Прядение металла , также известное как формовка или прядение или токарная обработка металла , представляет собой процесс металлообработки , при котором диск или трубка из металла вращается с высокой скоростью и формируется в осесимметричную деталь. [1] Прядение может выполняться вручную или на токарном станке с ЧПУ .
Торговля прядением металла возникла еще в древности и использовалась в эпоху Древнего Египта. Это было время, когда прядение металлов ограничивалось мягкими металлами, которые обрабатывались человеческой силой 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 обеспечил необходимую мощность и возможность высокоскоростного вращения. Благодаря этому прогрессу мастера по прядению металла теперь могли вращать детали более высокого качества из латуни, меди, алюминия и даже нержавеющей и холоднокатаной стали.
Прядение металла не предполагает удаление материала, как при обычном точении древесины или металла, а формирует (формует) листовой металл по существующей форме.
Прядение металла варьируется от специальности ремесленника до наиболее выгодного способа формирования 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 , латунные колокольчики для инструментов и контейнеры для общественных отходов. Можно формовать практически любой пластичный металл: 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 имеющегося оборудования.
Процесс прядения довольно прост. Сформированный блок монтируется в приводную часть токарного станка. Затем металлический диск заранее заданного размера прижимается к блоку с помощью прижимной подушки, 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. Усилие обычно применяется с помощью различных рычажных инструментов. Простые заготовки просто снимаются с блока, а вот более сложные формы могут потребовать составного блока. Чрезвычайно сложные фигуры можно вращать поверх ледяных форм, которые затем тают после вращения. Поскольку конечный диаметр заготовки всегда меньше начального диаметра, заготовка должна утолщаться, удлиняться в радиальном направлении или изгибаться по окружности. [1]
Более сложный процесс, известный как уменьшение или сужение , позволяет вращаемой заготовке включать в себя повторяющуюся геометрию. Если качество поверхности и форма не имеют решающего значения, то заготовку «крутят на воздухе»; оправка не используется. Если обработка или форма имеют решающее значение, используется эксцентрично установленная оправка.
«Горячее прядение» предполагает вращение куска металла на токарном станке при воздействии на заготовку сильного тепла от горелки. После нагрева металлу придается форма, когда инструмент на токарном станке прижимается к нагретой поверхности, заставляя его деформироваться при вращении. Затем деталям можно придать форму или сужать их до меньшего диаметра с небольшим приложением силы, обеспечивая бесшовное плечо.
Основной ручной инструмент для прядения металла называется ложкой , хотя для достижения различных результатов можно использовать многие другие инструменты (будь то коммерческие, специальные или импровизированные). Прядильные инструменты могут быть изготовлены из закаленной стали для обработки алюминия или из твердой латуни для обработки нержавеющей или мягкой стали.
Некоторым металлическим вращающимся инструментам разрешено вращаться на подшипниках в процессе формовки. Это уменьшает трение и нагрев инструмента, продлевая срок его службы и улучшая качество поверхности. Вращающиеся инструменты также могут быть покрыты тонкой керамической пленкой для продления срока службы инструмента. Вращающиеся инструменты обычно используются во время операций фрезерования металла с ЧПУ .
В коммерческих целях ролики, установленные на концах рычагов, обычно используются для формирования материала 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 более гладкая поверхность вращения; более тонкие ролики можно использовать для формирования меньших радиусов.
Резка металла осуществляется ручными резаками, часто это длинные полые стержни с прикрепленными к ним профилированными/заточенными напильниками из инструментальной стали. В приложениях с ЧПУ используются отрезные инструменты из твердого сплава или инструментальной стали.
Оправка не подвергается чрезмерным усилиям, как при 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]
За одну установку можно выполнить несколько операций. Заготовки могут иметь входящие профили, а профиль относительно центральной линии практически неограничен.
Параметры формовки и геометрию детали можно изменить быстро и с меньшими затратами, чем другие методы обработки металлов давлением. Затраты на оснастку и производство также сравнительно низкие. Спин-формование, часто выполняемое вручную, легко автоматизируется и является эффективным методом производства прототипов , а также крупносерийного производства. [1]
Другие методы формирования круглых металлических деталей включают гидроформовку , штамповку , ковку и литье . Эти другие методы обычно имеют более высокие постоянные затраты, но более низкие переменные затраты, чем прядение металла. По мере совершенствования оборудования для коммерческого применения детали изготавливаются из более толстых материалов, толщина стали превышает 1 дюйм (25 мм). При обычном прядении тратится значительно меньше материала, чем при других методах.
Объекты могут быть построены из одного куска материала для изготовления деталей без швов. Без швов деталь может выдерживать большее внутреннее или внешнее давление, оказываемое на нее. Например: баллоны для подводного плавания и баллончики с CO 2 .
Одним из недостатков прядения металла является то, что если образуется трещина или на объекте появляется вмятина, его необходимо отправить на слом. Ремонт объекта нерентабелен.
https://www.metalcraftspinning.com/metal-spinning/