá. To usnadňuje tvorbu tvrdých nebo hrubých materiálů, včetně slitiny 6061.

Změkčení hliníku se provádí pomocí hořáku nebo indukčního ohřívače. Tím se eliminuje praskání a zlepšuje se povrchová úprava hlubších nebo složitých konstrukcí, které se běžně označují jako hliníkové předení.

5. Tvarování toku

Průtočné tváření je specializovaná varianta zvlákňování, při níž materiál pod tlakem teče proti trnu, čímž vznikají díly, jejichž stěny mají různou tloušťku. Jedná se o kombinaci procesů zvlákňování a vytlačování.

Lze jej použít při výrobě dlouhých válcových dílů, jako jsou trubky, pláště střel nebo kryty motorů, při použití tzv. hliníkových rotačních dílů.

Úloha Číny ve výrobě hliníkových přediv

Čína je světovou jedničkou na trhu ve výrobě hliníkových kovových přediv. V posledních dvaceti letech vytvořila obrovskou a konkurenceschopnou průmyslovou základnu, která se vyznačuje nízkými výrobními náklady a rostoucím technickým know-how.

Čínsko-globální výrobní centrum

V Číně se nacházejí tisíce firem zabývajících se výrobou kovů a mnohé z nich vyrábějí hliníkové protějšky pro spřádání. Země nabízí řešení prakticky pro všechna průmyslová odvětví: automobilový průmysl, letecký průmysl, elektroniku, kuchyňské nádobí a mnoho dalších, stejně jako dílny tmall a vysoce vybavené továrny s CNC obráběním.

Tato rozsáhlá infrastruktura umožňuje čínským dodavatelům poskytovat rychlé dodací lhůty, hromadnou výrobu a přizpůsobení.

Vybavení a technologie

Různí čínští výrobci hodně investovali do moderních spřádacích strojů, které jsou řízeny CNC. Tyto výrobní dílny si poradí se složitými tvary, vysokou přesností a úzkými tolerancemi.

Díky přístupu k pokročilé úrovni automatizace, robotiky a systémů kontroly kvality lze Čínu považovat za zdroj vysoce kvalitních tzv. algoritmických spřádacích dílů po celém světě.

Efektivita nákladů

Jednou z největších příležitostí pro Čínu je nákladová efektivita. Suroviny, jako je hliník, nepředstavují velký problém a náklady na výrobu jsou ve srovnání se západním světem nižší.

Tato nákladová výhoda umožní zahraničním zákazníkům nakupovat spřádané díly za konkurenceschopné ceny, aniž by byla ohrožena kvalita nebo konzistence.

Vedoucí postavení v oblasti vývozu

Čína je jedním z předních vývozců hliníkových výrobků. Většina velkých podniků ve Spojených státech, Evropě a jihovýchodní Asii je závislá na čínských firmách jak při vytváření prototypů, tak při sériové výrobě.

Zákazníci z oblasti výroby kuchyňského nádobí, stejně jako dodavatelé satelitních komponentů, získávají přesné služby v oblasti spřádání hliníkových kovů v Číně.

Inovace a vývoj

Čína je nyní považována za inovativní sílu doby, ačkoli v minulosti byla známá spíše díky velkosériové výrobě. Poměrně hodně firem má oddělení výzkumu a vývoje, které se zabývá materiálovými vědami, výrobou nástrojů a optimalizací designu.

Vzhledem k rostoucím nárokům na průmysl, který potřebuje levnější a pevnější díly a také detailnější díly, čínští výrobci na tyto požadavky velmi rychle reagují.

Budoucnost a udržitelnost spřádání kovů

Hliník patří mezi kovy, které se na Zemi snadno recyklují. Při spřádání vzniká jen málo odpadu, takže tento proces odpovídá cílům trvale udržitelné výroby. Lze je recyklovat a vyrábět z nich spřádané hliníkové díly, které lze po skončení jejich životnosti recyklovat a které jsou vyrobeny s nízkými náklady z recyklovaného materiálu.

S rostoucím důrazem na ekologicky šetrné činnosti v průmyslu se význam termínu hliníkové předení stále zvyšuje. Kombinace umělé inteligence, automatizace a kontroly kvality založené na datech zpřesňuje a zefektivňuje procesy. Tyto doplňky umožňují výrobcům šetřit peníze, zvyšovat uniformitu komponent a rozšiřovat činnost bez nadměrného vynakládání prostředků.

Závěr

V novém režimu výroby je velmi důležitým procesem spřádání hliníku. Díky své účinnosti, pevnosti a všestrannosti má význam i dlouho po začátcích letectví, až po současné projekty kosmického věku. Spřádání je také efektivní alternativou pro výrobu jakýchkoli domácích dekorativních předmětů nebo vysoce náročných leteckých komponentů.

Možnosti technologie spřádání se každým rokem vyvíjejí. Jednoduchá pravidla jsou však stále stejná: otočit, tlačit, h a tvořit. V těchto jednoduchých krocích se skrývá forma velkého umění, které mění obyčejné kovové kotouče v základní prvky, jež pohánějí náš svět.

Nejčastější dotazy

1. Jaký je kovový spin hliníku?

Při soustružení hliníku se na točícím se soustruhu z plochého kusu hliníku vytvaruje kruhový tvar do podoby disku. Vyrábí hladké a robustní, ale zároveň lehké díly pro různá odvětví.

2. Jaké jsou výhody hliníkového spřádání?

Hladký povrch, minimální odpad, vysoký poměr pevnosti a hmotnosti a nízké náklady na materiál představují některé z výhod procesu známého jako zvlákňování hliníku. Je to dobrý proces při přímé výrobě dlouhotrvajících a symetrických dílů při vysokých rychlostech.

3. Jaké jsou součásti hliníkového spřádání?

Hliníkové rotační díly se používají v letectví, osvětlovací technice, automobilovém průmyslu, kuchyňském nádobí a ve zdravotnictví. Typické jsou kužely, kopule, misky, pouzdra a reflektory.