Metallspinnen - Metal spinning
Das Metallspinnen , auch bekannt als Schleuderformen oder Spinnen oder Metalldrehen , ist ein Metallbearbeitungsprozess , bei dem eine Metallscheibe oder ein Metallrohr mit hoher Geschwindigkeit gedreht und zu einem axialsymmetrischen Teil geformt wird . Das Spinnen kann von Hand oder mit einer CNC-Drehmaschine durchgeführt werden .
Beim Metallspinnen wird nicht wie beim herkömmlichen Holz- oder Metalldrehen Material entfernt, sondern Blech über eine vorhandene Form geformt (geformt) .
Das Metallspinnen reicht von der Spezialität eines Handwerkers bis zur vorteilhaftesten Art, runde Metallteile für kommerzielle Anwendungen zu formen. Handwerker verwenden das Verfahren, um architektonische Details, Spezialbeleuchtung, dekorative Haushaltswaren und Urnen herzustellen . Kommerzielle Anwendungen umfassen Raketen Bugspitze , Kochgeschirr , Gasflaschen , Blechinstrument Glocken und öffentliche Abfallbehälter. Nahezu jedes duktile Metall kann aus Aluminium oder Edelstahl zu hochfesten Hochtemperaturlegierungen einschließlich INX, Inconel , Grade 50 / Corten und Hastelloy geformt werden. Der Durchmesser und die Tiefe der Formteile sind nur durch die Größe der verfügbaren Ausrüstung begrenzt.
Prozess
Der Spinnprozess ist ziemlich einfach. Ein geformter Block ist in dem Antriebsabschnitt einer Drehmaschine montiert. Eine vorgefertigte Metallscheibe wird dann durch ein Druckkissen, das am Reitstock befestigt ist, gegen den Block geklemmt . Der Block und das Werkstück werden dann zusammen mit hohen Geschwindigkeiten gedreht. Eine lokalisierte Kraft wird dann auf das Werkstück ausgeübt, damit es über den Block fließt. Die Kraft wird normalerweise über verschiedene Hebelwerkzeuge aufgebracht. Einfache Werkstücke werden nur aus dem Block entfernt, komplexere Formen erfordern jedoch möglicherweise einen mehrteiligen Block. Extrem komplexe Formen können über Eisformen geschleudert werden, die nach dem Schleudern wegschmelzen. Da der Enddurchmesser des Werkstücks immer kleiner als der Anfangsdurchmesser ist, muss sich das Werkstück verdicken, radial verlängern oder in Umfangsrichtung knicken.
Ein komplizierterer Prozess, der als Reduzieren oder Einschnüren bekannt ist , ermöglicht es einem gesponnenen Werkstück, wiedereintretende Geometrien aufzunehmen. Wenn Oberflächenbeschaffenheit und Form nicht kritisch sind, wird das Werkstück "auf Luft gedreht"; Es wird kein Dorn verwendet. Wenn das Finish oder die Form kritisch sind, wird ein exzentrisch montierter Dorn verwendet.
Beim "Heißspinnen" wird ein Stück Metall auf einer Drehmaschine gedreht, während das Werkstück mit hoher Hitze von einem Brenner beaufschlagt wird. Nach dem Erhitzen wird das Metall so geformt, dass das Werkzeug auf der Drehmaschine gegen die erhitzte Oberfläche drückt und es beim Drehen verzieht. Teile können dann mit wenig Kraftaufwand auf einen kleineren Durchmesser geformt oder eingezogen werden, wodurch eine nahtlose Schulter entsteht.
Werkzeuge
Das grundlegende Handmetallspinnwerkzeug wird als Löffel bezeichnet , obwohl viele andere Werkzeuge (ob kommerziell hergestellt, ad hoc oder improvisiert) verwendet werden können, um unterschiedliche Ergebnisse zu erzielen. Spinnwerkzeuge können aus gehärtetem Stahl zur Verwendung mit Aluminium oder aus massivem Messing zum Spinnen von Edelstahl oder Weichstahl hergestellt werden.
Einige Metallspinnwerkzeuge dürfen sich während des Umformvorgangs auf Lagern drehen. Dies verringert die Reibung und Erwärmung des Werkzeugs, verlängert die Lebensdauer des Werkzeugs und verbessert die Oberflächengüte. Rotierende Werkzeuge können auch mit einem dünnen Keramikfilm beschichtet werden , um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern. Rotierende Werkzeuge werden üblicherweise während CNC- Metallspinnvorgängen verwendet.
Im Handel werden am Ende von Hebeln montierte Rollen im Allgemeinen verwendet, um das Material sowohl beim Handspinnen als auch beim CNC-Metallspinnen bis zum Dorn zu formen. Die Rollen variieren je nach Verwendungszweck in Durchmesser und Dicke. Je breiter die Walze, desto glatter wird die Oberfläche der Spinnerei. Mit den dünneren Walzen können kleinere Radien gebildet werden.
Das Schneiden des Metalls erfolgt mit Handschneidern, oft fußlangen Hohlstangen, an denen federstahlförmige / geschärfte Feilen angebracht sind. In CNC-Anwendungen werden Hartmetall- oder Werkzeugstahl-Trennwerkzeuge verwendet.
Der Dorn ist keinen übermäßigen Kräften ausgesetzt, wie dies bei anderen Metallbearbeitungsprozessen der Fall ist. Daher kann er aus Holz, Kunststoff oder Eis hergestellt werden. Für harte Materialien oder großvolumige Anwendungen besteht der Dorn normalerweise aus Metall.
Vorteile und Nachteile
In einem Setup können mehrere Vorgänge ausgeführt werden. Werkstücke können wiedereintretende Profile aufweisen und das Profil in Bezug auf die Mittellinie praktisch uneingeschränkt.
Umformparameter und Teilegeometrie können schnell und kostengünstiger als bei anderen Umformtechniken geändert werden. Auch die Werkzeug- und Produktionskosten sind vergleichsweise niedrig. Das häufig von Hand durchgeführte Schleuderformen ist leicht zu automatisieren und eine effektive Produktionsmethode für Prototypen sowie Produktionsmengen in großen Mengen.
Andere Verfahren zum Formen runder Metallteile umfassen Hydroformen , Stanzen , Schmieden und Gießen . Diese anderen Verfahren haben im Allgemeinen höhere Fixkosten, aber niedrigere variable Kosten als das Metallspinnen. Da sich die Maschinen für kommerzielle Anwendungen verbessert haben, werden Teile mit dickeren Materialien mit einer Dicke von mehr als 25 mm (1 Zoll) gesponnen. Beim konventionellen Spinnen wird auch wesentlich weniger Material verschwendet als bei anderen Methoden.
Objekte können aus einem Stück Material hergestellt werden, um Teile ohne Nähte herzustellen. Ohne Nähte kann ein Teil einem höheren inneren oder äußeren Druck standhalten, der auf es ausgeübt wird. Zum Beispiel: Tauchflaschen und CO 2 -Patronen.
Ein Nachteil des Metallspinnens besteht darin, dass ein Riss, der sich bildet oder verbeult ist, verschrottet werden muss, wenn er sich bildet. Das Reparieren des Objekts ist nicht kosteneffektiv.