Elegir entre una estructura soldada, una pieza fundida y una pieza mecanizada desde macizo
Tres vías pueden producir la misma pieza estructural. La más barata se decide sobre todo por el tamaño y la cantidad, y la decisión suele tomarse antes de que nadie mire una tarifa de máquina.
Las tres vías, en un párrafo cada una
Una estructura soldada mecanizada es chapa, tubo o perfil cortado a medida, soldado para darle forma, normalmente sometido a alivio de tensiones y después mecanizado donde la tolerancia debe mantenerse. Se compra material y mano de obra. No hay utillaje que pagar aparte de los utillajes de soldadura.
Una pieza fundida se cuela con una forma cercana a la final en un molde hecho a partir de un modelo o de una coquilla, y después se mecaniza en las caras que importan. Se paga el modelo una vez y, a partir de ahí, cada pieza es más barata y más rápida.
Una pieza mecanizada desde macizo se obtiene de un bloque o de una chapa gruesa. No se une nada, nada se deforma por la soldadura, y se paga cada kilogramo de material que acaba convertido en viruta.
Tamaño: donde gana la estructura soldada
Por encima de un cubo de unos 300 mm, mecanizar desde macizo empieza a parecer absurdo. Se compra un bloque, se paga por eliminar la mayor parte y se vuelve a pagar por las horas de máquina que hacen esa eliminación. Una estructura soldada compra chapa a precio de chapa y solo corta donde hace falta una herramienta.
Las piezas fundidas también crecen de tamaño, pero cada aumento eleva el coste del modelo, limita las fundiciones que pueden asumirlo y aumenta el riesgo. Una bancada de máquina de 3 m en fundición es un proyecto serio con un plazo serio. Como estructura soldada es un trabajo rutinario para un taller con una nave y una grúa lo bastante grandes.
También hay un techo práctico en el lado del mecanizado. Un bastidor puede soldarse mucho más grande de lo que puede mecanizarse en un solo amarre, por eso las dimensiones y el número de amarres pesan en la cotización más que la soldadura.
Cantidad: donde gana la pieza fundida
El coste del modelo o de la coquilla se paga antes de que exista la primera pieza buena. Repartido entre 20 piezas duele. Repartido entre 2.000 desaparece.
Las piezas fundidas también salen más cerca de la forma final, así que hay menos que mecanizar por pieza y se compra menos material por pieza. En un diseño estable y repetitivo con volumen real, esa ventaja por pieza se acumula.
La pregunta que hay que hacerse no es «cuántas este año» sino «cuántas antes de que cambie el diseño». Una pieza que se revisará dentro de dieciocho meses no debería pagar un modelo.
Plazo y primera pieza
| Vía | Camino típico hasta la primera pieza |
|---|---|
| Estructura soldada | Archivos de corte, utillajes, soldadura, alivio de tensiones, mecanizado. Semanas. |
| Pieza fundida | Modelo o coquilla, pieza de muestra, aprobación, producción, mecanizado. Meses. |
| Mecanizado desde macizo | Pedido de material, programación, corte. Días. |
Por eso los prototipos y las series piloto se fabrican tan a menudo como estructuras soldadas, aunque la intención para la producción sea una pieza fundida. Se obtiene una pieza real, en el material real y con la rigidez real, antes de comprometerse con el modelo.
Cambios de diseño después del lanzamiento
Un cambio de diseño en una estructura soldada es un nuevo archivo de corte y posiblemente un nuevo utillaje. En una pieza fundida es una modificación del modelo o un modelo nuevo, más una nueva aprobación de muestras. En una pieza mecanizada es un nuevo programa, salvo que el cambio exija un bloque más grande.
Si el producto es joven y el diseño aún se mueve, esa flexibilidad vale dinero de verdad y rara vez aparece en una comparación de precios.
La cuestión de la bancada de máquina
Las bancadas de máquina herramienta son donde este debate se vuelve interesante, porque la rigidez no es lo único que se compra.
El acero tiene aproximadamente el doble de módulo elástico que la fundición gris, así que una estructura soldada de acero bien diseñada puede ser más rígida que la pieza de fundición a la que sustituye con el mismo peso. Lo que aporta la fundición es amortiguamiento interno. La energía de vibración que entra en una estructura de fundición se disipa más deprisa que en una de acero soldado, y en una máquina que corta metal eso importa.
Los fabricantes lo compensan. Una estructura soldada cerrada con nervios interiores, rellena con un material amortiguador como una mezcla de epoxi y árido, obtiene la rigidez del acero y recupera buena parte del amortiguamiento. Es una decisión de diseño con ventajas e inconvenientes reales, y conviene resolverla antes de cotizar el bastidor y no después del primer ensayo de vibraciones.
Convertir una pieza fundida en una estructura soldada
Esto surge cuando una fundición cierra, un plazo se vuelve imposible o una previsión de volumen se desploma. Es factible y no consiste en cambiar un plano por otro.
Lo que cambia:
- Espesores de pared. Las paredes de fundición suelen ser más gruesas de lo que necesita un equivalente soldado, porque una pieza fundida tiene que llenarse. Trasladar los espesores de fundición a la chapa desperdicia peso y tiempo de soldadura.
- Radios y acuerdos. Los radios generosos de fundición se convierten en un elemento mecanizado o en un perfil de soldadura. Ninguna de las dos cosas es gratis.
- Referencias. Una pieza fundida suele posicionarse en la primera operación desde superficies de fundición. Una estructura soldada necesita referencias sobre las que pueda apoyarse un utillaje y que se vayan a mecanizar.
- Distorsión. Una pieza fundida no se suelda, así que no se deforma por la soldadura. Una estructura soldada sí, lo que pone en juego el sobreespesor de mecanizado y el alivio de tensiones.
Prevea tiempo de ingeniería para la conversión. Las piezas que salen mal son aquellas en las que se envió el plano de fundición sin cambios y se pidió al fabricante que lo hiciera funcionar.
Una regla de decisión breve
- Grande, volumen bajo a medio, diseño aún en evolución: estructura soldada.
- Pequeña, tolerancia estrecha, ninguna unión permitida: mecanizado desde macizo.
- Diseño estable, volumen real, forma compleja, paciencia para el utillaje: pieza fundida.
Si su pieza está en una frontera, envíela como solicitud de estructura soldada y pregunte a los talleres que coticen qué cambiarían para abaratarla. Los fabricantes que también mecanizan ven las dos mitades del coste y le dirán cuándo la pieza corresponde a otra vía.
Envíe su plano y lo asignaremos a talleres que lo sueldan y mecanizan en el mismo edificio.
Preguntas frecuentes
¿A partir de qué cantidad supera una pieza fundida a una estructura soldada?
No hay una cifra fija, porque el punto de cruce se desplaza con el precio del utillaje. Una estructura soldada no tiene coste de modelo y una pieza fundida lo amortiza, así que la pregunta es cuántas piezas fabricará antes de que cambie el diseño. Si la respuesta son unas pocas decenas a lo largo de varios años, la estructura soldada suele ganar.
¿Es una estructura soldada menos rígida que una pieza fundida?
No por naturaleza. El acero tiene aproximadamente el doble de módulo elástico que la fundición gris, así que una estructura de acero soldada puede hacerse más rígida por kilogramo. Lo que la fundición hace mejor es amortiguar las vibraciones, por eso en algunas aplicaciones las bancadas de máquina herramienta siguen siendo de fundición.
¿Puedo convertir una pieza fundida existente en una estructura soldada?
A menudo sí, y es un cambio habitual cuando una fundición deja de fabricar una pieza o un plazo se vuelve imposible. Es un rediseño y no una sustitución, porque los espesores de pared, los radios y las referencias que convenían a una pieza fundida rara vez convienen a una construcción soldada.
¿Necesita una cotización para esta pieza?
Envíe el plano. Le ponemos en contacto con hasta 3 talleres que la sueldan y mecanizan en sus instalaciones, y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles.
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