Сварная конструкция, отливка или деталь из цельной заготовки: как выбрать
Одну и ту же несущую деталь можно получить тремя путями. Какой из них дешевле, решают в основном размер и количество, и решение обычно принимается ещё до того, как кто-то посмотрит на ставку станкочаса.
Три пути, по одному абзацу на каждый
Сварная конструкция с механической обработкой это лист, труба или профиль, нарезанные в размер, сваренные в нужную форму, как правило прошедшие снятие напряжений и затем обработанные там, где нужно выдержать допуск. Вы покупаете материал и работу. Кроме приспособлений, платить за оснастку не нужно.
Отливка получается почти в окончательной форме в литейной форме, изготовленной по модели или в пресс-форме, а затем обрабатывается по важным поверхностям. За модель Вы платите один раз, а каждая следующая деталь выходит дешевле и быстрее.
Деталь, обработанная из цельной заготовки, вырезается из одного блока или одной толстой плиты. Ничего не соединяется, ничего не деформируется от сварки, и Вы платите за каждый килограмм материала, который уходит в стружку.
Размер: где выигрывает сварная конструкция
Начиная примерно с куба 300 мм, обработка из цельной заготовки выглядит абсурдно. Вы покупаете блок, платите за удаление большей его части и ещё раз платите за станкочасы, которые это удаление выполняют. Сварная конструкция покупает лист по цене листа и режет только там, где нужен инструмент.
Отливки тоже масштабируются, но с каждым увеличением размера растут стоимость модели, требования к литейному производству, способному справиться с деталью, и риск. Станина длиной 3 м в виде отливки это серьёзный проект с серьёзным сроком. В виде сварной конструкции это обычный рабочий день для предприятия с достаточно большим цехом и достаточно мощным краном.
Есть и практический предел со стороны мехобработки. Раму можно сварить намного крупнее, чем обработать за один установ, поэтому габариты и число установов влияют на цену сильнее, чем сварка.
Количество: где выигрывает отливка
Стоимость модели или пресс-формы оплачивается до того, как появится первая годная деталь. Разложенная на 20 деталей, она ощутима. Разложенная на 2 000, она исчезает.
Кроме того, отливки выходят ближе к окончательной форме, поэтому на каждой детали меньше обработки и меньше покупного материала. На повторяющейся стабильной конструкции в реальных объёмах это преимущество на каждой детали накапливается.
Спрашивать нужно не «сколько в этом году», а «сколько до изменения конструкции». Деталь, которую доработают через восемнадцать месяцев, не должна оплачивать модель.
Сроки и первая деталь
| Путь | Типичный путь к первой детали |
|---|---|
| Сварная конструкция | Файлы раскроя, приспособления, сварка, снятие напряжений, мехобработка. Недели. |
| Отливка | Модель или пресс-форма, пробная отливка, утверждение, серия, мехобработка. Месяцы. |
| Обработка из цельной заготовки | Заказ материала, программа, обработка. Дни. |
Поэтому прототипы и пилотные партии так часто делают в виде сварных конструкций, даже если в серии планируется отливка. Вы получаете реальную деталь из реального материала с реальной жёсткостью до того, как вложитесь в модель.
Изменения конструкции после запуска
Изменение сварной конструкции означает новый файл раскроя и, возможно, новое приспособление. Для отливки это доработка модели или новая модель плюс повторное утверждение образца. Для детали из цельной заготовки это новая программа, если только изменение не требует заготовки большего размера.
Если изделие молодое и конструкция ещё меняется, эта гибкость стоит реальных денег, и в сравнении цен она почти никогда не отражается.
Вопрос станины
Станины станков это место, где спор становится интересным, потому что покупается не только жёсткость.
Модуль упругости стали примерно вдвое выше, чем у серого чугуна, поэтому хорошо спроектированная стальная сварная конструкция может быть жёстче чугунной детали, которую она заменяет, при той же массе. Чугун же даёт внутреннее демпфирование. Энергия вибрации, попавшая в чугунную конструкцию, затухает быстрее, чем в сварной стальной, а на станке, который режет металл, это важно.
Производители обходят это. Коробчатая сварная конструкция с внутренними рёбрами, заполненная демпфирующим материалом, например смесью эпоксидной смолы и наполнителя, получает жёсткость стали и возвращает значительную часть демпфирования. Это конструкторское решение с реальными компромиссами, и его стоит принять до расчёта цены рамы, а не после первого вибрационного испытания.
Перевод отливки в сварную конструкцию
Такой вопрос возникает, когда литейное производство уходит с рынка, срок поставки становится невозможным или прогноз объёмов рушится. Это выполнимо, но это не просто замена чертежа.
Что меняется:
- Толщины стенок. Литые стенки часто толще, чем нужно сварному аналогу, потому что отливка должна заполниться. Перенос литых толщин в лист добавляет лишнюю массу и время сварки.
- Радиусы и галтели. Большие литейные радиусы превращаются либо в обрабатываемый элемент, либо в профиль шва. И то и другое не бесплатно.
- Базы. Отливку на первой операции обычно базируют по литым поверхностям. Сварной конструкции нужны базы, на которые может опереться приспособление и которые будут обработаны.
- Деформации. Отливку не сваривают, поэтому сварочных деформаций у неё нет. У сварной конструкции они есть, и в дело вступают припуск на механическую обработку и снятие напряжений.
Заложите в бюджет инженерное время на перевод. Плохо проходят те случаи, когда чертёж отливки отправили без изменений и попросили производителя как-нибудь справиться.
Короткое правило выбора
- Крупная деталь, малая или средняя серия, конструкция ещё меняется: сварная конструкция.
- Небольшая деталь, жёсткий допуск, соединения недопустимы: обработка из цельной заготовки.
- Стабильная конструкция, реальные объёмы, сложная форма, готовность ждать оснастку: отливка.
Если Ваша деталь на границе, отправьте запрос как на сварную конструкцию и спросите предприятия, которые будут рассчитывать цену, что бы они изменили, чтобы сделать её дешевле. Производители, которые сами же и обрабатывают, видят обе части затрат и скажут Вам, если деталь лучше делать иначе.
Отправьте чертёж, и мы подберём предприятия, которые сваривают и обрабатывают такие детали в одном здании.
Частые вопросы
При каком количестве отливка выгоднее сварной конструкции?
Фиксированного числа нет, потому что точка перелома смещается вместе с ценой оснастки. У сварной конструкции нет затрат на модель, а отливка должна её окупить, поэтому вопрос в том, сколько деталей Вы изготовите до изменения конструкции. Если ответ несколько десятков за несколько лет, обычно выигрывает сварная конструкция.
Сварная конструкция менее жёсткая, чем отливка?
Не по своей природе. Модуль упругости стали примерно вдвое выше, чем у серого чугуна, поэтому сварную стальную конструкцию можно сделать жёстче в пересчёте на килограмм. Чугун лучше гасит вибрации, и именно поэтому станины станков в некоторых применениях до сих пор отливают.
Можно ли перевести существующую отливку в сварную конструкцию?
Часто да, и это обычный шаг, когда литейное производство снимает деталь с производства или срок поставки становится невозможным. Это перепроектирование, а не замена, потому что толщины стенок, радиусы и базы, подходящие для отливки, редко подходят для сварной конструкции.
Нужна цена на такую деталь?
Отправьте чертёж. Мы подберём до 3 предприятий, которые сами сваривают и обрабатывают такие детали, и ответим в течение 24 рабочих часов.
Подобрать сварочное производство