Формовка металла , также известная как ротационная формовка или выдавливание или токарная обработка металла , представляет собой процесс обработки металла , при котором диск или трубка из металла вращаются с высокой скоростью и формируются в аксиально-симметричную деталь. [1] Формовка может выполняться вручную или на токарном станке с ЧПУ .
Металлодавильное ремесло восходит к античности и было навыком, используемым в эпоху Древнего Египта. Это было время, когда металлодробильное ремесло ограничивалось мягкими металлами, которые пряли с помощью человеческой силы на примитивных токарных станках. Эта техника дала значительный прогресс гидро- и паровой энергетике в Европе и Северной Америке в 19 веке, а к началу 20 века электродвигатель обеспечивал необходимую мощность и высокоскоростную токарные возможности. Благодаря этому прогрессу мастера-металлодробильщики теперь могли прясть более качественные изделия из латуни, меди, алюминия и даже нержавеющей и холоднокатаной стали.
Токарная обработка металла не подразумевает удаление материала, как при обычной токарной обработке дерева или металла, а представляет собой формовку (литье) листового металла по существующей форме.
Формование металла варьируется от ремесленной специальности до наиболее выгодного способа формования круглых металлических деталей для коммерческого применения. Ремесленники используют этот процесс для производства архитектурных деталей, специального освещения, декоративных предметов домашнего обихода и урн . Коммерческое применение включает носовые обтекатели ракет , кухонную утварь , газовые баллоны , колокола для латунных инструментов и мусорные баки. Практически любой пластичный металл может быть сформирован, от алюминия или нержавеющей стали до высокопрочных, жаропрочных сплавов, включая INX, Inconel , Grade 50 / Corten и Hastelloy. Диаметр и глубина формованных деталей ограничены только размером доступного оборудования.
Процесс прядения довольно прост. Сформированный блок устанавливается в приводной части токарного станка. Затем металлический диск заданного размера зажимается на блоке прижимной пластиной, которая прикреплена к задней бабке . Затем блок и заготовка вращаются вместе на высоких скоростях. Затем к заготовке прикладывается локализованная сила, заставляющая ее течь по блоку. Сила обычно прикладывается с помощью различных рычажных инструментов. Простые заготовки просто снимаются с блока, но для более сложных форм может потребоваться многокомпонентный блок. Чрезвычайно сложные формы можно вращать на ледяных формах, которые затем тают после вращения. Поскольку конечный диаметр заготовки всегда меньше начального диаметра, заготовка должна утолщаться, удлиняться радиально или изгибаться по окружности. [1]
Более сложный процесс, известный как редукция или сужение , позволяет пряденой заготовке включать в себя входящие геометрии. Если отделка поверхности и форма не являются критическими, то заготовка «прядется на воздухе»; оправка не используется. Если отделка или форма являются критическими, то используется эксцентрично установленная оправка.
«Горячая вытяжка» подразумевает вращение куска металла на токарном станке, в то время как к заготовке применяется сильный жар от горелки. После нагрева металл затем формуется, когда инструмент на токарном станке прижимается к нагретой поверхности, заставляя его деформироваться по мере вращения. Затем детали можно формовать или сужать до меньшего диаметра с небольшим приложением силы, обеспечивая бесшовное плечо.
Основной инструмент для ручного прядения металла называется ложкой , хотя можно использовать и множество других инструментов (будь то коммерчески произведенные, специальные или импровизированные) для достижения различных результатов. Инструменты для прядения могут быть изготовлены из закаленной стали для использования с алюминием или из цельной латуни для прядения нержавеющей стали или мягкой стали.
Некоторые инструменты для точения металла могут вращаться на подшипниках во время процесса формовки. Это снижает трение и нагрев инструмента, продлевая срок службы инструмента и улучшая качество обработки поверхности. Вращающиеся инструменты также могут быть покрыты тонкой пленкой керамики для продления срока службы инструмента. Вращающиеся инструменты обычно используются во время операций точения металла с ЧПУ .
В коммерческих целях ролики, установленные на конце рычагов, обычно используются для формирования материала вплоть до оправки как при ручном прядении, так и при прядении металла с ЧПУ. Ролики различаются по диаметру и толщине в зависимости от предполагаемого использования. Чем шире ролик, тем гладче поверхность прядения; более тонкие ролики можно использовать для формирования меньших радиусов.
Резка металла выполняется ручными резаками, часто полыми прутками длиной в фут с прикрепленными к ним заостренными/профилированными напильниками из инструментальной стали. В ЧПУ-приложениях используются отрезные инструменты из твердого сплава или инструментальной стали.
Оправка не подвергается чрезмерным усилиям, как в других процессах металлообработки, поэтому ее можно изготовить из дерева, пластика или льда. Для твердых материалов или использования в больших объемах оправка обычно изготавливается из металла. [1]
Несколько операций могут быть выполнены за одну установку. Заготовки могут иметь входящие профили, а профиль относительно центральной линии практически не ограничен.
Параметры формовки и геометрия детали могут быть изменены быстро, с меньшими затратами, чем другие методы формовки металла. Расходы на оснастку и производство также сравнительно низкие. Формовка вращением, часто выполняемая вручную, легко автоматизируется и является эффективным методом производства как для прототипов , так и для крупносерийного производства. [1]
Другие методы формовки круглых металлических деталей включают гидроформовку , штамповку , ковку и литье . Эти другие методы обычно имеют более высокую фиксированную стоимость, но более низкую переменную стоимость, чем выдавливание металла. По мере совершенствования оборудования для коммерческого применения детали выдавливаются из более толстых материалов, превышающих толщину стали в 1 дюйм (25 мм). Традиционное выдавливание также расходует значительно меньше материала, чем другие методы.
Объекты могут быть построены с использованием одного куска материала для производства деталей без швов. Без швов деталь может выдерживать более высокое внутреннее или внешнее давление, оказываемое на нее. Например: баллоны для подводного плавания и баллончики CO2 .
Одним из недостатков выдавливания металла является то, что если образуется трещина или объект помят, его необходимо выбросить. Ремонт объекта невыгоден с точки зрения затрат.
https://www.metalcraftspinning.com/metal-spinning/