Lokšņu metāla izstrādājumu ražošana, CNC apstrāde un liešana rūpniecisko iekārtu konstrukcijas detaļām: kā izvēlēties pēc ģeometrijas, apjoma, pielaides un izpildes termiņa

Izslēdziet procesus, kas nespēj izveidot ģeometriju

Pirms salīdzināt izmaksas vai izpildes termiņu, pārbaudiet, vai process vispār spēj radīt attiecīgo formu. Liešana ir ceļš uz noslēgtiem iekšējiem dobumiem, izliektiem plūsmas ceļiem un režģa struktūrām, jo izkausēts metāls vienā solī aizpilda sarežģītas veidnes telpas⁸.

Apstrāde ir atņemoša: tā sākas no cieta sagataves un noņem materiālu, tāpēc dziļām rievām un iegriezumiem nepieciešami individuāli instrumenti, daudzasu mašīnas vai vairākas operācijas, kas palielina izpildes termiņu un izmaksas⁸. Ja zīmējums prasa stingrus iekšējos stūrus vai ļoti asas malas, apstrāde nodrošina kontroli un atkārtojamību to sasniegšanai⁸.

Lokšņu metāls ir ierobežots ar vienkāršākām 3D ģeometrijām un bez papildu soļiem grūti izgatavo dziļas vai ļoti sarežģītas 3D detaļas²². Viens izstrādāts piemērs padara šo filtru konkrētu.

Detaļu ar noslēgtu iekšējo plūsmas ceļu nevar ne apstrādāt, ne veidot no loksnes, tāpēc liešana ir vienīgais no trim procesiem, kas to spēj izgatavot⁸. Detaļu, kurai nepieciešams ass iekšējais stūris, nevar izliet, neatstājot apstrādes pielaidi, tāpēc liešanas maršruts ietver papildu apstrādes operāciju⁸.

Biezi šķērsgriezumi ir problēma abiem: liešanā tie var izraisīt nevienmērīgu dzesēšanu un saraušanās defektus, bet apstrādē tie vienkārši prasa vairāk laika un instrumentu⁸. Šis filtrs jāpiemēro vispirms un jāatsakās no jebkura procesa, kas to neiztur, jo neviens apjoma atlaides vai izpildes termiņa ieguvums nekompensē ģeometriju, ko process nespēj izgatavot⁸²².

Pārbaudiet, vai pielaide un virsmas apstrāde liek izvēlēties CNC apstrādi

Pielaide un virsmas apstrāde ir otrais filtrs. CNC apstrāde nodrošina stingras pielaides, minētas ±0.001 in, un augstāku virsmas kvalitāti, kas bieži novērš pēcapstrādi²⁰.

Lokšņu metāls ir ierobežots ar mērenām pielaidēm un vienkāršu virsmas apstrādi, un detaļām var būt redzamas instrumenta pēdas, skrāpējumi vai atslāņojumi, kas prasa krāsošanu, pulvera pārklājumu vai pulēšanu, lai atbilstu izskata vai korozijas prasībām²⁰²².

Spiedienliešana atrodas starp abiem: atkarībā no materiāla un detaļas konstrukcijas ir sasniedzamas pielaides līdz ±0.1 mm uz 25 mm¹³ (piegādātāja norādīts rādītājs). Un tā bieži nodrošina gludāku virsmu nekā citas liešanas metodes, taču elementu precizēšanai vai stingrāku izmēru specifikāciju sasniegšanai var pievienot papildu CNC apstrādi¹³.

Izstrādāts piemērs parāda, kur parādās sekundārā operācija. Spiedienlietai detaļai, kas notur ±0.1 mm uz 25 mm lietā veidā, joprojām nepieciešama apstrādes gaita, ja zīmējums prasa ±0.05 mm¹³¹⁸.

Šī gaita nav bez maksas: tā maršrutam pievieno otru procesu, otru uzstādīšanu un otru piegādātāju vai nodaļu. Lokšņu metālam praktisko pielaides joslu nosaka griešanas un formēšanas soļi.

Viena piegādātāja prototipēšanas datos lāzera griešana minēta ar ±0.2 mm un lieces leņķis ar ±1.0°¹⁵. Ja jūsu zīmējumam nepieciešams smalkāk vai tāda virsmas apstrāde, kas nāk tieši no mašīnas, pielaides filtrs norāda uz apstrādi²⁰.

Nosakiet gada apjoma joslu, kurā katrs process ir ekonomiski pamatots

Kad ģeometrija un pielaide pieļauj vairāk nekā vienu procesu, izšķir apjoms. Spiedienliešana prasa ievērojamus sākotnējos instrumentu ieguldījumus, kas kļūst rentabli tikai lielos apjomos — minēts 5,000 līdz 500,000+ vienību uz partiju¹³¹⁸.

CNC apstrādei nav individuālu instrumentu prasības, kas samazina sākotnējās izmaksas īsām partijām, taču ļoti lielos apjomos tā kļūst mazāk rentabla, jo apstrādes laiki un instrumentu nodilums uzkrājas²⁰²⁶. Lokšņu metāla izstrādājumu ražošana raksturota kā rentabla mazos un vidējos apjomos un ļoti efektīva vienkāršu detaļu masveida ražošanā, ar zemākām vienības izmaksām lielos apjomos²⁰²².

Izstrādāts piemērs no viena avota: pie 10,000 vienībām spiedienliešana esot ar vairāk nekā $300,000 gada ietaupījumu salīdzinājumā ar CNC¹⁹. Šis rādītājs ir viena avota novērojums, un to nevajadzētu uzskatīt par vispārēju līdzsvara punktu — tas atkarīgs no detaļas izmēra, sakausējuma un konkrētā CNC maršruta, ar ko tas tika salīdzināts¹⁹.

Apjoma josla jāizmanto, lai izslēgtu procesus, kuru instrumentus jūsu gada daudzumā nevar amortizēt, un pēc tam jāsarindo atlikušie pēc vienas detaļas izmaksām no piedāvājumiem. Avoti nesniedz vienotu līdzsvara analīzi visiem trim procesiem, tāpēc krustošanās punkts jūsu detaļai jāiegūst no jūsu pašu piedāvājumiem¹⁹²⁰.

Salīdziniet pasūtījuma līdz piegādes laika grafikus, iekļaujot instrumentus

Izpildes termiņš sadalās divos ļoti atšķirīgos pulksteņos: instrumentu pulkstenī un detaļas pulkstenī. Lokšņu metāla prototipēšana norit dienās — 2 līdz 5 darba dienas standarta gadījumā, kur tikai lāzera griešana aizņem 1 līdz 2 dienas, bet griešana plus liecšana — 2 līdz 3 dienas¹⁵ (piegādātāja norādīts rādītājs).

Un pilna izgatavošana, ieskaitot metināšanu un apdares darbus, — 4 līdz 7 dienas¹⁵. Spiedienliešana ir citā mērogā: instrumenti plus pirmās detaļas aizņem 8 līdz 16 nedēļas, ieskaitot veidnes izmēģinājumu un termisko validāciju¹⁸.

Izstrādāts piemērs: lokšņu metāla prototipu var sagriezt un saliekt 2 līdz 3 darba dienās, salīdzinot ar 8 līdz 16 nedēļām pirms pirmās spiedienlietās detaļas parādīšanās¹⁵¹⁸. Ja jūsu programmas grafiks tiek mērīts nedēļās, nevis ceturkšņos, šī atšķirība vien var izslēgt liešanu, pirms vispār tiek apspriestas izmaksas.

CNC apstrāde atrodas starp abiem instrumentu pulksteņa ziņā — individuāli instrumenti nav nepieciešami, tāpēc nav jābūvē veidne. Taču uzstādīšanas laiks ir garāks nekā lokšņu metālam CAD/CAM programmēšanas un iekārtu nostiprināšanas dēļ²⁰.

Avoti nesniedz salīdzināmu skaitlisku izpildes termiņu CNC ražošanas detaļām, tikai kvalitatīvus aprakstus, tāpēc lūdziet piegādātājam piedāvātu piegādes logu, nevis pieņemiet to²⁰.

Pārbaudiet materiālu un sienas biezumu pret katru procesu

Materiāls un sienas biezums var izslēgt procesu pat tad, ja ģeometrija un apjoms to pieļauj. Lokšņu metāla izstrādājumu ražošana ir optimizēta plānam līdz vidēji biezam materiālam, minēts 0.5 mm līdz 6 mm²² (piegādātāja norādīts rādītājs).

Biezākas detaļas var formēt, taču tām var būt nepieciešamas lieljaudas iekārtas vai vairāki soļi, kas ir mazāk efektīvi un dārgāk²². 10 mm konstrukcijas plāksne ir ārpus šīs efektīvās joslas un norāda uz apstrādi vai liešanu²².

Liešanā sakausējums nosaka mašīnu. Karstās kameras spiedienliešana nodrošina ļoti ātrus ciklus, minēts aptuveni 15+ cikli minūtē, taču tā ir ierobežota ar zemu kušanas temperatūru sakausējumiem, piemēram, cinku un magniju³⁰.

Aukstās kameras spiedienliešana apstrādā augstas kušanas temperatūras sakausējumus, ieskaitot alumīniju un varu, ar lēnākiem cikliem un spēj ražot lielas, sarežģītas, augstas stiprības detaļas³⁰. Ja jūsu detaļa ir alumīnijs, tas ir aukstās kameras maršruts³⁰.

Apstrādē materiāla cietība nosaka izmaksas. Cietāki materiāli parasti ir stiprāki, taču prasa īpašus griešanas instrumentus, lēnākus apstrādes laikus un augstākas darbaspēka izmaksas³¹.

Blīvums tieši atbilst komponenta svaram, tāpēc mazāk blīvus materiālus, piemēram, alumīniju, izmanto tur, kur svars ir svarīgs³¹. Pirms maršruta fiksēšanas apstipriniet sakausējumu un šķērsgriezuma biezumu pret procesa joslu, jo materiāls, ko viegli formēt, var būt lēni apstrādājams, un otrādi²²³⁰³¹.

Apstipriniet stiprības un noguruma pieņēmumus, uz kuriem balstās konstrukcija

Stiprība ir vieta, kur pierādījumi ir vistrākākie, tāpēc uzskatiet to par verifikācijas soli, nevis atlases kritēriju. Neviens avots šajā kopā nesniedz salīdzinošu stiprības un svara attiecības rādītāju lokšņu metālam, apstrādei un liešanai kā izgatavotām konstrukcijas detaļām, tāpēc trīs procesus nevar sarindot pēc īpatnējās stiprības, balstoties uz publicētiem datiem¹²⁹³¹.

Avoti gan nosaka izejmateriāla īpašību: auksti velmēta oglekļa tērauda loksne saskaņā ar ASTM A1008 aptver konstrukcijas markas no SS Grade 25 (170 MPa) līdz SS Grade 80 (550 MPa), ar noteiktām stiepes un tecēšanas robežām, kas pārbaudītas ar stiepšanu un liekšanu¹.

Mīkstajam tēraudam (AISI 1018) tecēšanas robeža ir ap 50 ksi un blīvums 0.283 lb/in³, kas padara to trīs reizes stingrāku nekā tāda paša izmēra alumīnija gabalu²⁹. Viens izgatavošanas aspekts ir svarīgs nogurumam.

Saliekti stūri lokšņu metālā bieži nodrošina augstāku noguruma stiprību salīdzinājumā ar metinātajiem savienojumiem, jo metāls saglabā konstruktīvu nepārtrauktību bez termiskajiem spriegumiem⁹. Tāpēc metināts kronšteins un saliekts kronšteins no tās pašas loksnes var atšķirties noguruma kalpošanas ziņā, jo metinājums ievieš termisko spriegumu, ko līkums neievieš⁹.

Lūdziet piegādātājam konkrētā maršruta stiprības un noguruma pamatojumu — sakausējumu, termiskās apstrādes stāvokli, cietināšanu un savienojuma metodi — nevis pieņemiet, ka procesa nosaukums ietver stiprības klasi. Avoti nesalīdzina noguruma vai triecienizturības datus lietām, apstrādātām un lokšņu metāla detaļām identiskā slogojumā¹⁹²⁹.

Iekļaujiet kontroles, sertifikācijas un konstrukcijas izmaiņu pārbaudes piedāvājuma pieprasījumā

Neviens avots nesniedz NDT iespējas vai tipiskos defektu rādītājus trim procesiem, tāpēc tie jānorāda jums, nevis jāpieņem no procesa nosaukuma. Tālāk uzskaitītās pārbaudes ir tās, ko pierādījumi atbalsta kā izšķirošas pirms piedāvājuma pieprasījuma izlaišanas.

• ✓Norādiet kontroles plānu pēc daudzuma joslas: galvenie izmēri prototipu daudzumiem no 1 līdz 20 gabaliem, noteikts QC plāns ražošanas daudzumiem no desmitiem līdz simtiem vai vairāk.
• ✓Pieprasiet materiālu sertifikātus un izsekojamību, ja detaļa ir saistīta ar drošību; aviācijas un aizsardzības darbos tieši šo prasību dēļ tiek piemērota 20-50% piemaksa virs komerciālajām likmēm.
• ✓Jautājiet, vai piegādātājam ir AS9100D un ITAR, ja gala lietojums ir aviācijā vai aizsardzībā, jo tas var samazināt jūsu pašu audita un uzraudzības slogu.
• ✓Apstipriniet, ka konstrukcija ir stabila, pirms apņematies uz apjoma instrumentiem, jo konstrukcijas izmaiņas ir viegli veikt prototipu daudzumos un pirms ražošanas tās jāiesaldē.
• ✓Lūdziet piegādātājam norādīt NDT metodi un pieņemšanas kritērijus izvēlētajam procesam, jo avoti nenosaka defektu rādītājus nevienam no trim.

Kur avoti atšķiras un ko pārbaudīt ar piedāvājumiem

Divas pretrunas pierādījumos tieši ietekmē apjoma lēmumu, un nevienu no tām avotos neatrisina konteksts.

Pirmā — vai lokšņu metāla izstrādājumu ražošana saglabā efektivitāti lielos apjomos: viens avots to novieto mazos līdz vidējos apjomos ar augstākām izmaksām lieliem daudzumiem²¹, savukārt divi citi to raksturo kā ļoti efektīvu masveida ražošanā ar zemākām vienības izmaksām lielos apjomos²⁰²².

Otrā — CNC izmaksu pozīcija lielos apjomos: viens avots to nosauc par rentablu mazos un vidējos apjomos²⁰, cits saka, ka tā ir mazāk rentabla ļoti lielos apjomos nekā štancēšana vai liešana²⁶.

Uzskatiet abas par atvērtiem jautājumiem savai detaļai un risiniet tos ar piedāvājumiem jūsu faktiskajā gada daudzumā, jo pretruna ir par to, kur atrodas krustošanās punkts, nevis par to, vai tas pastāv^20212226.

Before you request a quote

• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.