Os custos da fundição de alumínio sob pressão estão fortemente ligados ao desempenho da peça no processo de fundição. Área projetada, direção de abertura do molde, fluxo de metal, equilíbrio térmico do molde, posição do ponto de injeção e usinagem secundária influenciam o preço final.
1. Reduzir a tonelagem da máquina
Uma peça fundida mais pesada nem sempre exigirá a maior máquina disponível. No caso do alumínio de alta pressão, isso ocorre. fundição sob pressãoA área projetada e a pressão na cavidade influenciam significativamente a força de fixação necessária.
Por esse motivo, uma carcaça plana e larga de 0,8 kg pode exigir uma máquina maior em comparação com uma peça mais densa de 1,0 kg.
A área projetada pode alterar o tamanho da máquina:
Suponha que a reformulação da peça reduza sua área projetada total o suficiente para transferir a produção de uma máquina de 600 toneladas para uma de 500 toneladas. Mesmo com uma mudança mínima no peso do material de alumínio, os custos por hora de máquina ainda podem diminuir.
| Opção de máquina | Custo por hora ilustrativo | Custo por ciclo de 40 segundos/disparo* |
| 400 toneladas | $ 65 por hora | $ 0,72 |
| 500 toneladas | $78 por hora | $ 0,87 |
| 600 toneladas | $ 92 por hora | $ 1,02 |
Com 100.000 ciclos de produção, uma diferença de apenas 0,15 dólar por foto equivale a aproximadamente 15.000 dólares no total.
Sempre que possível, evite flanges excessivamente largas, perfis externos desproporcionais e características que expandem a área projetada sem oferecer nenhum benefício funcional.
2. Simplificar a abertura da matriz
A estrutura de matriz mais econômica geralmente permite que a maior parte da peça seja ejetada através das metades da matriz primária, fixa e móvel.
As características de usinagem lateral podem exigir guias hidráulicas, guias de pino angulares ou núcleos móveis. Esses mecanismos aumentam os custos de produção da ferramenta e geram pontos de desgaste adicionais.
Características típicas que valem a pena analisar incluem:
- Orifícios laterais
- Ranhuras de encaixe
- ranhuras laterais
- Clipes laterais
- Nichos atrás de paredes verticais
Um grande curso lateral pode adicionar aproximadamente de 3.000 a 10.000 dólares ou mais ao custo de uma ferramenta de tamanho médio. Isso depende do curso, das dimensões físicas, do método de acionamento e do projeto de construção da matriz.
Para uma produção de 10.000 peças, um trilho deslizante de 6.000 dólares representa um custo adicional de 0,60 dólares por unidade. Este cálculo não inclui despesas extras de manutenção e perdas relacionadas ao tempo de ciclo.
3. Simplifique a linha de separação
A linha de junção define o ponto onde as duas metades principais do molde se encontram ao redor da peça fundida.
Uma superfície de separação relativamente simples é mais fácil de usinar, montar, selar e realizar manutenção. Linhas de separação escalonadas ou com contornos acentuados aumentam o tempo de ajuste da matriz e dificultam o controle de rebarbas.
Linhas de separação complexas podem aumentar o custo devido a:
- Mais usinagem de matrizes
- Trabalho de instalação adicional
- Maior risco de flash
- Mais cortes
- Manutenção mais complexa
- Maior sensibilidade ao desgaste da matriz
Para os compradores, a preocupação não é se a linha de partição aparece nos arquivos CAD. Em vez disso, o que importa é se as características estéticas ou estruturais obrigam os fabricantes de matrizes a desenvolver uma superfície de fechamento excessivamente complexa.
Deslocar um degrau decorativo, flange ou elemento bipartido em apenas alguns milímetros pode, por vezes, resultar numa estrutura de matriz muito mais simples, sem afetar a funcionalidade do componente final.
4. Encurtar os caminhos do fluxo de metal
A capacidade de preencher paredes finas representa uma das vantagens da fundição de alumínio sob alta pressão. No entanto, seções finas tornam-se mais difíceis de preencher quando o metal fundido precisa fluir por distâncias maiores.
Uma seção de parede de 2 mm colocada perto do portão tem um desempenho bastante diferente em comparação com uma parede de 2 mm situada na extremidade oposta de uma estrutura alongada após múltiplas curvas direcionais.
Percursos de fluxo longos podem exigir:
- Maior velocidade de injeção
- Projeto de portão mais exigente
- Ventilação adicional
- assistência de vácuo
- Áreas de transbordamento maiores
Essas medidas podem aumentar a complexidade das ferramentas ou restringir a janela de processo disponível. Em vez de simplesmente perguntar “Esta parede pode ter 1,8 mm?”, os compradores também devem avaliar a distância que o material de alumínio precisa percorrer nessa seção de 1,8 mm.
Sempre que possível, reduza o comprimento de trajetos de fluxo longos e estreitos, evite mudanças bruscas e frequentes na direção do fluxo e posicione seções ultrafinas mais próximas de pontos de alimentação viáveis.
5. Reduzir os focos de contágio locais
Um ressalto espesso ou um bloco de metal sólido não apenas aumenta o consumo de alumínio, como também altera o comportamento da transferência de calor dentro do chip.
Por exemplo, um ressalto de 9 mm envolto por paredes de 2,5 a 3 mm pode permanecer quente mesmo após as seções circundantes terem solidificado completamente. Essa massa localizada pode exigir capacidade de resfriamento extra e aumentar os riscos de defeitos de contração ou problemas na soldagem do chip.
Podem levar a:
- Tempo de solidificação mais longo
- Circuitos de refrigeração adicionais
- Maior risco de porosidade
- Superaquecimento localizado da matriz
- Mais ajustes de processo
- Tempo de ciclo mais longo
Suponha que uma zona com material pesado estenda o tempo de ciclo de 38 para 42 segundos.
A produção teórica cai de aproximadamente 95 disparos por hora para 86 disparos por hora, representando uma redução de cerca de 9 a 10%. A remoção de metal redundante nessas zonas de maior produção pode, portanto, reduzir tanto o consumo de material quanto o tempo de operação repetido da máquina.
6. Transmita mais recursos diretamente
Uma das principais vantagens da fundição de alumínio sob pressão é a sua capacidade de produzir geometrias com formato próximo ao final.
Se o projeto não aproveitar essa vantagem e usinar todos os furos, ressaltos, cavidades e reentrâncias a partir de um bloco sólido, os custos operacionais secundários podem aumentar rapidamente.
Características que podem ser parcial ou totalmente formadas na matriz incluem:
- furos piloto
- chefes de montagem
- Recessos
- Pré-formas de rebaixo
- Características de localização
- Aberturas não críticas
Por exemplo, em vez de fundir um ressalto totalmente sólido e furar um furo de Ø10 mm, a matriz pode produzir um furo piloto de Ø8,5 a 9 mm. Apenas um pequeno volume de material permanece para a usinagem final.
Isso reduz o tempo de usinagem, a geração de cavacos e o desgaste da ferramenta de corte, mantendo ainda a precisão dimensional necessária para o trabalho de montagem.
7. Planeje os Canais de Injeção e os Pinos Ejetores
Um modelo CAD finalizado pode parecer totalmente acabado, mas a matriz ainda requer zonas práticas para entrada de metal, descarga de excesso e ejeção de componentes.
As dificuldades surgem se todas as superfícies externas forem definidas como cosméticas, não deixando espaços aceitáveis para marcas de injeção, marcas de corte de excesso de material, impressões de pinos extratores ou linhas de partição.
Durante a revisão do projeto, identifique as superfícies que podem receber:
- aparar portão
- Conexões de transbordamento
- marcas do pino ejetor
- testemunha da linha de partida
- Pequena variação pós-aparar
Este ponto é particularmente importante para invólucros de produtos de consumo, peças de iluminação, gabinetes eletrônicos e outros componentes de alumínio com superfícies visíveis.
Quando as posições dos pontos de injeção e dos extratores enfrentam restrições rigorosas, os fabricantes de matrizes podem ser forçados a adotar projetos de canais de injeção mais complexos, etapas extras de polimento, trabalhos adicionais de recorte ou operações secundárias de acabamento cosmético.
8. Reduzir a usinagem CNC
Determinadas superfícies de peças fundidas em alumínio realmente necessitam de operações de usinagem. Furos para rolamentos, ranhuras para anéis de vedação, faces de montagem do motor, furos roscados e zonas de vedação de chavetas são exemplos típicos.
Um erro dispendioso ocorre quando se aplicam esses padrões de precisão rigorosos a superfícies sem impacto funcional.
Considere uma caixa de alumínio produzida em lotes de 100.000 peças:
| Processo | Original | Otimizado |
| fundição sob pressão | $ 4,20 | $ 4,20 |
| Configuração CNC 1 | $ 0,75 | $ 0,75 |
| Configuração CNC 2 | $ 0,60 | — |
| Perfuração/Rosqueamento | $ 0,35 | $ 0,35 |
| Total | $ 5,90 | $ 5,30 |
Eliminar a segunda configuração CNC reduz os custos em 0,60 dólares por peça, o que equivale a aproximadamente 60.000 dólares em 100.000 unidades.
Isso explica por que as superfícies de acoplamento críticas devem ser claramente separadas da geometria padrão de fundição. Nervuras ocultas, aletas de refrigeração ou ressaltos que não se acoplam geralmente não exigem os mesmos níveis de tolerância que os assentos de rolamento.
O volume de produção altera a prioridade de custos.
O projeto ideal para fundição de alumínio sob pressão não é necessariamente a opção com o menor custo de ferramental. O volume de produção determina se os compradores devem priorizar o custo inicial do molde ou o custo unitário contínuo.
Suponha que a eliminação de um slide reduza o custo das ferramentas em 6.000 dólares, enquanto outro ajuste de projeto gere uma economia de 0,30 dólares em cada peça individual.
| Volume de produção | Economia de US$ 6.000 em ferramentas | Economia de US$ 0,30 por unidade |
| 5.000 unidades | US$ 1,20 por peça | Total de US$ 1.500 |
| 50.000 unidades | US$ 0,12 por peça | Total de US$ 15.000 |
| 100.000 unidades | US$ 0,06 por peça | Total de US$ 30.000 |
| 250.000 unidades | US$ 0,024 por peça | Total de US$ 75.000 |
Para produções de baixo volume, a simplificação de guias, núcleos e linhas de partição pode proporcionar as maiores reduções de custo. Em volumes de produção mais elevados, a duração do ciclo da máquina, os detalhes embutidos na peça, o tempo de usinagem e as taxas de refugo passam a controlar gradualmente o custo total ao longo da vida útil.
De onde geralmente vêm as maiores economias
As maiores reduções de custos geralmente vêm de operações repetidas em cada injeção ou em cada componente acabado. Uma ferramenta de corte e estampagem de US$ 5.000 proporciona uma economia única de US$ 5.000. Em contrapartida, a eliminação de uma etapa de usinagem de US$ 0,45 gera uma economia de aproximadamente US$ 45.000 em 100.000 unidades.
Para os compradores de peças de alumínio fundido sob pressão, a redução de custos está, portanto, intimamente ligada ao volume de produção e ao projeto do processo:
- Baixo volume:Simplificar a abertura da matriz, os deslizadores, os núcleos e as linhas de partição.
- Volume médio:Equilibrar o custo das ferramentas com o tamanho da máquina e o processo de usinagem.
- Alto volume:Priorize o tempo de ciclo, as características incorporadas, o refugo e as operações secundárias.
Uma peça fundida em alumínio com boa relação custo-benefício é mais do que apenas um componente leve. É uma peça projetada considerando restrições práticas de força de fechamento, fluxo de metal, desempenho térmico do molde, necessidades de injeção e extração, e fabricação com formato próximo ao final.