En enda process som innehåller de två av dessa egenskaper, förutom att den är mångsidig, är processen för aluminiummetallspinning. Noggrannhet och lång livslängd är av största vikt i den moderna tillverkningsvärlden. Processen är föga känd utanför de industrier som använder den och kan förvandla vanliga aluminiumskivor till komplicerade symmetriska former av strukturell styrka och estetik genom att snurra skivorna. Tekniken kombinerar hantverk med teknik och producerar delar som finns i heminredning och flyg- och rymdarbete för konsumentprodukter. 

Med investeringar i kvalificerad arbetskraft, högutvecklad utrustning och miljömedvetenhet försäkrar sig industrierna om att spinning av aluminium inte bara existerar utan även kommer att blomstra under de kommande åren. För ingenjörer, konstruktörer och tillverkare är termen aluminiumsnurrande delar vad de kallar en blandning av gammal praxis och ny teknik - det är lätt att konceptualisera, men svårt att komma igång.

Den här artikeln beskriver aluminiummetallspinningsprocessen, fördelarna, utmaningarna och tillämpningarna och presenterar starka bevis för varför den har blivit en viktig del av modern tillverkning. 

Vad är metallspinning?

Snurrformning (ibland kallat metallsvarvning eller svarvning) är en metallbearbetningsprocess för att forma ihåliga runda detaljer, vanligtvis metallskivor. Det är en kallformningsprocess, d.v.s. metallen smälts inte utan formas bara. Det görs genom att en metallskiva (vanligtvis kallad ett ämne) spänns fast på en roterande dorn i en svarv. Ett ämne pressas mot den roterande dornen (när den snurrar) och formas på så sätt gradvis av verktyget för att uppnå en given form.

Symmetriska, cirkulära eller koniska delar som kupoler, trattar, lampreflektorer, kokkärl och industriella delar tillverkas genom metallsvarvning. Den givna tekniken är inte bara tillämplig på aluminium. Den kan passa rostfritt stål, koppar, mässing, bland andra metaller. Ändå kallas en annan populär metod aluminiummetallspinning på grund av det faktum att aluminium är lätt och korrosionsbeständigt, liksom lätt att arbeta med. 

Det finns två typer av spinning:

• Manuell spinning är baserad på en skicklig hantverkares talang.
• CNC-spinning (Computer Numerical Control) innebär att automatiserade maskiner används för precisionsproduktion och produktion av stora volymer.

Metallsvarvning gör det möjligt för konstruktörer och tillverkare att skapa perfekta, robusta detaljer som inte är svetsade eller sammanfogade. Det har också visat sig att det sparar avfall och verktygskostnader i motsats till stansning eller gjutning.

Betydelsen av termen Aluminium Metal Spinning

Aluminiummetallsvarvning i sin mest grundläggande form kan tolkas som en metod för att hamra eller komprimera ett aluminiumämne i form av en skiva eller ett rör (eller med andra ord, det som har slagits på ett hammarmanér) runt en dorn eller form, för att ge det dess cirkulära form; allt detta görs vid en hög rotationshastighet. Resultatet blir en slät symmetrisk form som är en spegelbild av dornen. Detta kan utföras manuellt av en erfaren operatör eller med CNC-maskiner (Computer Numerical Control), där hög precision och upprepning kan krävas.

Denna teknik är inte att förväxla med gjutning eller stansning. Spinning skiljer sig från dessa metoder genom att de inte innebär att material tas bort eller skärs bort. Snarare rullar den aluminiumet tillbaka till önskad form genom att sätta konstant tryck på det så att överdrivet avfall resulterar i färre råvaror och jämn väggtjocklek. Det är detta som gör aluminiummetallsvarvning både effektiv och miljövänlig.

Aluminiumspinningsprocess

En nära metod som används för att forma aluminium till en rund symmetrisk del är känd som aluminiumsnurrning. Det görs genom att vrida en platt skiva av aluminium snabbt och forma den på en form som kallas en dorn under tryck.

1. Förberedelse av material

Det första steget är att välja lämplig aluminiumlegering; de mest populära legeringarna är 1100, 3003 eller 6061. Valet av dessa legeringar baseras på flexibilitet, styrka och korrosionsbeständighet. Delar av aluminiumet tas i runda bitar enligt önskad efterbehandlingsform.

2. Förberedelse och montering av det obearbetade ämnet

En svarv är fastspänd på aluminiumskivan. Det finns också en montering av en dorn med önskad form. Skivan hålls fast så att den inte rör sig under svarvningsprocessen.

3. Lanseringen av Spin

Aluminiumskivan roterar runt svarven med höga hastigheter. Den snurrande metallen pressas sedan av ett formverktyg och manövreras gradvis mot dornet nedanför tills den slutligen har pressats till dornets form.

4. Stegvis formning

Aluminiumet plattas ut gradvis och verktyget används i flera omgångar. På så sätt undviks rivning, skrynkling eller ojämn tjocklek. Vid varje passering pressas metallen ytterligare till sin slutliga form.

5. Valfri uppvärmning

Majoriteten av snurrning av aluminiumsnurrning är kall, men på svårare eller tjockare föremål kan värme användas. Detta gör aluminiumet sårbart, så det är nödvändigt att brisa för att blanda sig med (kokosnöt) mjölken för att jämna ut aluminiumet för att böja.

6. Trim och ytbehandling

När formen är klar avlägsnas ytterligare material på omkretsen. Sektionen kan också slipas eller på annat sätt få ett mer färdigt utseende eller till och med ett extra skydd.

7. Kvalitetskontroll och inspektion

Delen betraktas efter centrifugering. De mäts och ytan kontrolleras med avseende på defekter. Endast delar som uppfyller alla krav går vidare till användning eller ytterligare montering.

Använda material

Materialet som används i aluminiummetallspinnningsprocessen är mycket viktigt. Den korrekta aluminiumlegeringen hjälper till att skapa en bra form där delen kan skapas utan att behöva spricka, riva upp eller försvaga sig själv.

1. 1100 Aluminium

Detta är den svagaste kommersiellt använda aluminiumlegeringen. Den är nästan ren aluminium, vilket kännetecknas av enastående formbarhet. Den är idealisk när det gäller låga former och delar som inte behöver exceptionell styrka. Den är dekorativ och används därför för att tillverka släta ytbehandlingar och köksutrustning.

2. 3003 Aluminium

Legering 3003 används ofta i processen för aluminiumspinning på grund av kombinationen av styrka / formbarhet. Den innehåller mangan som förbättrar hållbarheten utan att kompromissa med formbarheten. Det är en vanlig materialkälla i ljusreflektorer, takbeläggningar och andra byggnadsmaterial.

3. 5052 Aluminium

Denna legering är starkare och uppvisar stor korrosionsbeständighet, särskilt i marina miljöer. Legeringen är inte lika lätt att forma som 1100 eller 3003, men den har använts i hårdare applikationer där hållfastheten är ett problem.

4. 6061 Aluminium

En legering som har goda mekaniska egenskaper är 6061, som är värmebehandlingsbar. Den är mycket starkare och hårdare jämfört med 1100 eller 3003. Den är lämplig för flyg-, fordons- och strukturella applikationer, med dess användningsområden som den perfekta för att snurra delar av aluminium. Det kan dock värmas upp och spinnas på grund av sin hårdhet.

5. Speciallegeringar av aluminium

Högpresterande legeringar. Speciallegeringar av aluminium kan användas i högpresterande applikationer, t.ex. inom försvars- eller rymdindustrin. Dessa är alla konstruerade material, som måste vara starka, lätta eller temperaturrelaterade.

Metaller i metallsvarvningen

Det finns olika sorters metall i metallsvarvning. De skiljer sig åt i styrka, vikt och formbarhet, beroende på vilken produkt som krävs.

Aluminium

De vanligaste spunna metallerna är aluminium. Den är icke-frätande, lätt och kan enkelt formas. Aluminiummetallspinning är vanligt i köksredskap, flygmarknaden och belysning.

Rostfritt stål

Det är en kraftfull och motståndskraftig metall. Den är mindre användbar än aluminium men används för att tillverka livsmedelsutrustning, medicinska material och varaktiga komponenter.

Koppar

Koppar är lätt att spinna. Den används vanligen i prydnadsföremål och elektriska delar. Slutprodukten ser ren och glänsande ut.

Mässing

Mässing är spunnet och används i konst- och musikprodukter. Ibland används den i stället för aluminiumdelar för att ge ett mer avancerat utseende.

Kolstål

Kolstål är robust och billigt, men kräver extra kraft för att snurra. Det används på industrivaror, men är inte lika vanligt som "aluminiumsvarvning".

Titan

Spinning av titan och exotiska metaller görs för flyg- och rymdindustrin och medicinska krav. Det är svårare att skapa dem och dyra.

Den så kallade aluminiumspinningen är fortfarande ett favoritalternativ bland de flesta industrier, med tanke på dess lätta vikt och enkla bearbetbarhet.

Fördelar med aluminiummetallspinning

Fördelarna med att välja metoden för tillverkning av komponenter som ska tillverkas genom användning av metoden för aluminiummetallspinning är många:

1. Kraft och lång livslängd

De spunna delarna tillverkas också i delar och är temperamentsmässigt starkare på grund av den arbetshärdning som aktiveras när aluminiumet pressas. Det gör metallen mer motståndskraftig mot utmattning och deformation.

2. Sömlös konstruktion

Genom spinning tillverkas sömlösa produkter som ger mervärde till industrier som behöver luft- eller vattentäta produkter, till exempel flyg-, fordons- och livsmedelsindustrin.

3. Kostnadseffektivitet

Detta beror på att spinning inte avlägsnar material utan omformar det, och därmed uppstår minimalt med avfall. Detta leder inte bara till lägre kostnader för råmaterial utan också till lägre miljöpåverkan.

4. Mångsidighet

Genom att använda processen för aluminiumsnurrning är det möjligt att skapa en mängd olika former med stor precision. Oavsett om det handlar om en stor parabolantenn eller en liten kupolformad lampa kan processen anpassas till olika former.

5. Estetiskt värde

Spunnen aluminium har ett unikt utseende och kan aktivt poleras eller borstas när det gäller utseende. Detta har gjort att det är populärt i konsumentapplikationer där det ser ut som en lampskärm, köksredskap och möbelkomponenter. 

Verktyg som används

Resultatet av den så kallade aluminium metall spinning bestäms av de verktyg som används för att forma, stödja och till och med efterbehandla aluminiumet. Dessa instrument skiljer sig åt när det gäller automatisering eller om de är automatiserade eller inte.

1. Spindlar

Formningen av aluminiumet görs över en dorn. Det är den inre formen på den slutliga delen. Dornen tillverkas oftast i härdat stål eller aluminium, eller till och med i trä om det rör sig om en kort serie.

Precisionsbearbetade spindlar krävs i CNC-operationer som ska ge repeterbara och exakta resultat.

2. Snurrande svarvar

Den första maskinen som snurrar och stöder aluminiumskivan är en svarv. Den håller också dornen och verktygsstödet. Den finns i två breda kategorier:

• Manuella svarvar: handmanövrerade, vanligen av erfarna operatörer i antingen anpassad eller liten produktion.
• CNC-svarvar för snurrning: kan vara datorstyrda och därmed användas för massproduktion och komponenter med hög precision.

3. Formningsverktyg

Snurrverktygen pressar aluminiumet mot snurrdornen för att forma formen. De kommer att finnas i olika profiler, vilket ger distinkta kurvor och konturer.

De vanligaste är:

• Rullar: Det är antingen stål- eller mässingsverktyg som körs på ytan.
• Burnishers: de polerar och finjusterar ytan.
• Skedar och pinnar: de kända manuella centrifugeringsmetoderna.
• Skiljer sig åt i naturen: Dessa verktyg är av olika karaktär, vissa är handhållna och andra installeras i robotar.

4. Verktyg för kapning och trimning

När formen har skapats kan man ta bort överflödigt material med hjälp av ett skärande instrument. Dessa är verktyg som är fästa på svarven och de är som svarvverktyg för metall.

De har rena, exakta skärkanter och är särskilt fördelaktiga när en viss detalj måste tillverkas i en specifik diameter eller längd.

5. Verktyg för kylning och smörjning

Smörjmedel används ofta för att minimera friktion och värme när man snurrar. Dessa kan vara oljor, vaxer eller speciella föreningar. Direkt applicering av smörjmedel sker i CNC-system, där automatiserade applikatorer används för att leverera smörjmedlet till formningsområdet.

Fläktar eller kylsystem används i andra fall för att reglera temperaturen när det är långvarig snurrning.

6. Värmeutrustning för varmspinning

Värme kan krävas för djupdragning eller i hårda legeringar. Aluminium mjukas upp antingen med gasfacklor eller med en induktionsvärmare och hamras sedan för att forma det till vilken form som helst utan att spricka.

Detta inträffar särskilt i spinningprocesser som hanterar 6061 aluminium eller ämnen med tunga väggar.

Användningar av snurrande delar av aluminium

Omfattningen av produkten eller den snurrande delen är mycket bred inom aluminiumsegmentet på grund av materialets styrka, låga vikt och även korrosionsbeständigheten. Några av de mest framstående applikationsområdena inkluderar följande:

Försvars- och rymdindustrin

Nose cones, motordelar och bränsletankar inom flygindustrin, där prestanda och vikt är viktiga faktorer, använder snurrande delar av aluminium. De är mycket lämpliga för flyg- och rymdbruk på grund av sin sömlösa struktur och kapacitet att motstå trycksättning utan fel.

Fordonsindustrin

Tillämpningar i bilar inkluderar dekorativa inredningsdetaljer och hjul, högpresterande komponenter för luft- och vätskehantering samt snurrande hjul. De spunna delarna av lättviktsmaterial med hög hållfasthet som är resistenta mot värme bidrar till bränsleekonomi och funktionella snurror.

Industriella och kommersiella produkter

De delar som används i HVAC-system, i kommersiell belysningsutrustning, kemisk processutrustning och industriella matlagningsverktyg använder vanligtvis snurrande delar av aluminium. De är korrosionsbeständiga och behåller sin form efter att ha pressats, vilket ger dem en lång livslängd.

Konsumentvaror

Oavsett om det är snygg köksutrustning som en blandningsskål, högkvalitativa högtalarhöljen och till och med dekorativa lampor utomhus, ingår de snurrande delarna i aluminium i våra vardagliga produkter. De är en av de mest föredragna av formgivarna, främst på grund av deras estetiska skönhet och funktionalitet för tillverkarna.

Svårigheter vid spinning av aluminiummetall

Trots de många fördelar som är förknippade med processen är det en annan historia. Det finns vissa fall av aluminiumlegeringar , till exempel de som spricker lätt när de inte glödgas tillräckligt och snurras. Den noggrannhet som krävs för att göra remsor med samma tjocklek, särskilt över komplicerade former, kräver också kvalificerade arbetare eller dyra CNC-maskiner. Dessutom kräver utformningen av en snurrande del särskild uppmärksamhet åt delgeometrin; geometri som är för skarp eller för abrupt kan vara utmanande att framgångsrikt tillverka.

Det andra problemet är verktygsslitage. Även om aluminium är något mjukare än andra metaller uppstår friktion när det finns konstant kontakt mellan verktyget och materialet som är under centrifugeringsprocessen. Detta kan på lång sikt slita ut verktyget och kan behöva ordentlig skötsel eller byte för att säkerställa att kvaliteten upprätthålls.

Manuell spinning vs. CNC-spinning: Tradition och innovation

I vissa hantverks- eller lågproduktionsförhållanden används företrädesvis manuell spinning. Manuell spinning Hantverkare som är specialiserade på manuell spinning kan tillverka beställningsvaror, som ofta är unika produkter eller små serier med konstnärliga värden.

CNC-spinning är tvärtom bäst lämpad för storskalig produktion. Det ger regelbundenhet, upprepning och snabbhet. Med hjälp av högt utvecklad programvara kan de komplicerade geometrierna programmeras och reproduceras med minimal medverkan av en mänsklig arbetare. I takt med att industrier automatiseras är CNC-spinning det nya normala vid högvolymsproduktion av så kallade aluminiumspinningsdelar. 

Aluminium Metall Spinning Typer

Aluminiummetallspinning finns i många varianter; varje typ används på olika sätt och för att uppfylla olika syften. Beroende på delens komplexitet, materialets tjocklek samt produktionsvolymen kan processen modifieras.

1. Manuell centrifugering

Handspinning är den mest konventionella metoden för så kallad aluminiumspinning. Under detta kan erfarna operatörer styra handverktyg för att slå aluminium runt en snurrdorn. Det är ett mycket känsligt arbete som kräver stor erfarenhet.

Den är perfekt för opraktiska produktioner, som prototyper eller små serier, eller för dekorationer. Det går snabbare än automatiserade processer, men har fördelen att designen kan anpassas till förändringar.

2. CNC-spinning (datorstyrd numeriskt kontrollerad spinning)

CNC-spinning är en modern process som kallas aluminiummetallspinning. Det handlar om datorstyrda maskiner som formar aluminiumet med extrem precision.

Designen matas in i maskinen av operatören via programvara och maskinen utför hela formningsprocessen automatiskt. CNC-snurrning är mycket lämplig för att producera stora mängder och invecklade mönster. Det gör det konsekvent, repeterbart och har en kort behandlingstid.

3. Skjuvspinning

Vid skjuvsvarvning minskar aluminiumets tjocklek när det formas över dornen. Delen får också en tunnare vägg, men samma diameter som originalämnet bibehålls. Denna teknik används när det avsedda målet är att tillverka lätta men ändå hållbara aluminiumgjutgods för spinning.

Den används ofta inom fordons- och flygindustrin, där vikt- och hållfasthetsfaktorerna är av stor betydelse.

4. Varmspinning

Varmspinning är en process där uppvärmning av aluminiumet sker före eller under spinningen. Detta underlättar bildandet av hårda eller grova material, inklusive 6061-legering.

Mjukgörningen av aluminiumet sker genom en fackla eller en induktionsvärmare. Detta eliminerar sprickbildning och förbättrar ytfinishen på djupare eller komplexa konstruktioner av det som vanligtvis kallas aluminiumsnurrning.

5. Flödesformning

Flödesformning är en särskild variant av spinning där materialet pressas till att flöda mot dornen, vilket skapar delar vars väggar har olika tjocklek. Den kombinerar processerna för spinning och extrudering.

Det kan användas för att skapa långa cylindriska delar som rör, missilhöljen eller motorhus med hjälp av så kallade aluminiumspinndelar.

Kinas roll inom tillverkning av aluminiumspinnar

Kina är marknadsledande inom tillverkning av aluminiummetallspinning i världen. Under de senaste tjugo åren har landet etablerat en enorm och konkurrenskraftig industriell bas som kännetecknas av låga produktionskostnader och växande tekniskt kunnande.

Kinesisk-global tillverkningshub

Det finns tusentals metalltillverkningsföretag i Kina, och många av dem tillverkar aluminiumkomponenter i spinningapplikationen. Landet har lösningar för praktiskt taget alla branscher: biltillverkning, flyg, elektronik, köksredskap och många andra, liksom små verkstäder och högutrustade CNC-maskinerade fabriker.

Denna omfattande infrastruktur gör det möjligt för de kinesiska leverantörerna att erbjuda snabba leveranstider, massproduktion och kundanpassning.

Utrustning och teknik

Olika kinesiska tillverkare har investerat mycket i moderna spinnmaskiner som styrs av CNC. Dessa tillverkningsverkstäder kan hantera invecklade former, hög noggrannhet och snäva toleranser.

Och med tillgång till avancerad automatisering, robotteknik och kvalitetskontrollsystem kan Kina betraktas som källan till högkvalitativa så kallade algoritmspinningsdelar över hela världen.

Kostnadseffektivitet

Kostnadseffektivitet är en av de största möjligheterna för Kina. Råvaror som aluminium utgör inget större problem och tillverkningskostnaden är lägre jämfört med västvärlden.

En sådan kostnadsfördel kommer att göra det möjligt för utländska kunder att köpa spunna delar till konkurrenskraftiga priser, utan att kompromissa med kvalitet eller konsekvens.

Ledarskap inom export

Kina är en av de ledande exportörerna av spunna produkter av aluminium. De flesta större företag i USA, Europa och Sydostasien är beroende av kinesiska företag både för att skapa prototyper och för massproduktion.

Kunder inom tillverkningsindustrin för köksredskap, liksom satellitleverantörer av komponenter, får sina precisionstjänster inom aluminiummetallsvarvning i Kina.

Innovation och utveckling

Kina erkänns nu som en innovativ kraft i tiden, även om de tidigare har varit mer kända för volymproduktion. Ett stort antal företag har en FoU-avdelning som arbetar med materialvetenskap, verktyg och designoptimering.

Med ökade krav på industrier som behöver billigare och starkare, samt mer detaljerade delar, är de kinesiska tillverkarna mycket snabba att svara på sådana krav.

Framtiden och hållbarheten inom metallsvarvning

Aluminium är en av de metaller som lätt kan återvinnas på jorden. Det blir lite avfall i spinningprocessen, så den här processen passar in i hållbarhetsmålen för tillverkning. De kan återvinnas för att producera delar av spunnet aluminium som kan återvinnas i slutet av sin livslängd, byggda till låg kostnad med återvunnet material.

Med ett ökande fokus på miljövänliga aktiviteter inom industrin ökar betydelsen av termen aluminiummetallsvarvning. Kombinationen av artificiell intelligens, automatisering och databaserad kvalitetskontroll gör processerna mer exakta och effektiva. Dessa tillägg gör det möjligt för tillverkare att spara pengar, förbättra komponentens enhetlighet och utöka verksamheten utan att överanstränga sig.

Slutsats

Aluminiummetallspinning har varit en mycket viktig process i den nya tillverkningsregimen. Effektiviteten, styrkan och mångsidigheten har gjort den relevant även långt efter flygets tidiga dagar, till de nuvarande rymdåldersprojekten. Spinning är också ett effektivt alternativ för att göra alla typer av heminredningsartiklar eller mycket krävande flygkomponenter.

Möjligheterna inom spinningtekniken utvecklas varje år. De enkla reglerna är dock fortfarande desamma: vrid, tryck, h och forma. Bakom dessa enkla steg döljer sig den stora konst som förvandlar vanliga metallskivor till grundläggande element som driver vår värld.

Vanliga frågor

1. Vad är metallspinningen av aluminium?

Vid metallsvarvning i aluminium används en svarv för att forma en rund form på en platt aluminiumbit till en skiva. Företaget tillverkar släta och robusta men ändå lätta delar för olika sektorer.

2. Vilka är fördelarna med aluminiumspinning?

Slät yta, minimalt spill, högt förhållande mellan styrka och vikt och låg materialkostnad är några av fördelarna med den process som kallas aluminiumsvarvning. Det är en bra process när man tillverkar långvariga och symmetriska delar enkelt och i höga hastigheter.

3. Vilka är aluminiumspinnkomponenterna?

Tillämpningen av aluminiumsnurrande delar ger energi till flyg-, belysnings-, fordons-, köksredskaps- och medicinska applikationer. Typiska sådana är koner, kupoler, skålar, höljen och reflektorer.