알루미늄 주조 비용은 견적 요청 전에 이미 결정되었습니다.

이미 지출한 70%

도면이 엔지니어링 부서를 떠나 조달 부서에 도달할 때쯤이면 대략적인 시간은 다음과 같습니다. 해당 부품의 수명 주기 비용 중 70%는 이미 지출되었습니다.지출된 것이 아니라 투자된 것입니다. 돈은 나중에 사업에서 빠져나가지만, 얼마나 빠져나갈지를 결정하는 작업은 누군가가 벽 두께를 정하고, 보스의 위치를 ​​정하고, 허용 오차를 설정할 때 이루어졌습니다.

구매 부서는 남은 마진에 대해 협상을 진행합니다. 숙련된 구매 담당자는 경쟁을 통해 공급업체로부터 8~12%의 마진을 얻어낼 수 있습니다. 3주 전에 벽 두께를 한 번만 변경했더라면 30%의 마진을 줄일 수 있었을 것입니다.

이것이 바로 어떤 대화에서든 가장 가치 있는 대화가 중요한 이유입니다. 관습 다이캐스팅 이 프로그램은 견적 요청서(RFQ)를 발송하기 전에 진행되며, 견적서가 회신된 후에 진행되는 것이 아닙니다. 아래는 알루미늄 주조 비용에 영향을 미치는 구체적인 설계 결정 사항과 각 결정 사항에 따른 수치입니다.

비용이 실제로 확정되는 곳

비용 곡선은 직관과 반대로 움직입니다. 지출은 후반부에 집중되는데, 공구 비용 청구서와 생산량에 따른 지급금이 늦게 발생하기 때문입니다. 반면, 투자 약정은 초반에 이루어집니다.

설계 단계에서 벽 두께를 4mm에서 2.8mm로 줄이는 것은 구현 비용이 전혀 들지 않으면서 부품 알루미늄 질량을 약 25% 감소시키고, 사이클 시간을 15~20% 단축하며, 불량품 발생의 주요 원인인 수축 위험을 줄여줍니다. 금형 가공 후 동일한 변경을 요청하려면 캐비티 용접 및 재가공 또는 새로운 인서트가 필요합니다.

벽 두께: 가장 큰 영향을 미치는 변수

벽 두께는 네 가지 비용 구성 요소에 동시에 영향을 미치기 때문에 다른 모든 설계 결정보다 우선순위가 높습니다.

재료 질량. 알루미늄은 킬로그램당 가격이 책정됩니다. 부품의 두께를 20% 줄이면 원자재 비용이 거의 20% 직접적으로 절감됩니다.

주기 시간. 응고 시간은 대략 다음과 같이 비례합니다. 정사각형 단면 두께 — 츠보리노프 법칙. 벽 두께를 절반으로 줄인다고 냉각 시간이 절반으로 줄어드는 것은 아닙니다. 대략 4분의 1로 줄어듭니다. 기계 가공 시간이 주요 변환 비용이기 때문에 알루미늄 다이캐스팅바로 여기에 진정한 절약의 기회가 있습니다.

폐기율. 두꺼운 부분은 가장 나중에 굳어지고 가장 많이 수축하며, 누출 테스트 및 X선 검사에서 불합격되는 다공성을 생성합니다.

기계 크기. 벽 두께가 얇아지면 사출 중량이 줄어들고 투영 면적이 작아져 부품의 클램프력 등급이 낮아질 수 있습니다. 예를 들어 900톤 기계에서 600톤 기계로 낮아지면 시간당 생산량도 그에 따라 감소합니다.

공정별 목표 벽 두께

"강도를 높이기 위해" 두께를 늘리려는 본능은 대개 잘못된 것입니다. 주물 금속 설계 측면에서, 적절한 비율의 보강재를 사용한 2.5mm 두께의 벽은 5mm 두께의 일반 벽보다 더 단단하고 가벼우며 저렴하고 기공 발생 가능성도 훨씬 낮습니다. 강성은 단면 두께의 세제곱에 비례하는데, 보강재는 무게 증가 없이 두께를 확보해 줍니다.

균일성이 절대값보다 더 중요합니다

벽 두께가 3mm로 균일한 부품은 2mm와 5mm가 번갈아 나타나는 부품보다 주조가 더 안정적입니다. 두께 변화가 불가피한 경우, 최소한 일정 길이에 걸쳐 테이퍼링하십시오. 두께 차이의 세 배급격한 변화는 일단 얼어붙으면 게이트가 공급할 수 없는 고립된 열 덩어리를 생성합니다.

드래프트, 필렛, 보스: 작은 규칙이 큰 결과를 가져온다

드래프트 각도

드래프트는 부품이 금형에서 쉽게 분리될 수 있도록 하는 경사각입니다. 드래프트가 부족하면 드래그 마크, 이젝터 푸시 스루가 발생하고, 심한 경우에는 주조품이 걸려 금형 표면이 손상될 수 있습니다.

주조물이 수축하기 때문에 내부 표면은 외부 표면보다 더 많은 통풍이 필요합니다. 위로 냉각되면서 내부 코어가 변형되어 추출 마찰이 증가합니다. 이러한 비대칭성은 사출 성형에서 발생하는 차이에 익숙한 설계자들에게는 다소 의외입니다.

필렛 반경

날카로운 내부 모서리는 세 가지 파괴적인 현상을 동시에 일으킵니다. 완성된 부품에 응력을 집중시키고, 응고 과정에서 열을 집중시켜 수축을 유발하는 고온 지점을 생성하며, 금형강에 열피로 응력을 집중시켜 금형 수명을 단축시키는 열 균열의 시작점이 됩니다.

내부 필렛 반경을 최소한으로 지정하십시오. 인접 벽 두께의 1배외부 모서리는 1.5배의 반경을 갖습니다. 도면에서 모서리 반경이 0인 경우는 거의 대부분 요구 사항이라기보다는 누락된 것이므로, 이러한 경우에는 항상 이의를 제기하는 것이 좋습니다.

보스 디자인

돌출부는 고립된 열 질량이 숨어 있는 곳입니다. 외경이 인접한 벽 두께의 2.5배 이상인 단단한 돌출부는 내부적으로 수축하여 표면 아래의 다공성을 생성하거나 눈에 보이는 결손을 남깁니다. 싱크 마크 반대쪽 면에.

선호도 순서대로 세 가지 수정 사항을 제시합니다.

1. 보스 센터를 코어 아웃하세요 코어링된 구멍은 열 질량을 완전히 제거하고 탭을 위한 파일럿 구멍을 제공합니다.
2. 연결 리브를 추가하세요 — 3~4개의 방사형 갈비뼈가 덩어리를 분산시켜 섭식 효율을 높입니다.
3. 보스 직경을 줄입니다. — 지정된 직경은 기능보다는 편의상 선택된 경우가 많았습니다.

마지막으로 할 말: 협상하세요, 물려받지 마세요

분할선은 어떤 표면에 흔적이 남을지, 어떤 부분에 측면 가공이 필요한지, 그리고 얼마나 많은 플래시를 제거해야 하는지를 결정합니다. 이는 진정으로 협업이 이루어지는 몇 안 되는 설계 결정 중 하나입니다. 설계자는 어떤 표면이 미적인 요소인지, 어떤 표면이 기능적인 요소인지 알고 있고, 금형 엔지니어는 어떤 분할이 복잡성을 최소화하는지 알고 있습니다.

DFM에서 논의하십시오. 금형이 제작된 후 분할선을 이동하면 캐비티를 다시 만들어야 합니다.

측면 동작(슬라이드 및 리프터) 단순한 2부분 금형으로는 만들 수 없는 언더컷 형상을 만들어야 합니다. 각각의 언더컷은 금형 비용을 증가시키고, 사이클 시간을 늘리며(슬라이드가 배출 전에 후퇴해야 함), 결국 가동 중단을 초래하는 유지 보수 지점을 추가합니다. 측면 가공을 수용하기 전에 다음 사항을 고려하십시오.

• 그리기 방향에 맞춰 재배치됨
• 자연스럽게 형성되는 가르마 라인으로 이동했습니다.
• 주조 후 가공은 공구 수명 전체에 걸쳐 슬라이드 가공하는 것보다 비용이 저렴한 경우가 많습니다.
• 부품 장착 방식을 재고함으로써 문제가 해결되었습니다.

일반적으로 부작용 발생을 한 번이라도 방지하면 몇 시간의 DFM 엔지니어링 시간을 절약할 수 있습니다.

공차 관리: 도면이 조용히 비용을 증가시키는 요인

공차가 엄격해질수록 가공 작업이 필요해지거나 공정 허용 범위가 좁아집니다. 두 경우 모두 비용이 증가하는데, 전자는 직접적인 비용 증가이고 후자는 불량품 발생을 통한 간접 비용 증가입니다.

가장 흔하고 비용이 많이 드는 도면 오류는 모든 치수에 일괄적인 공차 제한을 적용하는 것입니다. 60개의 치수가 있는 부품의 경우, 기능에 실제로 중요한 치수는 베어링 구멍, 밀봉면, 나사산 포트, 장착 기준점 등 6개 정도일 것입니다. 나머지 54개는 NADCA 제품 표준 또는 BS EN ISO 8062에 따른 일반 주조 공차로 처리해도 기능에 아무런 문제가 없습니다.

데이터 전략 또한 중요합니다. 주조된 형상 중 안정적이고 반복 가능한 부분에 기준점을 설정해야 합니다. 플래시와 금형 마모로 인해 변동이 발생하는 분할선에는 절대 기준점을 설정하지 마십시오. 기준점 선택이 잘못되면 측정 관련 분쟁이 발생하여 수개월의 엔지니어링 시간을 낭비하게 되고, 실제 부품 품질 향상에는 아무런 도움이 되지 않습니다.

결함을 검사하는 대신 결함을 고려하여 설계하기

패턴은 일관적입니다. 설계 단계에서의 수정은 비용이 들지 않고 영구적이지만, 생산 단계에서의 수정은 반복적이고 불완전합니다. 이것이 바로 설계 검토 단계에서 응고 시뮬레이션(MAGMA, ProCAST 또는 Flow-3D)을 실행해야 하는 가장 강력한 이유입니다. 시뮬레이션은 강재를 절단하기 전에 과열 지점, 공기 혼입 영역 및 응고가 가장 늦은 영역을 예측하여 비용이 많이 드는 물리적 시험을 저렴한 가상 시험으로 대체합니다. T1 시험이 실패한 후에만 시뮬레이션을 실행하는 공급업체는 이를 진단 도구로만 사용하는 것입니다. 제대로 활용하면 시뮬레이션은 설계 도구가 됩니다.

가장 저렴하면서도 적절한 공정 선택하기

비용 공학은 주조 방식 자체가 과연 올바른 방법인지에 대한 의문을 제기하는 것을 의미하기도 합니다.

제조 방식은 진정한 대안입니다. 평판 및 벤딩 소재로 제작되는 브래킷, 프레임, 인클로저 패널 및 섀시의 경우, 맞춤 제작을 통해 금형 제작이 완전히 필요 없어 1~3주 내에 납품이 가능합니다. 알루미늄 구조물 제작에는 두 가지 제약 조건이 있습니다. 첫째, 용접된 6061-T6 알루미늄은 열영향부에서 항복 강도의 약 40%를 손실하므로 하중 계산 시 어닐링 후 허용 강도를 사용해야 합니다. 둘째, 고정 장치를 사용한 용접 순서가 조립체의 평탄도 유지에 중요한 영향을 미칩니다.

하이브리드 디자인이 종종 승리합니다. 복잡한 밀폐형 본체를 위한 다이캐스팅 하우징과 장착 인터페이스용 브래킷을 제작하는 방식은 두 가지 공정 중 하나만으로 전체 작업을 처리하는 것보다 비용이 적게 드는 경우가 많습니다. 다이캐스팅 공정에서 세 번의 측면 가공이 필요한 장착 형상이 알루미늄 가공에서는 두 번의 굽힘과 한 번의 용접으로 구현됩니다.

재료의 이동 경로는 공정만큼이나 중요합니다. 도면에 6061-T6 합금이 명시되어 있다면 해당 부품은 주조할 수 없습니다. 6061 합금은 강철 금형에서 열간 균열이 발생하기 때문입니다. 따라서 빌릿을 가공하거나 압출 성형하여 제작해야 합니다. 반대로, 밝은 은색으로 양극 산화 처리될 부품에 A380 합금을 지정하면 실망스러운 결과가 나올 가능성이 높습니다. A380 합금은 3~4%의 구리를 함유하고 있어 양극 산화 처리 시 얼룩덜룩한 짙은 회색으로 변하기 때문입니다. 이러한 사항들은 알루미늄 합금 가공 및 제조상의 제약 조건이므로, 설계 검토 단계에서 고려해야 하며, 시정 조치 보고서에서 다룰 문제는 아닙니다.