Прецизионное литье (литье по выплавляемым моделям) — это высокоточный процесс литья, на стоимость которого влияют различные факторы. При изготовлении деталей клиенты сталкиваются с различными вариантами выбора. Выбор процесса обычно зависит от производственных возможностей, осуществимости продукта и стоимости. При оценке стоимости прецизионного литья разные клиенты могут столкнуться с разными затратами в зависимости от своих конкретных производственных потребностей (например, количества необходимых деталей). Однако при выборе технологии производства необходимо учитывать несколько ключевых факторов, влияющих на стоимость.

Ниже приводится анализ основных факторов, влияющих на затраты, с точки зрения материалов, конструкции, технологического процесса и оборудования, а также предлагаются направления оптимизации затрат:

 

1. Выбор материала

Выбранный металл является фактором, влияющим на стоимость прецизионного литья. Основные материалы и сплавы различаются по классу. Поэтому даже при использовании одного и того же металла сплав с более высокой чистотой будет дороже сплава с более низкой чистотой. Заказчики, как правило, вынуждены покупать больше металла, чем фактически необходимо для отлить детали. Другими факторами, влияющими на стоимость, являются дефицит и доступность. Металлы, которые трудно добывать и перерабатывать, ограничивают их предложение, что приводит к увеличению затрат.

Ниже приведены конкретные затраты на материалы:

 

1.1 Материалы для восковых моделей

Типы и цены:

Обычно используемые материалы для восковых моделей включают воск на основе парафина и стеариновой кислоты (низкая стоимость), материалы для восковых моделей средней температуры (например, полиэтиленовый воск, высокая точность, но в 2-3 раза дороже) и материалы для восковых моделей высокой температуры (например, керамические материалы для восковых моделей, используемые для сложных конструкций, самая высокая стоимость).

Импортные высококачественные материалы для изготовления восковых моделей могут стоить в 1,5–2 раза дороже отечественных материалов.

Потери: Ремонт восковых моделей и переработка воска приводят к потерям материала 5%-15%, причем потери при изготовлении сложных прецизионных отливок выше.

 

1.2 Материалы корпуса

Огнеупорные материалы:

Поверхностные материалы (например, циркониевый песок и корунд) стоят в 3-5 раз дороже, чем подложные материалы (например, кварцевый песок). Высоколегированная сталь отливки требуют специальные материалы, такие как оксид иттрия, что значительно увеличивает затраты.

Связующие вещества (например, жидкое стекло, кремнеземный золь): кремнеземный золь обладает высокой прочностью, но стоит в 4-6 раз дороже жидкого стекла и имеет длительное время высыхания, что влияет на эффективность.

Потребление материала: Потребление материала для многослойных оболочек (обычно 5-10 слоев) увеличивается с увеличением размера и сложности отливки. Затраты на материал оболочки для крупных деталей могут составлять 20%-30% от общей стоимости.

 

1.3 Металлические материалы

Типы сплавов:

Нержавеющая сталь и высокотемпературные сплавы (такие как никелевые сплавы) стоят в 3-10 раз дороже обычной углеродистой стали, а драгоценные металлы (такие как титановые сплавы и кобальт-хромовые сплавы) стоят еще дороже.

Потери при плавке:

Выход металла при точном литье составляет примерно 70%-85%, при этом значительные потери наблюдаются при использовании редких сплавов.

 

2. Сложность конструкции

Конструкция детали является важным фактором, влияющим на стоимость инвестиционного прецизионного литья. Простые конструкции деталей без внутренних каналов, отверстий и других элементов помогают снизить затраты заказчика. Однако, когда геометрия деталей более сложна и требует сложных конструкций сердечников, эти элементы требуют, чтобы система литья обеспечивала попадание расплавленного металла во все необходимые области для получения высококачественной продукции без дефектов. Эти дополнительные этапы могут увеличить производственные затраты.

Сложные компоненты и крупные детали могут также потребовать дополнительных сердечников. Эти дополнительные сердечники могут укрепить и без того хрупкие стенки (например, удлиненные отверстия или пазы). Из-за дополнительных сердечников и сложной конструкции процесс сушки может занять больше времени, что замедлит производство. Все эти факторы увеличивают стоимость проекта.

3. Требования к производственному процессу, термообработке, отделке поверхности и испытаниям

 

3.1. Развитие плесени

Сложность формы:

Для производства единичных изделий и небольших партий требуются вручную вырезанные восковые модели, которые являются недорогими, но неэффективными; для массового производства требуются металлические формы (например, алюминиевые формы, стальные формы), стоимость разработки которых составляет от десятков тысяч до сотен тысяч юаней, что составляет 30%-50% от первоначальной стоимости.

Срок службы формы:

Формы из алюминиевого сплава позволяют производить примерно 500–1000 штук, а стальные формы — десятки тысяч. Частая замена форм увеличивает общие затраты.

 

3.2 Сложность процесса

Изготовление восковых моделей:

Сложные отливки (например, лопатки самолетов и рабочие колеса турбин) требуют использования многомодульных восковых моделей. Ручная сборка отнимает много времени и составляет 15%-25% затрат на рабочую силу.

Подготовка материала оболочки:

Материалы с оболочкой из кремнеземного золя требуют многократного нанесения покрытий и циклов сушки (каждый слой требует 12-24 часов сушки), причем один цикл занимает 5-7 дней. Этот процесс является энергоемким (например, требует постоянной температуры и влажности в цехе), а затраты на рабочую силу также высоки.

Депарафинизация и обжиг:

Паровое депарафинирование потребляет примерно 500-800 кДж на килограмм парафина, в то время как электрические печи могут достигать мощности в сотни киловатт, а затраты на энергию составляют примерно 10%-15%.

 

3.3 Постобработка

Пескоструйная обработка и обработка поверхности:

Очистка водой под высоким давлением и пескоструйная обработка увеличивают время обработки; прецизионные детали требуют химической или электролитической полировки, что влечет за собой высокие затраты на материалы и оборудование.

Расходы на осмотр:

Затраты на неразрушающий контроль (NDT), такой как капиллярный контроль, рентгеновский контроль и координатно-измерительная машина (CMM), обычно составляют 5%-10% от общей стоимости и еще выше в таких областях с высоким спросом, как аэрокосмическая промышленность.

Каждый производитель имеет свои уникальные производственные процессы и технологии, отвечающие его операционным и сервисным потребностям. Цены будут варьироваться в зависимости от их возможностей. Они также могут предлагать определенные технологии, чтобы помочь клиентам создать экономически эффективные решения.

Услуги по быстрому прототипированию, термообработка, обработка поверхностей и различные требования к испытаниям увеличивают стоимость деталей. Эти дополнительные услуги могут улучшить качество деталей и обеспечить их соответствие требованиям применения. Многие клиенты выбирают эти услуги по обработке поверхностей, потому что знают, что долгосрочная окупаемость первоначальных инвестиций оправдывает себя.

Нинбо Суйцзинь Машинные технологии Лтд. специализируется на производстве различных прецизионных отливок и обработанных деталей, в том числе из углеродистой стали, легированной стали и нержавеющей стали, а также может выполнять комбинированную обработку композитных материалов в соответствии с чертежами.