Livenje pod pritiskom u odnosu na livenje u pijesku u odnosu na precizno livenje: Vodič za poređenje troškova i količine

Livenje pod pritiskom, livenje u pijesku i precizno livenje mogu proizvesti jake metalne dijelove. Pogrešan izbor se obično kasnije pokazuje kao nestabilan kvalitet, spore iteracije ili cijena po jedinici koja se nikada ne smanjuje.

Volumen određuje ekonomiju i rizik. Proces koji funkcionira za 5 dijelova može biti loš za 5,000 dijelova, čak i ako geometrija izgleda slično.

Ovaj vodič upoređuje tri procesa jednostavnim riječima. Naučit ćete kako odabrati proces koji je prvenstveno usmjeren na količinu, u čemu je svaki proces dobar i šta uključiti u zahtjev za ponudu (RFQ) kako bi vaš dobavljač mogao dati tačnu ponudu.

Prvo odaberite proces po volumenu

Ako se sjećate samo jednog pravila, koristite ovo: Prvo odaberite proces lijevanja prema volumenu, a zatim preciznije odredite izbor prema toleranciji, površini i složenosti.

Jednostavno pravilo da se volumen stavi na prvo mjesto

• Prototip / vrlo mala količina (od pojedinačnih primjeraka do malih serija): Livenje u pijesku, CNC obrada ili aditivna obrada često pobjeđuju jer izbjegavaju teške obaveze izrade alata.

• Niska do srednja jačina zvuka: Lijevanje preciznom obradom često odgovara kada vam je potrebna složena geometrija i bolja konzistencija od lijevanja u pijesku, ali još uvijek ne možete opravdati upotrebu alata za lijevanje pod pritiskom.

• Veliki obim (često preko 1,000 dijelova godišnje): Lijevanje pod pritiskom često postaje praktičan izbor jer se ponovljivo skalira i smanjuje jediničnu cijenu kada amortizirate alate.

I dalje trebate potvrditi zahtjeve za materijalom, estetske potrebe i dodatke za obradu. Ali količina vam daje najkraći put do ispravnog užeg izbora.

Zašto količina mijenja jednačinu troškova?

Procesi lijevanja se razlikuju po tome kako "troše" troškove:

• Neki procesi imaju alati s višim početnim postavkama ali niža cijena po jedinici i brža vremena ciklusa.

• Drugi pak alate drže lakšim, ali ih nose sa sobom. veća cijena po jedinici jer je proces sporiji i zahtijeva više rada.

Zato proces koji izgleda skupo na prototipu može postati najjeftinija opcija u odnosu na proizvodni program.

Šta svaki proces lijevanja zaista radi?

Livenje pod pritiskom za aluminijske i cinkove dijelove

Livenje pod pritiskom ubrizgava rastopljeni metal u čelični kalup pod pritiskom, a zatim izbacuje očvrsli dio. Podržava visoku ponovljivost i visok protok. Dobavljači često kombinuju livenje pod pritiskom sa CNC obradom, završnom obradom i montažom kako bi ispunili funkcionalne i kozmetičke zahtjeve.

prednosti:

• Dobro se skalira za stabilnu i ponovljivu proizvodnju

• Brzi ciklusi za mnoge vrste dijelova

• Konzistentna geometrija nakon stabilizacije alata i procesa

nedostaci:

• Veća početna obaveza u nabavci alata

• Promjene dizajna mogu postati skupe nakon alata

• Odluke o karakteristikama (linija razdvajanja, nacrt, izbacivanje, klizači) ograničavaju dizajn

Pijenje peska

Livenje u pijesku formira kalup od pijeska, a zatim se rastopljeni metal ulijeva u šupljinu. Dobro funkcionira za male količine, velike dijelove i širok raspon legura. Kompromis je veća varijabilnost površine i dimenzija, te više sekundarne obrade kako bi se postigli uski profili.

prednosti:

• Niža prepreka u nabavci alata za programe u ranoj fazi

• Široka kompatibilnost legura i veliki potencijal za dijelove

• Lakše je modificirati ranu geometriju u mnogim slučajevima

nedostaci:

• Veća varijabilnost u površini i dimenzijama

• Veće opterećenje obradom i inspekcijom za uske elemente

• Sporiji protok za mnoge proizvodne programe

Livenje ulaganjem, također nazvano livenje izgubljenim voskom

Lijevanjem u skladu s tehnologijom preciznog lijevanja stvara se keramički kalup oko voštanog uzorka, zatim se vosak topi i metal se ulijeva u keramičku ljusku. Često se time postiže bolja površinska obrada i detaljnija geometrija nego livenje peska, sa manjom potrebom za teškim čeličnim alatima nego kod lijevanja pod pritiskom. Može biti dobar most između prototipova i lijevanja pod pritiskom velikih količina.

prednosti:

• Dobri detalji i potencijal za kompleksnu geometriju

• Često bolja površina kao livena nego površina od lijevanja u pijesku

• Može smanjiti obradu u nekim dizajnima blizu mreže

nedostaci:

• Cijena po jedinici može ostati viša nego kod livenja pod pritiskom u velikim količinama

• I dalje je često potrebna mašinska obrada za CTQ karakteristike

• Ograničenja procesa uveliko zavise od geometrije dijela i legure

Uporedna analiza koju kupci zapravo koriste

Pravo poređenje nije „koji je najbolji“. Već „koji odgovara ograničenjima mog programa“.

Unaprijed pripremljeni alati i struktura troškova

• livenje pod pritiskom: veća početna investicija u čelični kalup i pripadajući alat. Nakon izgradnje, može podržati konzistentnu proizvodnju.

• Lijevanje pijeskom: niža barijera alata u mnogim slučajevima, posebno za jednostavne uzorke, ali više ručnih koraka može povećati troškove po dijelu.

• Investicijski livenje: obično zahtijeva alate za izradu uzoraka, ali izbor alata i procesa uveliko varira ovisno o dijelu i materijalu.

Ako će se vaš dizajn često mijenjati, dajte prioritet procesima koji smanjuju bol inženjerskih promjena.

Cijena po jedinici i skalabilnost

U velikim razmjerima, cijena po jedinici često prati vrijeme ciklusa i sadržaj rada:

• Livenje pod pritiskom obično najbolje mjeri kada dio odgovara procesnom prozoru i planirate stabilnu proizvodnju.

• Livenje u pijesku i livenje u preciznim postupcima mogu se obrađivati ​​u različitim veličinama, ali često imaju više procesnih koraka i manju prednost u vremenu ciklusa.

Ako očekujete 1,000+ dijelova godišnje, trebali biste barem procijeniti livenje pod pritiskom, čak i ako počinjete s izradom prototipa negdje drugdje.

Vrijeme isporuke i iteracija dizajna

• Livenje kalupa zahtijeva vrijeme za dizajn kalupa, izradu i ispitivanja. To nagrađuje stabilne dizajne.

• Livenje u pijesku može se brzo odvijati u ranim iteracijama, ovisno o pristupu uzorku.

• Livenje preciznim lijevanjem nalazi se između njih. Često se dobija bolja geometrija blizu mreže nego livenje u pijesku, a alati su lakši od livenja pod pritiskom.

Ako očekujete česte ECO-ove, prvo isplanirajte putanju prototipa, a zatim zaključajte geometriju prije nego što se odlučite za proizvodni kalup.

Očekivanja tolerancije i ponovljivost

Nijedan proces lijevanja nije zamjena za dobar standardi tolerancije livenja i planiranje inspekcije. Ako želite brzo podsjetiti na to kako treba komunicirati namjeru tolerancije, pregledajte Kako čitati crteže za CNC obradu i osnove GD&T-aUz to rečeno:

die casting može pružiti snažnu ponovljivost za karakteristike koje kalup dobro kontroliše.

Pijenje peska obično zahtijeva veće dodatke za obradu i strožu kontrolu nad "kritičnim" karakteristikama kroz obradu.

investicija casting može smanjiti obradu u nekim dizajnima, ali u mnogim slučajevima i dalje je potrebno obrađivati ​​zaptivne površine, uske otvore i navojne elemente.

Obradujte čvrsta tolerancija kao sistemska odluka: livenje + mašinske obrade + raspored + inspekcije.

Površinska obrada i kozmetička konzistencija

• Livenje u pijesku obično pokazuje najveće varijacije u teksturi površine.

  Livenje preciznim postupkom često postiže finiju površinu nakon lijevanja i bolje detalje.

  Livenje pod pritiskom može proizvesti konzistentne površine, ali linije razdvajanja, oznake na vratima i lokacije igala za izbacivanje su i dalje važne. Ako imate stroge ciljeve izgleda, pregledajte tipične završna obrada površine livenja pod pritiskom rezultate rano kako bi alat, ugradnja otvora i plan nakon završne obrade odgovarali vašim očekivanjima u vezi s A-površinom.

  Ako vaš dio ima "A-površinu", jasno je definirajte na crtežu i razgovarajte o ranoj završnoj obradi.

Opcije materijala i uobičajena razmatranja legura

Izbor materijala može suziti vaše mogućnosti:

• Livenje u pijesku podržava širok spektar legura.

• Lijevanje preciznim postupkom podržava mnoge legure, uključujući i neke koje su teške u drugim procesima.

• Livenje pod pritiskom se obično fokusira na legure aluminija i cinka za mnoge industrijske i potrošačke primjene.

Nemojte prvo birati proces ako zahtjev za legurom nije predmet pregovora. Potvrdite kompatibilnost procesa sa svojim dobavljačem.

Utjecaj sekundarne obrade i montaže

Većini funkcionalnih dijelova je potrebna obrada. Planirajte to:

• Koristite lijevanje za cjelokupni oblik i nekritičnu geometriju.

• Koristite mašinsku obradu za kritične otvore, navoje, zaptivne površine i referentne tačke.

• Definirajte strategiju referentnih podataka i inspekciju rano kako ne biste "otkrili" probleme sa slaganjem nakon alata.

Vodič za odlučivanje na osnovu količine, od prototipa do preko 1,000 primjeraka

Koristite ovaj odjeljak kao stablo odlučivanja. Počnite s količinom. Zatim potvrdite s potrebama dizajna i kvalitete.

Prototipovi i vrlo mali obim prodaje: šta obično pobjeđuje

Ako vam je potrebno samo nekoliko dijelova, obično želite fleksibilnost:

• Livenje u pijesku može se koristiti za veće geometrije ili legure gdje bi mašinska obrada bila rasipna.

• CNC obrada može biti brža i predvidljivija kada geometrija odgovara subtraktivnoj proizvodnji.

• Livenje preciznom obradom može biti dobar put za prototip ako vaš konačni program vjerovatno ostane u tehnici lijevanja preciznom obradom.

Izbjegavajte pristajanje na proizvodni kalup dok je dizajn još uvijek u razvoju. Možete brzo potrošiti novac, a ipak na kraju redizajnirati alat.

Mali do srednji obim: gdje livenje preciznim postupkom često odgovara

Livenje preciznim postupkom često ima smisla kada vam je potrebno:

• Više geometrijskih detalja nego kod lijevanja u pijesku može pouzdano držati odliveno stanje.

• Bolji kvalitet površine bez teške završne obrade

• Gotovo mrežni oblik koji smanjuje obradu složenih oblika

Međutim, i dalje je potrebno planirati obradu kritičnih karakteristika i definirati kriterije prihvatljivosti za površinski i unutrašnji kvalitet.

Proizvodnja velikih količina: kada livenje pod pritiskom često ima smisla?

Ako je vaš program stabilan i potražnja je konzistentna, lijevanje pod pritiskom često postaje najkontroliraniji put:

• Podržava ponovljiv izlaz nakon što se matrica i proces stabiliziraju.

• Može smanjiti jedinične troškove jer je proces brz i skalabilan.

• Dobro se slaže sa sekundarnom obradom za kritične karakteristike.

Ovde je aluminijum Dobavljači livenog cinka pod pritiskom mogu dodati vrijednost: dizajn alata, DFM pregled, kontrola procesa, mašinska obrada, završna obrada i montaža u okviru jednog plana kvaliteta.

Kada kombinovati procese: livenje blizu mrežnih oblika i kritičnih karakteristika mašine

Mješovita strategija je uobičajena i često optimalna:

• Lijte tijelo gotovo neto veličine kako biste smanjili otpad materijala i vrijeme ciklusa.

• Obradite referentne tačke, otvore, navoje i zaptivne površine kako biste osigurali funkcionalnost.

Ako to učinite, odredite koje površine moraju biti obrađene, a koje mogu ostati u livenom stanju. Također definirajte kako ćete pregledati svaku kategoriju.

DFM ograničenja koja često odlučuju o procesu

Problemi DFM-a određuju troškove i prinos. Oni također odlučuju koliko će alat biti „bolan“.

Osnove linije razdvajanja, nacrta i izbacivanja za svaki proces

Livenje pod pritiskom zahtijeva jasan plan izbacivanja. To često znači:

• Rano planirate liniju razdvajanja.

• Dodajete propuh tamo gdje matrica vuče.

• Izbacivače postavljate tamo gdje neće oštetiti kozmetičke površine.

Lijevanje u pijesku i precizno livenje imaju različita ograničenja kalupa, ali i dalje imaju koristi od razumnog nacrta i jasne strategije referentnih podataka.

Podrezivanja, bočne akcije i unutrašnje karakteristike

Podrezivanja mogu nametnuti složenost:

• Kod lijevanja pod pritiskom, možda će vam trebati bočne akcije (klizači) ili redizajniranje elementa.

• Kod livenja u pijesku, jezgra mogu stvoriti unutrašnju geometriju, ali mogu povećati varijabilnost i rizik.

• Kod livenja po principu preciznosti, možete postići složene oblike, ali i dalje morate razmišljati o čvrstoći ljuske i naknadnoj obradi.

Ako neka karakteristika nameće složenost alata, pitajte da li je obrada te karakteristike jeftinija i sigurnija.

Tanki zidovi, rebra i rizik od deformacije

Tanki zidovi i dugi, ravni dijelovi povećavaju rizik od deformacije u bilo kojem procesu lijevanja. Upravljajte njime na sljedeći način:

• Dodavanje rebara ili zakrivljenosti gdje funkcija to dozvoljava

• Izbjegavanje naglih prijelaza debljine

• Definisanje realnih očekivanja ravnosti/pravosti i mašinska obrada samo tamo gdje je potrebno

Rupe, navoji i zaptivne površine: šta liti, a šta mašinski obrađivati?

U većini proizvodnih programa:

• Mašinsko zaptivanje površina i kritičnih otvora.

• Mašinska obrada navoja kada su čvrstoća i ponovljivost bitne.

• Koristite livene otvore samo kada su tolerancije slabe i kada funkcija to dozvoljava.

Za dijelove koji ne propuštaju, unaprijed dogovorite kako ćete provjeriti integritet (na primjer, ispitivanje pritiskom) i gdje ćete obrađivati ​​kako biste kontrolirali brtvljenje.

DFM tabela za varalice za crtanje recenzija

Koristite ovo kao praktičnu kontrolnu listu kada pregledavate crtež sa svojim dobavljačem.

Kontrolna lista za zahtjev za ponudu: šta poslati dobavljaču odlivaka

Čist RFQ smanjuje ponovno traženje ponuda, kašnjenja i iznenađenja u pogledu kvalitete.

Informacije o crtežima i tolerancijama koje sprečavaju ponovno citiranje

Pošaljite:

• 2D crtanje sa GD&T za kritične karakteristike

• 3D model (poželjno STEP)

• Jasna shema podataka

• Napomene koje identificiraju: lijevane površine u odnosu na obrađene površine u odnosu na kozmetičke površine

Ako pošaljete samo model bez namjere tolerancije, dobavljači će pretpostaviti, a pretpostavke su skupe.

Plan obima i raspored isporuke

uključuju:

• Očekivani godišnji obim (i kako se može povećati)

• Veličina narudžbe / učestalost isporuke

• Ciljano vrijeme isporuke i zahtjevi za međuspremnikom

Ove informacije direktno utiču na strategiju alata i određivanje cijene po jedinici.

Kozmetički zahtjevi i definicija "A-površine"

Definišite:

• Koja su lica vidljiva kupcima

• Dozvoljene oznake (linija razdvajanja, igle za izbacivanje, tragovi kapije)

• Zahtjevi za završnu obradu (premaz, galvanizacija, tekstura)

Ako ne definirate kozmetičke elemente, vjerovatno ćete kasnije platiti za preradu.

Inspekcija, dokumentacija i očekivanja u pogledu kvalitete

Odrediti:

• Koje dimenzije su CTQ (kritične za kvalitet)

• Preferirana metoda inspekcije za CTQ karakteristike (mjerni instrument, CMM, funkcionalni mjerač)

• Zahtjevi za prvi članak i očekivanja uzorkovanja

• Bilo koja potrebna dokumentacija (certifikati materijala, izvještaji o inspekciji)

Ne tražite svaki izvještaj "za svaki slučaj". Pitajte šta ćete zapravo koristiti da biste prihvatili sve.

Uobičajene zamke i kako ih izbjeći

Odabir livenja u pijesku za program koji će se skalirati

Livenje u pijesku može biti pravi početak, ali može postati skupo kada se poveća veličina jer:

• Veća varijabilnost dovodi do više inspekcije i više mašinske obrade

• Kozmetička konzistencija može zahtijevati više napora za završnu obradu

Ako predviđate obim poslovanja, postavite pitanje rano: „Šta se mijenja kada pređemo na 1,000+ godišnje?“ To pitanje vas štiti od promjene procesa usred programa.

Odabir lijevanja pod pritiskom bez stabilnog dizajna

Livenje pod pritiskom nagrađuje stabilnost. Ako očekujete mnogo promjena:

• Prototip s mašinskom obradom ili procesom s nižim zahtjevima

• Prvo zaključajte geometriju ključa (posebno spojne površine i kozmetičke površine)

• Tek tada investirajte u strategiju proizvodnje alata za izradu kalupa

Najbrži način za trošenje novca na alate je alat za pokretnu metu.

Odabir lijevanja preciznim lijevanjem bez razjašnjavanja potreba za naknadnom obradom

Livenje preciznim postupkom može smanjiti obradu, ali je rijetko eliminira. Ako ne definirate namjeru obrade, možete završiti sa:

• Neočekivani troškovi obrade za kritične elemente

• Neusklađeni podaci i problemi s funkcionalnim slaganjem

Uskladite strategiju referentnih podataka i CTQ karakteristike prije nego što finalizirate dizajn odljevka.

Pitanja i odgovori

Da li je livenje pod pritiskom uvijek jeftinije pri velikim količinama?

Nije uvijek. Livenje pod pritiskom često smanjuje jediničnu cijenu u velikim količinama, ali samo kada dio odgovara procesnom prozoru i dizajn ostane stabilan dovoljno dugo da amortizira alate. Ako se vaš dizajn često mijenja, efektivni trošak može brzo porasti.

Mogu li napraviti prototip lijevanog dijela bez plaćanja kompletnog alata za proizvodnju?

U mnogim programima, da. Možete napraviti prototip geometrije pomoću CNC obrade ili možete koristiti alternativne pristupe alatima ovisno o riziku i vremenskom okviru. Najbolji pristup ovisi o tome što trebate validirati (prianjanje, čvrstoća, estetski izgled, performanse curenja) i koliko brzo planirate povećati proizvodnju.

Kako da odlučim šta da obrađujem mašinski, a šta da livam?

Karakteristike mašine koje pokreću funkcionalnost i prihvatanje:

• Brtvene površine

• Precizni otvori i ležajevi

• Navoji sa zahtjevima za čvrstoću ili poravnanje

• Podaci koji kontrolišu slaganje sklopa

Lijevane elemente koji ne zahtijevaju strogu kontrolu i uglavnom definiraju oblik.

Šta trebam navesti za pregled i prijem?

Počnite sa CTQ karakteristikama. Definišite:

• Kako ćete ih mjeriti

• Koliko dijelova ćete uzorkovati

• Koja dokumentacija vam je potrebna za prihvatanje

Ako želite podršku (FAI, studije mogućnosti ili plan kontrole), razgovarajte o tome tokom procesa izrade ponude kako bi dobavljač mogao to uključiti u proces.

zaključak

Ako birate između lijevanja u pijesku, lijevanja u preciznom lijevanju i lijevanja pod pritiskom, počnite s količinom, a zatim potvrdite zahtjeve dizajna i kvalitete. Za stabilne programe sa preko 1,000 dijelova godišnje, livenje pod pritiskom često postaje najponovljivija i najskalabilnija opcija.

Ako želite brz i praktičan odgovor za svoj dio, pošaljite crtež i godišnji plan obima. U HM-u možemo pregledati DFM, preporučiti najbolji procesni put (uključujući mašinsku obradu i završnu obradu) i ponuditi proizvodnju livenog aluminija ili cinka pod pritiskom.