En enkelt prosess som inkorporerer disse to egenskapene, i tillegg til å være allsidig, er prosessen med å spinne aluminiummetall. Nøyaktighet og lang levetid er avgjørende i moderne produksjon. Prosessen er lite anerkjent utenfor de bransjene som bruker den, men den kan forvandle enkle aluminiumsskiver til kompliserte symmetriske former med strukturell styrke og estetikk gjennom spinning av skivene. Teknikken kombinerer håndverk med teknologi, og produserer deler som finnes i møbler til hjemmet og i romfartsprodukter til forbrukerprodukter. 

Med investeringer i kvalifisert arbeidskraft, høyt utviklet utstyr og miljøbevissthet forsikrer industrien seg om at spinning av aluminium ikke bare eksisterer, men også vil blomstre i årene som kommer. For ingeniører, designere og produsenter er begrepet aluminiumspinning det de kaller en blanding av gammel praksis og ny teknologi - det er lett å konseptualisere, men vanskelig å sette i gang.

Denne artikkelen beskriver aluminiummetallspinneprosessen, fordelene, utfordringene og bruksområdene, og presenterer sterke bevis på hvorfor den har blitt en viktig del av moderne produksjon. 

Hva er metallspinning?

Spinnforming (noen ganger kalt metallspinning eller spinndreining) er en metallbearbeidingsprosess for å forme hule, runde emner, vanligvis metallskiver. Det er en kaldformingsprosess, dvs. at metallet ikke smeltes, men bare formes. Det gjøres ved å spenne fast en metallskive (vanligvis kalt et emne) på en roterende dorn i en dreiebenk. Emnet presses mot den roterende dornen (mens den snurrer), og formes dermed gradvis av verktøyet for å oppnå en gitt form.

Symmetriske, sirkulære eller koniske deler som kupler, trakter, lampereflektorer, kokekar og industrielle deler lages ved hjelp av metallspinning. Denne teknikken kan ikke bare brukes på aluminium. Den kan passe til rustfritt stål, kobber, messing og andre metaller. En annen populær metode kalles aluminiumsspinning, fordi aluminium er lett og korrosjonsbestandig, og dessuten enkelt å arbeide med. 

Spinning er av to typer:

• Manuell spinning er basert på en dyktig håndverkers talent.
• CNC-spinning (Computer Numerical Control) innebærer bruk av automatiserte maskiner i presisjonsproduksjon og produksjon av store volumer.

Metallspinning gjør det mulig for designere og produsenter å skape perfekte, robuste deler som ikke er sveiset eller sammenføyd. Det har også vist seg at det sparer avfall og verktøyutgifter i motsetning til stansing eller støping.

Betydningen av begrepet Aluminium Metal Spinning

Aluminiummetallspinning kan i sin mest grunnleggende form tolkes som en metode for å hamre eller komprimere et aluminiumsemne i form av en skive eller et rør (eller med andre ord, det som har blitt slått med hammer) rundt en dorn eller form, for å gi det sin sirkulære form; alt dette gjøres med høy rotasjonshastighet. Resultatet er en jevn og symmetrisk form som speiler doren. Dette kan utføres manuelt av en erfaren operatør eller ved hjelp av CNC-maskiner (computer numerical control), der høy presisjon og repetisjon kan være påkrevd.

Denne teknikken må ikke forveksles med støping eller stempling. Spinning skiller seg fra disse metodene ved at de ikke innebærer fjerning eller bortskjæring av materiale. Snarere ruller det aluminiumet tilbake til ønsket form ved å legge konstant trykk på det slik at overdreven avfall resulterer i færre råvarer og jevn veggtykkelse. Det er dette som gjør aluminiummetallspinning både effektivt og miljøvennlig.

Aluminiumsspinneprosessen

En nær metode som brukes for å forme aluminium til en rund symmetrisk del, kalles aluminiumspinning. Det gjøres ved å dreie en flat skive av aluminium raskt og forme den på en form kjent som en dorn under trykk.

1. Forberedelse av materiale

Det første trinnet er å velge riktig aluminiumslegering. De mest populære legeringene er 1100, 3003 eller 6061. Valget av disse legeringene er basert på fleksibilitet, styrke og korrosjonsbestandighet. Aluminiumsstykkene tas i runde biter i henhold til ønsket etterbehandlingsform.

2. Klargjøring og montering av emnet

En dreiebenk er fastspent på aluminiumsskiven. Det er også montert en dorn med ønsket form. Skiven holdes fast slik at den ikke beveger seg under dreieprosessen.

3. Lanseringen av spinnet

Aluminiumsskiven roterer rundt dreiebenken med stor hastighet. Det roterende metallet presses deretter av et formverktøy og manøvreres gradvis mot dornen under til det til slutt er presset til formen på dornen.

4. Etappevis formgivning

Aluminiumet flates ut gradvis, og verktøyet brukes i flere omganger. På denne måten unngår man rifter, rynker eller ujevn tykkelse. For hver gang presses metallet ytterligere inn i sin endelige form.

5. Valgfri oppvarming

Flertallet av spinning av aluminiumspinning er kaldt, selv om det på vanskeligere eller tykkere gjenstander kan brukes varme. Dette gjør aluminiumet sårbart, så det er nødvendig å briste for å blande seg med (kokosnøtt) melk for å glatte ut aluminiumet for å bøye seg.

6. Trim og etterbehandling

Når formen er ferdig, fjernes ekstra materiale på omkretsen. Snittet kan også slipes eller slipes slik at det får et mer ferdig utseende, eller til og med få ekstra beskyttelse.

7. Kvalitetskontroll og inspeksjon

Delen blir sett på etter spinning. De måles, og overflaten kontrolleres for defekter. Bare deler som oppfyller alle krav går videre til bruk eller ytterligere montering.

Materialer som brukes

Materialet som brukes i aluminiummetallspinneprosessen er veldig viktig. Den riktige aluminiumslegeringen bidrar til å skape en god form der delen er i stand til å bli skapt uten å måtte sprekke, rive opp eller svekke seg selv.

1. 1100 Aluminium

Dette er den svakeste aluminiumslegeringen som brukes kommersielt. Det er nesten ren aluminium, noe som kjennetegnes av suveren formbarhet. Den er ideell når det gjelder lave former og deler som ikke trenger eksepsjonell styrke. Den er dekorativ og brukes derfor til å lage glatte etterbehandlingsstykker og kokeutstyr.

2. 3003 Aluminium

Legering 3003 brukes ofte i prosessen med aluminiumspinning på grunn av kombinasjonen av styrke/formbarhet. Den inneholder mangan som forbedrer holdbarheten uten at det går på bekostning av formbarheten. Det er en vanlig materialkilde i reflektorer for lys, taktekking og andre byggematerialer.

3. 5052 aluminium

Denne legeringen er sterkere og har god korrosjonsbestandighet, særlig i marine miljøer. Den er ikke like lett å forme som 1100 eller 3003, men har blitt brukt i hardere bruksområder der delstyrke er et problem.

4. 6061 Aluminium

En legering som har gode mekaniske egenskaper er 6061, som er varmebehandlingsbar. Den er mye sterkere og hardere sammenlignet med 1100 eller 3003. Den egner seg godt til romfart, bilindustri og strukturelle bruksområder, og den er ideell til å spinne deler laget av aluminium. Det kan imidlertid varmes opp og spinnes på grunn av sin hardhet.

5. Spesiallegeringer av aluminium

Legeringer med høy ytelse. Tilpassede legeringer av aluminium kan brukes i applikasjoner med høy ytelse, for eksempel i forsvars- eller romfartsindustrien. Dette er alle konstruerte materialer som må være sterke, lette eller temperaturrelaterte.

Metaller i metallspinning

Det finnes ulike typer metall i metallspinning. De varierer i styrke, vekt og formbarhet, avhengig av hvilket produkt som kreves.

Aluminium

De vanligste spunnet metallene er aluminium. Det er ikke korrosivt, lett og kan enkelt formes. Aluminiummetallspinning er vanlig i kokekar, romfartsmarkedet og belysning.

Rustfritt stål

Det er et kraftig og motstandsdyktig metall. Det er mindre anvendelig enn aluminium, men brukes til å produsere matvareutstyr, medisinske materialer og varige komponenter.

Kobber

Kobber er lett å spinne. Det brukes ofte i prydgjenstander og elektriske deler. Sluttproduktet fremstår rent og skinnende.

Messing

Messing er spunnet og brukes i kunst- og musikkprodukter. Noen ganger brukes det i stedet for aluminiumsdeler for å gi et eksklusivt utseende.

Karbonstål

Karbonstål er robust og billig, men krever ekstra kraft for å dreie. Det brukes på industrivarer, men er ikke like vanlig som "aluminiumspinning".

Titan

Spinning av titan og eksotiske metaller gjøres for romfart og medisinske krav. Det er vanskeligere å lage dem og dyrere.

Den såkalte aluminiumspinningen er fortsatt et favorittelternativ blant de fleste bransjer, med tanke på den lave vekten og den enkle bearbeidbarheten.

Fordeler med aluminiumsspinning av metall

Fordelene med å velge metoden for fabrikasjon av komponenter som skal lages ved bruk av metoden for spinning av aluminiummetall er mange:

1. Kraft og lang levetid

De spunnede delene produseres også i deler og er temperert sterkere på grunn av arbeidsherdingen som aktiveres når aluminiumet presses. Det gjør metallet mer motstandsdyktig mot utmatting og deformasjon.

2. Sømløs konstruksjon

Spinning produserer sømløse produkter som gir merverdi til industrier som trenger luft- eller vanntette produkter, for eksempel fly-, bil- og næringsmiddelindustrien.

3. Kostnadseffektivitet

Dette skyldes at spinning ikke fjerner materiale, men omformer det, og dermed blir det minimalt med avfall. Dette bidrar ikke bare til å redusere råvarekostnadene, men også til å redusere miljøpåvirkningen.

4. Allsidighet

Ved hjelp av aluminiumspinning er det mulig å lage et stort utvalg av former med høy presisjon. Enten det dreier seg om en stor parabolantenne eller en liten, kuppelformet lampe, kan prosessen tilpasses ulike former.

5. Estetisk verdi

Spunnet aluminium har et unikt utseende og kan være aktivt polert eller børstet når det gjelder utseende. Dette har gjort det populært i forbrukerapplikasjoner der utseendet er viktig, som lampeskjermer, kjøkkenutstyr og møbelkomponenter. 

Verktøy som brukes

Resultatet av den såkalte aluminium metallspinning bestemmes av de riktige verktøyene som er involvert i å forme og støtte, og til og med etterbehandle aluminiumet. Disse instrumentene er forskjellige med hensyn til om de er automatiserte eller ikke.

1. Mandreller

Formingen av aluminiumet gjøres over en dorn. Det er den innvendige formen på det endelige stykket. Dornene er ofte laget av herdet stål eller aluminium, eller til og med tre hvis det er snakk om en kort serie.

Presisjonsbearbeidede dorner er påkrevd i CNC-operasjoner som skal gi repeterbare og nøyaktige resultater.

2. Spinnende dreiebenker

Den første maskinen som spinner og støtter aluminiumsskiven, er en dreiebenk. Den holder også dornen og verktøystøtten. Den kommer i to brede kategorier:

• Manuelle dreiebenker: hånddrevet, vanligvis av erfarne operatører i enten tilpasset eller liten produksjon.
• CNC-spinnende dreiebenker: kan datastyres og dermed brukes til masseproduksjon og komponenter med høy presisjon.

3. Formingsverktøy

Spinneverktøyene presser aluminiumet mot en spinndorn for å forme formen. De vil være tilgjengelige i forskjellige profiler, noe som gir tydelige kurver og konturer.

De vanligste er:

• Ruller: Det er enten stål- eller messingverktøy som går på overflaten.
• Burnishers: de polerer og finpusser overflaten.
• Skjeer og pinner: de kjente manuelle spinnemidlene.
• Forskjellige i naturen: Disse verktøyene er av ulik art. Noen er håndholdte, mens andre er installert i roboter.

4. Verktøy for skjæring og trimming

Etter at formen er laget, kan man fjerne overflødig materiale ved hjelp av et skjæreinstrument. Dette er verktøyene som er festet til dreiebenken, og de er som dreieverktøy i metall.

De har rene, nøyaktige skjærekanter og er spesielt fordelaktige når en bestemt del må lages i en bestemt diameter eller lengde.

5. Verktøy for kjøling og smøring

Smøremidler brukes ofte for å minimere friksjon og varme når man spinner. Dette kan være oljer, voks eller spesielle forbindelser. Direkte påføring av smøremidler gjøres i CNC-systemer, der automatiserte applikatorer brukes til å levere smøremiddelet til formingsområdet.

I andre tilfeller brukes vifter eller kjølesystemer for å regulere temperaturen når det snurres over lengre tid.

6. Utstyr for varmespinnende oppvarming

Varme kan være nødvendig for å dyptrekke eller i harde legeringer. Aluminium mykes opp enten med gassbrennere eller en induksjonsvarmer, og hamres deretter for å forme det til en hvilken som helst form uten å sprekke.

Dette skjer spesielt i spinneprosesser som håndterer 6061-aluminium eller tungveggede emner.

Bruksområder for spinnende deler av aluminium

Omfanget av produktet eller den spinnende delen er veldig bredt i aluminiumssegmentet på grunn av materialets styrke, lette vekt og også korrosjonsbestandighet. Noen av de mest fremragende bruksområdene inkluderer følgende:

Forsvar og romfart

I romfartsindustrien, der ytelse og vekt er viktige faktorer, brukes aluminiumsdeler i nesekegler, motordeler og drivstofftanker. De er svært godt egnet for fly- og romfart på grunn av den sømløse strukturen og evnen til å motstå trykksetting uten å svikte.

Bilindustrien

Bruksområder i biler omfatter dekorlister og hjul, høytytende luft- og væskehåndteringskomponenter og spinnende hjul. De spunnede delene er lette, høyfaste og motstandsdyktige mot varme, noe som bidrar til drivstofføkonomi og funksjonelle spinn.

Industrielle og kommersielle produkter

Delene som brukes i HVAC-systemer, i kommersielt belysningsutstyr, kjemisk prosessutstyr og industrielle kokeverktøy, bruker vanligvis aluminiumsdeler. De er motstandsdyktige mot korrosjon og holder seg i form etter å ha blitt presset, og har dermed lang levetid.

Forbruksvarer

Enten det er fancy kjøkkenutstyr som en miksebolle, høyttalerkasser av høy kvalitet og til og med utendørs dekorative lamper, er aluminiumsspinndelene innlemmet i våre daglige produkter. De er en av de mest foretrukne av designerne, hovedsakelig på grunn av deres estetiske skjønnhet og funksjonalitet for produsentene.

Vanskeligheter ved spinning av aluminiummetall

Til tross for de mange fordelene som er forbundet med prosessen, er det en annen historie. Det finnes noen tilfeller av aluminiumslegeringer som lett sprekker når de ikke er glødet nok og spunnet. Nøyaktigheten som trengs for å lage strimler med samme tykkelse, spesielt i kompliserte former, krever også fagarbeidere eller dyre CNC-maskiner. Dessuten krever utformingen av en spinnende del spesiell oppmerksomhet på delgeometrien; geometri som er for skarp eller for brå, kan være utfordrende å produsere.

Det andre problemet er slitasje på verktøyet. Selv om aluminium er litt mykere enn andre metaller, oppstår det friksjon når det er konstant kontakt mellom verktøyet og materialet som er under spinningsprosessen. Dette kan på sikt føre til slitasje på verktøyet, og det kan være nødvendig å vedlikeholde eller skifte det ut for å sikre at kvaliteten opprettholdes.

Manuell spinning vs. CNC-spinning: Tradisjon og innovasjon

I enkelte håndverksbedrifter eller ved lav produksjon er manuell spinning å foretrekke. Manuell spinning Håndverkere som spesialiserer seg på manuell spinning, kan produsere komponenter på bestilling, som ofte er unike produkter eller små serier med kunstnerisk verdi.

CNC-spinning er derimot best egnet for produksjon i stor skala. Det gir regelmessighet, repetisjon og hurtighet. Ved hjelp av høyt utviklet programvare kan kompliserte geometrier programmeres og reproduseres med et minimum av menneskelig medvirkning. I takt med at industrien automatiseres, er CNC-spinning den nye normalen i høyvolumproduksjon av såkalte aluminiumsdeler. 

Typer av aluminiummetallspinning

Aluminiummetallspinning kommer i mange varianter; hver type brukes på forskjellige måter og for å oppfylle forskjellige formål. Avhengig av delens kompleksitet, tykkelsen på materialene, samt produksjonsvolumet, kan prosessen modifiseres.

1. Manuell spinning

Håndspinning er den mest konvensjonelle metoden for såkalt aluminiumspinning. Her kan erfarne operatører styre håndverktøy for å banke aluminium rundt en spinndorn. Det er svært delikat og krever mye erfaring.

Den er perfekt for upraktiske produksjoner, som prototyper, små serier eller dekorasjoner. Den er raskere enn automatiserte prosesser, men har den fordelen at designet kan tilpasses endringer.

2. CNC-spinning (datastyrt numerisk kontrollert spinning)

CNC-spinning er en moderne prosess kjent som aluminiummetallspinning. Den involverer datastyrte maskiner som former aluminium med ekstrem presisjon.

Designet mates inn i maskinen av operatøren via programvare, og maskinen utfører hele formingsprosessen automatisk. CNC-spinning er svært godt egnet for produksjon av store mengder og intrikate design. Det gjør det konsekvent, repeterbart og har kort behandlingstid.

3. Skjærspinning

Under skjærspinning reduseres tykkelsen på aluminiumet etter hvert som det formes over dornen. Delen får også en tynnere vegg, men samme diameter som det opprinnelige emnet opprettholdes. Denne teknikken kan brukes når målet er å produsere lette, men holdbare spinning av aluminiumsstøpegods.

Den brukes ofte i bilindustrien og romfartsindustrien, der vekt og styrke er av stor betydning.

4. Varmspinning

Varmspinning er en prosess der aluminiumet varmes opp før eller under spinningen. Dette gjør det lettere å danne harde eller grove materialer, inkludert 6061-legeringen.

Mykgjøringen av aluminiumet gjøres ved hjelp av en fakkel eller en induksjonsvarmer. Dette eliminerer sprekkdannelser og forbedrer overflatefinishen på dypere eller komplekse konstruksjoner av det som ofte kalles aluminiumspinning.

5. Flytforming

Flytforming er en egen variant av spinning der materialet presses til å flyte mot dornen, noe som skaper deler med vegger av ulik tykkelse. Det er en blanding av spinning og ekstrudering.

Det kan brukes til å lage lange sylindriske deler som rør, missilhus eller motorhus ved bruk av såkalte aluminiumspinndeler.

Kinas rolle i produksjon av aluminiumspinnerier

Kina er markedsleder i verden når det gjelder produksjon av aluminiummetallspinner. I løpet av de siste tjue årene har landet etablert en enorm og konkurransedyktig industribase som kjennetegnes av lave produksjonskostnader og økende teknisk kunnskap.

Kinesisk-globalt produksjonssenter

Det finnes tusenvis av metallfabrikker i Kina, og mange av dem produserer aluminiumsdeler til spinning. Landet har løsninger for praktisk talt alle bransjer: bilproduksjon, romfart, elektronikk, kokekar og mange andre, i tillegg til tmall-verksteder og høyt utstyrte CNC-maskinerte fabrikker.

Denne omfattende infrastrukturen gjør det mulig for de kinesiske leverandørene å tilby raske leveringstider, masseproduksjon og kundetilpasning.

Utstyr og teknologi

Flere kinesiske produsenter har investert mye i moderne spinnemaskiner som styres av CNC. Disse verkstedene kan håndtere intrikate former, høy nøyaktighet og smale toleranser.

Og med tilgang til avansert automatisering, robotteknologi og kvalitetskontrollsystemer kan Kina betraktes som kilden til såkalte algoritmespinnende deler av høy kvalitet over hele verden.

Kostnadseffektivitet

Kostnadseffektivitet er en av de største mulighetene for Kina. Råvarer som aluminium utgjør ikke noe stort problem, og produksjonskostnadene er lavere enn i den vestlige verden.

En slik kostnadsfordel vil gjøre det mulig for utenlandske kunder å kjøpe spunnede deler til konkurransedyktige priser, uten at det går på bekostning av kvalitet eller konsistens.

Eksportledelse

Kina er en av de ledende eksportørene av spunne produkter av aluminium. De fleste store bedrifter i USA, Europa og Sørøst-Asia er avhengige av kinesiske bedrifter både når det gjelder å lage prototyper og masseproduksjon.

Kunder innen produksjon av kokekar, samt satellittleverandører av komponenter, får sine presisjonstjenester innen aluminiummetallspinning i Kina.

Innovasjon og utvikling

Kina blir nå anerkjent som en innovativ kraft i tiden, selv om de tidligere har vært mer kjent for volumproduksjon. En rekke bedrifter har en FoU-avdeling som arbeider med materialvitenskap, verktøy og designoptimalisering.

Med økte krav til industrien om billigere, sterkere og mer detaljerte deler, er de kinesiske produsentene svært raske til å svare på slike krav.

Fremtiden og bærekraftig metallspinning

Aluminium er blant de metallene som er lett å resirkulere på jorden. Det er lite avfall i spinneprosessen, så denne prosessen passer godt med målene for bærekraftig produksjon. De kan resirkuleres for å produsere deler av spunnet aluminium som kan resirkuleres etter endt levetid, og som kan bygges til en lav kostnad ved hjelp av resirkulert materiale.

Med et økende fokus på miljøvennlige aktiviteter i industrien, øker betydningen av begrepet aluminiummetallspinning stadig. Kombinasjonen av kunstig intelligens, automatisering og databasert kvalitetskontroll gjør prosessene mer presise og effektive. Disse tilleggene gjør det mulig for produsentene å spare penger, forbedre komponentens ensartethet og utvide aktiviteten uten å overbelaste.

Konklusjon

Aluminiumspinning har vært en svært viktig prosess i det nye produksjonsregimet. Effektiviteten, styrken og allsidigheten har gjort den relevant selv lenge etter luftfartens tidlige dager, til dagens romalderprosjekter. Spinning er også et effektivt alternativ til å lage alle typer dekorative gjenstander til hjemmet eller svært krevende romfartskomponenter.

Spinnteknologiens muligheter utvikler seg for hvert år. De enkle reglene er imidlertid fortsatt de samme: snu, skyv, h, og form. I disse enkle trinnene skjuler det seg stor kunst som forvandler vanlige metallskiver til grunnleggende elementer som driver vår verden.

Vanlige spørsmål

1. Hva er metallspinning av aluminium?

Aluminiumsspinning innebærer at en dreiebenk former en rund form på et flatt stykke aluminium til en skive. Den produserer glatte og robuste, men likevel lette deler for ulike sektorer.

2. Hva er fordelene med aluminiumspinning?

Jevn finish, minimalt med avfall, høyt styrke/vekt-forhold og lave materialkostnader er noen av fordelene med prosessen som kalles aluminiumspinning. Det er en god prosess når man skal lage langvarige og symmetriske deler på en enkel måte og i høye hastigheter.

3. Hva er spinningkomponentene i aluminium?

Bruken av aluminiumsdeler gir energi til romfart, belysning, bilindustri, kokekar og medisinske applikasjoner. Typiske er kjegler, kupler, boller, hus og reflektorer.