Wybór między konstrukcją spawaną, odlewem i detalem obrobionym z litego materiału
Trzy drogi mogą dać ten sam detal konstrukcyjny. O tym, która jest najtańsza, decydują głównie wielkość i ilość, a decyzja zwykle zapada, zanim ktokolwiek spojrzy na stawkę maszynową.
Trzy drogi, po jednym akapicie
Konstrukcja spawana obrabiana mechanicznie to blacha, rury lub kształtowniki cięte na wymiar, spawane w kształt, zwykle odprężane, a następnie obrabiane tam, gdzie tolerancja musi być dotrzymana. Kupuje się materiał i robociznę. Nie ma oprzyrządowania do opłacenia poza przyrządami.
Odlew jest odlewany w kształt zbliżony do ostatecznego w formie wykonanej z modelu lub matrycy, a następnie obrabiany na istotnych powierzchniach. Za model płaci się raz, a za każdym kolejnym razem ma się tańszy i szybszy detal.
Detal obrobiony z litego materiału jest wycinany z jednego bloku lub jednej grubej płyty. Nic nie jest łączone, nic nie odkształca się od spawania, a płaci się za każdy kilogram materiału, który kończy jako wióry.
Wielkość: gdzie wygrywa konstrukcja spawana
Powyżej mniej więcej sześcianu o boku 300 mm obróbka z litego materiału zaczyna wyglądać absurdalnie. Kupuje się blok, płaci za usunięcie większości z niego i płaci ponownie za godziny maszynowe, które to usuwają. Konstrukcja spawana kupuje blachę w cenach blachy i tnie tylko tam, gdzie potrzebne jest narzędzie.
Odlewy też da się skalować, ale każdy wzrost wielkości podnosi koszt modelu, wymaga odlewni, która to udźwignie, i zwiększa ryzyko. Podstawa maszyny o długości 3 m jako odlew to poważny projekt z poważnym czasem realizacji. Jako konstrukcja spawana to zwykły wtorek dla zakładu z dość dużą halą i dość dużą suwnicą.
Po stronie obróbki też istnieje praktyczny sufit. Ramę można zespawać znacznie większą, niż da się obrobić w jednym zamocowaniu, dlatego gabaryt i liczba zamocowań wpływają na wycenę bardziej niż samo spawanie.
Ilość: gdzie wygrywa odlew
Koszt modelu i matrycy płaci się, zanim powstanie pierwszy dobry detal. Rozłożony na 20 sztuk boli. Rozłożony na 2,000 znika.
Odlewy wychodzą też bliżej kształtu końcowego, więc na detal jest mniej do obróbki i kupuje się mniej materiału. Przy powtarzalnej, stabilnej konstrukcji w realnej serii ta przewaga na sztukę się kumuluje.
Pytanie nie brzmi „ile w tym roku”, tylko „ile, zanim zmieni się konstrukcja”. Detal, który zostanie zmieniony za osiemnaście miesięcy, nie powinien płacić za model.
Czas realizacji i pierwszy detal
| Droga | Typowa ścieżka do pierwszego detalu |
|---|---|
| Konstrukcja spawana | Pliki do cięcia, przyrządy, spawanie, odprężanie, obróbka. Tygodnie. |
| Odlew | Model lub matryca, odlew próbny, zatwierdzenie, produkcja, obróbka. Miesiące. |
| Obróbka z litego materiału | Zamówienie materiału, programowanie, cięcie. Dni. |
Dlatego prototypy i serie pilotażowe tak często powstają jako konstrukcje spawane, nawet gdy docelowo planowany jest odlew. Dostaje się prawdziwy detal, z prawdziwego materiału, o prawdziwej sztywności, zanim zatwierdzi się model.
Zmiany konstrukcji po starcie
Zmiana konstrukcji w przypadku konstrukcji spawanej to nowy plik do cięcia i ewentualnie nowy przyrząd. W przypadku odlewu to modyfikacja modelu lub nowy model, plus ponowne zatwierdzenie próbki. W przypadku detalu obrabianego to nowy program, chyba że zmiana wymaga większego bloku.
Jeśli produkt jest młody, a konstrukcja wciąż się zmienia, ta elastyczność jest warta realne pieniądze i rzadko pojawia się w porównaniu cen.
Kwestia podstawy maszyny
Podstawy obrabiarek to miejsce, w którym ten spór robi się ciekawy, bo nie tylko sztywność jest kupowana.
Stal ma mniej więcej dwukrotnie większy moduł sprężystości niż żeliwo szare, więc dobrze zaprojektowana konstrukcja stalowa spawana może być sztywniejsza niż zastępowany odlew żeliwny przy tej samej masie. Żeliwo wnosi tłumienie wewnętrzne. Energia drgań, która wchodzi do konstrukcji żeliwnej, zanika szybciej niż w spawanej stalowej, a na maszynie skrawającej metal ma to znaczenie.
Wytwórcy to omijają. Skrzynkowa konstrukcja spawana z żebrami wewnętrznymi, wypełniona materiałem tłumiącym, takim jak mieszanka epoksydu z kruszywem, ma sztywność stali i odzyskuje większość tłumienia. To decyzja projektowa z realnymi kompromisami i warto ją rozstrzygnąć przed wyceną ramy, a nie po pierwszym teście drgań.
Zamiana odlewu na konstrukcję spawaną
Temat pojawia się, gdy odlewnia wychodzi z rynku, czas realizacji staje się niemożliwy albo prognoza ilości się załamuje. Da się to zrobić i nie jest to podmiana rysunku.
Co się zmienia:
- Grubości ścianek. Ścianki odlewu są często grubsze, niż potrzebuje odpowiednik spawany, ponieważ odlew musi wypełnić formę. Przeniesienie grubości ścianek odlewu na blachę marnuje masę i czas spawania.
- Promienie i zaokrąglenia. Hojne promienie odlewu stają się albo elementem obrabianym, albo profilem spoiny. Żadne z nich nie jest darmowe.
- Bazy. Odlew jest zwykle bazowany od powierzchni odlanych w pierwszej operacji. Konstrukcja spawana potrzebuje baz, na których oprze się przyrząd i które będą obrabiane.
- Odkształcenia. Odlewu się nie spawa, więc nie odkształca się od spawania. Konstrukcja spawana tak, co wprowadza do obrazu naddatek na obróbkę i odprężanie.
Na przekształcenie należy zarezerwować czas inżynierski. Źle kończą się te detale, w których rysunek odlewu wysłano bez zmian i poproszono wytwórcę, by to jakoś zadziałało.
Krótka reguła decyzyjna
- Duży, mała lub średnia seria, konstrukcja wciąż się zmienia: konstrukcja spawana.
- Mały, ścisła tolerancja, żadne złącze niedozwolone: obróbka z litego materiału.
- Stabilna konstrukcja, realna seria, złożony kształt, cierpliwość do oprzyrządowania: odlew.
Jeśli detal leży na granicy, proszę wysłać go jako zapytanie na konstrukcję spawaną i zapytać wyceniające zakłady, co zmieniłyby, by był tańszy. Wytwórcy, którzy też obrabiają, widzą obie połowy kosztu i powiedzą, kiedy detal należy gdzie indziej.
Prześlij rysunek, a dopasujemy go do zakładów, które spawają i obrabiają go w tym samym budynku.
Często zadawane pytania
Przy jakiej ilości odlew wygrywa z konstrukcją spawaną?
Nie ma stałej liczby, ponieważ punkt przecięcia przesuwa się wraz z ceną oprzyrządowania. Konstrukcja spawana nie ma kosztu modelu, a odlew go amortyzuje, więc pytanie brzmi, ile detali powstanie, zanim zmieni się konstrukcja. Jeśli odpowiedź to kilkadziesiąt sztuk przez kilka lat, zwykle wygrywa konstrukcja spawana.
Czy konstrukcja spawana jest mniej sztywna niż odlew?
Nie z natury. Stal ma mniej więcej dwukrotnie większy moduł sprężystości niż żeliwo szare, więc spawana konstrukcja stalowa może być sztywniejsza w przeliczeniu na kilogram. Żeliwo lepiej tłumi drgania, dlatego podstawy obrabiarek w niektórych zastosowaniach nadal są odlewane.
Czy istniejący odlew można zamienić na konstrukcję spawaną?
Często tak i jest to częsty ruch, gdy odlewnia rezygnuje z detalu albo czas realizacji staje się niemożliwy. To przeprojektowanie, a nie podmiana, ponieważ grubości ścianek, promienie i bazy, które pasowały do odlewu, rzadko pasują do konstrukcji spawanej.
Potrzebna wycena tego detalu?
Proszę przesłać rysunek. Dopasujemy Państwa do maksymalnie 3 zakładów, które spawają i obrabiają go u siebie, i odpowiadamy w ciągu 24 godzin roboczych.
Dopasuj zakład konstrukcji spawanych