Ghisa o acciaio saldato: scegliere la costruzione del basamento macchina
Basamento macchina in ghisa o acciaio saldato: smorzamento, tempi, costo del modello, flessibilità di progetto e quantità oltre cui la convenienza si inverte.
Ogni basamento macchina parte dallo stesso bivio: fonderlo o saldarlo. La decisione fissa il costo delle attrezzature, i tempi di consegna del primo pezzo, il comportamento della macchina sotto carico e quanto le costerà una modifica di progetto tra un anno.
Che cosa sono davvero i due processi
Ghisa grigia significa che si realizza un modello, attorno a esso si formano le forme in terra, si cola la ghisa e il getto viene stagionato prima della lavorazione. Il modello è un vero costo di investimento e richiede un tempo reale. Una volta che esiste, ogni getto in più è economico.
Una struttura in acciaio saldato significa che lamiere e tubolari vengono tagliati, posizionati in dima, saldati in una struttura, distesi e poi lavorati. Non c’è alcun modello. Il costo è materiale più ore di saldatura, e resta quasi costante che se ne costruisca uno o cinquanta.
Lo smorzamento è l’argomento onesto a favore della ghisa
La ghisa grigia contiene grafite in forma lamellare. Queste lamelle interrompono la matrice metallica e dissipano le vibrazioni sotto forma di calore, ed è per questo che il materiale ha una capacità di smorzamento molto più alta dell’acciaio da costruzione. Il meccanismo è descritto in qualsiasi trattazione standard sulla ghisa grigia ed è una proprietà della microstruttura, non di una particolare fonderia. Su una rettificatrice, un’alesatrice o un tornio di precisione, si vede direttamente nella finitura superficiale.
L’acciaio da costruzione non lo fa. Una struttura saldata con lo stesso profilo risuona dove un basamento in ghisa assorbe. Le soluzioni abituali sono più nervature, più massa, oppure riempire le sezioni scatolate con un nucleo di resina minerale o di calcestruzzo. La struttura saldata riempita è l’opzione sottovalutata: recupera gran parte del vantaggio dello smorzamento mantenendo i tempi brevi della carpenteria.
La rigidità è una questione separata dallo smorzamento, e le due vengono confuse di continuo. Il modulo elastico dell’acciaio è circa il doppio di quello della ghisa grigia, quindi a parità di sezione una struttura in acciaio è più rigida. Una macchina può essere perfettamente rigida e vibrare comunque. Stabilisca quale problema ha davvero prima di scegliere un materiale per risolverlo.
Tempi di consegna e primo pezzo
Qui vince la carpenteria saldata, e raramente la partita è combattuta.
| Ghisa | Acciaio saldato | |
|---|---|---|
| Attrezzature | Serve un modello | Solo attrezzature di posizionamento |
| Primo pezzo | Mesi, modello più coda in fonderia | Settimane |
| Modifica di progetto | Modello nuovo o rilavorato | Tagliare, aggiungere una nervatura, risaldare |
| Andamento per pezzo | Scende con il volume | Circa costante |
Se il progetto della macchina è ancora in evoluzione, e alla prima costruzione di solito lo è, è l’ultima riga a decidere. Una modifica a una struttura saldata è un cannello da taglio e un pomeriggio. Una modifica a un getto è una trattativa con il modellista e un nuovo posto nella coda della fonderia.
Dove si incrociano i conti
La carpenteria saldata non ha costi di attrezzatura ma ha un’alta incidenza di manodopera per pezzo. Il getto ha un alto costo di attrezzatura ma un basso costo per pezzo quando la serie è abbastanza lunga. Si riportino entrambi in funzione del volume annuo: da qualche parte si incrociano.
Per un pezzo singolo o un prototipo, la struttura saldata vince senza discussione. Per un modello di macchina che costruirà con continuità per anni, di solito vince il getto, e lo smorzamento arriva in più. Nella fascia intermedia, dove si trova la maggior parte dei costruttori di macchine, dipende davvero dal pezzo, e l’unico modo per saperlo è farli quotare entrambi.
Quello che non deve fare è confrontare un’offerta per un getto con un’offerta per una struttura saldata relative a due progetti diversi e trarne conclusioni sui processi. Quel confronto non dice nulla.
Una sequenza pratica
- Stabilisca se ha un problema di rigidità o di smorzamento. Hanno risposte diverse.
- Costruisca la prima macchina con una struttura saldata, a meno che non esista già un modello. Modificherà il progetto.
- Congeli il progetto dopo che le prime una o due macchine sono in funzione.
- Quando il volume annuo è reale, faccia quotare il progetto congelato in entrambi i modi e lasci decidere ai numeri.
La maggior parte dei costruttori si mette nei guai impegnandosi su un modello prima del terzo passaggio.
Cosa indicare nella richiesta di offerta
Qualunque strada scelga, una richiesta quotabile indica le stesse cose: l’ingombro e il peso finito, quali superfici sono funzionali e quale tolleranza deve rispettare ciascuna, il sistema di riferimenti rispetto a cui si misurano quelle tolleranze, il metodo di distensione richiesto e la quantità annua reale. Ne tralasci una e riceverà offerte non confrontabili tra loro.
Se vuole far quotare entrambe le soluzioni per lo stesso pezzo, invii il disegno e lo indichi. Letture correlate: distensione e planarità su un basamento saldato.
Domande frequenti
La ghisa smorza sempre meglio dell'acciaio saldato?
A parità di geometria, sì. La ghisa grigia smorza molto meglio dell'acciaio da costruzione perché le lamelle di grafite nella sua microstruttura assorbono l'energia delle vibrazioni. Ma la geometria non è fissa: una struttura saldata ben nervata, o con le sezioni riempite, può superare un getto progettato male. Il confronto ha senso solo quando entrambi i progetti sono ingegnerizzati correttamente.
A quale quantità la ghisa diventa più economica della carpenteria saldata?
Non esiste un numero universale, perché dipende dal costo del modello, dal peso del getto e dal costo locale della manodopera. Conta l'andamento: il costo della carpenteria saldata è circa costante per pezzo, quello del getto scende man mano che il modello si ammortizza. Faccia quotare entrambe le soluzioni per il suo pezzo reale al suo volume annuo reale e individui il punto in cui le curve si incrociano.
Posso convertire direttamente un progetto in ghisa in una struttura saldata?
Non direttamente. Un getto è progettato con sezioni spesse e raccordi generosi perché è ciò che si cola bene; una struttura saldata ricava la sua rigidità da lamiere più sottili disposte in scatolati e nervature. Copiare in acciaio la geometria del getto dà un pezzo pesante e costoso che non è più rigido. La struttura va riprogettata in funzione del processo.
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