O custo de um disco forjado é determinado principalmente pela qualidade do material, diâmetro e espessura. Essas três especificações afetam o peso do tarugo, a dificuldade de forjamento, a seleção da prensa, o tratamento térmico e a quantidade de material removido durante a usinagem.
Considerações sobre a qualidade do material
A qualidade do material afeta tanto o valor do tarugo quanto o custo de conversão desse tarugo em uma peça forjada acabada. Aço carbono, aço liga, aço inoxidável e ligas de níquel podem seguir rotas de produção muito diferentes, mesmo quando as dimensões do disco são idênticas.
1. Custo da matéria-prima
Para o planejamento orçamentário inicial, o custo do material pode ser comparado com um índice relativo em vez de um preço de mercado fixo.
| Tipo de material | Índice de custos ilustrativo* | Custo Relativo |
| Aço carbono | 1.0 | 100% |
| Aço liga Cr-Mo | 1,3–1,7 | 130–170% |
| Aço inoxidável | 2,0–3,0 | 200–300% |
| Liga à base de níquel | 5,0–8,0 | 500–800% |
Se o custo do material de um disco de aço carbono de 100 kg for de US$ 300, um aço inoxidável com índice de custo de 2,5 teria um valor equivalente em metal próximo a US$ 750. A diferença já é de US$ 450 antes mesmo de incluir os custos de forjamento, testes e usinagem.
Para um pedido de 50 discos, essa diferença chega a aproximadamente US$ 22.500.
2. Forjabilidade e Tratamento Térmico
Materiais de liga mais elevada podem ter faixas de temperatura de trabalho mais estreitas e menor produtividade de forjamento. Classes mais exigentes podem requerer reaquecimento adicional ou resfriamento controlado entre as etapas de forjamento.
Possíveis custos adicionais incluem:
- Ciclos extras do forno
- Tempo de aquecimento mais longo
- Mais tempo de imprensa
- Resfriamento controlado
- Tratamento térmico adicional
- Monitoramento de processos aprimorado
Suponha que um ciclo adicional no forno contribua com US$ 80 a US$ 150 por disco em equipamentos, energia e manuseio. Para 100 discos, isso representa aproximadamente US$ 8.000 a US$ 15.000 em custos extras de processamento.
É por isso que duas classes de materiais com dimensões finais semelhantes ainda podem receber orçamentos de forjamento muito diferentes.
3. Usinagem e Testes
A qualidade do material continua a influenciar o custo mesmo após a forjagem. Aços inoxidáveis resistentes ao calor e ligas de níquel podem exigir velocidades de corte mais baixas, mais ferramentas e ciclos de usinagem mais longos.
| Material | Exemplo de tempo de usinagem | Custo de US$ 90 por hora. |
| Aço carbono | 30 minutos | $45 |
| Aço inoxidável | 42 min | $ 63 |
| Liga de níquel | 60 minutos | $ 90 |
Uma diferença de US$ 45 por peça se transforma em US$ 9.000 ao longo de 200 discos.
Requisitos adicionais podem incluir:
- Teste ultrassônico
- Teste de dureza
- Teste de tração
- Testes de impacto
- Certificação química
- Registros de tratamento térmico
Dependendo das especificações e do método de amostragem, esses requisitos podem adicionar de US$ 100 a mais de US$ 500 por lote ou peça. Portanto, os compradores devem especificar a classe exata de aço-liga segundo as normas ASTM, ASME, EN ou UNS, em vez de simplesmente solicitar um “disco de aço-liga”.
Considerações sobre o diâmetro
O diâmetro tem uma influência particularmente forte em disco forjadocusto, pois o peso aumenta com o quadrado do diâmetro quando a espessura permanece inalterada.
Um aumento modesto no diâmetro externo pode, portanto, causar um aumento muito maior no consumo de metal e na demanda por forjamento.
1. O diâmetro aumenta o peso rapidamente
Para discos de aço com espessura constante de 60 mm:
| Tamanho final | Peso aproximado | Aumento em relação a Ø500 |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | Linha de base |
| Ø550 × 60 mm | 111,9 kg | +21% |
| Ø600 × 60 mm | 133,2 kg | +44% |
| Ø700 × 60 mm | 181,3 kg | +96% |
Aumentar o diâmetro externo de 500 mm para 700 mm representa um aumento dimensional de apenas 40%, mas o peso teórico quase dobra.
Considerando um valor de material processado de US$ 4/kg, os 88,8 kg adicionais representam cerca de US$ 355 por disco. Em uma produção de 100 peças, a diferença apenas no custo do metal chega a aproximadamente US$ 35.500.
2. Um diâmetro maior pode alterar o tamanho da prensa.
O diâmetro também afeta a área de deformação e a seleção do equipamento de forjamento. Quando um disco ultrapassa o limite econômico de uma única prensa, o fornecedor pode precisar de uma máquina, forno ou manipulador maior.
Uma comparação de custos simplificada poderia ser assim:
| Rota de Forjamento | Preço da loja | Hora de Imprensa | Custo aproximado de conversão |
| Prensagem média | $ 220/hora | 0,8 horas | $ 176 |
| Imprensa grande | $ 320/hora | 0,9 horas | $ 288 |
| Prensa grande + Reaquecer | $320/hora + aquecimento | 1,2 horas | $384+ |
A mudança para a próxima gama de equipamentos pode adicionar US$ 100 a US$ 200 ou mais por disco, antes mesmo de se considerar o maior peso do tarugo.
Para 100 peças, isso pode significar um custo adicional de processamento de US$ 10.000 a US$ 20.000. Este é um dos motivos pelos quais os compradores devem questionar a sobreposição de dimensões (OD) que existe apenas como uma margem de segurança para o projeto.
3. A tolerância de diâmetro externo adiciona peso oculto.
O diâmetro final é normalmente menor que o diâmetro bruto da peça forjada. É necessário um diâmetro externo extra para remover a carepa e proporcionar uma limpeza adequada durante a usinagem.
Para um disco de 60 mm de espessura:
| Diâmetro | Peso aproximado | Peso extra |
| Ø500 mm | 92,5 kg | — |
| Ø510 mm | 96,2 kg | +3,7 kg |
| Ø520 mm | 100,0 kg | +7,5 kg |
Apenas 20 mm a mais de diâmetro externo adicionam cerca de 7,5 kg antes de se incluir a folga na face.
Com um valor de liga de US$ 8/kg, isso representa cerca de US$ 60 por disco, ou US$ 6.000 em um pedido de 100 peças. Essa margem de segurança é necessária, mas estoque excessivo significa pagar por metal que eventualmente se transformará em cavacos de usinagem.
Considerações sobre a espessura
A espessura aumenta o peso do disco forjado de forma mais direta. Com o diâmetro fixo, um aumento de 25% na espessura cria cerca de 25% a mais de volume teórico.
O impacto nos custos pode aumentar quando se incluem o trabalho adicional de forjamento, o tempo de forno e a margem de usinagem.
1. A espessura adiciona metal diretamente.
Para um disco de aço de Ø500 mm:
| Tamanho final | Peso aproximado | Aumento em relação a 50 mm |
| Ø500 × 50 mm | 77,1 kg | Linha de base |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | +20% |
| Ø500 × 70 mm | 107,9 kg | +40% |
| Ø500 × 75 mm | 115,6 kg | +50% |
Aumentar a espessura de 50 para 75 mm adiciona cerca de 38,5 kg por disco.
Para 100 peças, isso equivale a aproximadamente 3,85 toneladas adicionais de metal acabado. Considerando um valor de material processado de US$ 5/kg, a diferença é de cerca de US$ 19.250 antes de se levar em conta o trabalho adicional de forjamento.
2. Discos espessos exigem mais trabalho de forjamento
Uma seção final mais espessa geralmente requer um tarugo inicial maior e mais deformação durante o recalque e o alargamento.
Uma comparação ilustrativa de forjamento:
| Espessura final | Passes típicos | Exemplo: Pressione o tempo |
| 50 mm | 3–4 | 30 minutos |
| 70 mm | 4–5 | 40 minutos |
| 90 mm | 5–6 | 50 minutos |
Com uma taxa de impressão de US$ 250 por hora, aumentar o tempo de impressão de 30 para 50 minutos acrescenta cerca de US$ 83 por disco.
Em 150 peças, isso equivale a aproximadamente US$ 12.450.
A espessura também pode aumentar o tempo de aquecimento e resfriamento. Para peças forjadas críticas, é necessário manter uma deformação suficiente para atingir a estrutura interna e as propriedades mecânicas exigidas.
3. O valor da maquiagem pode ser caro.
A espessura final e a espessura bruta da peça forjada podem diferir consideravelmente quando ambas as faces necessitam de usinagem.
Um disco de aço acabado com Ø500 × 60 mm pesa cerca de 92,5 kg, enquanto uma peça forjada bruta com Ø510 × 70 mm pesa aproximadamente 112 kg.
Essa diferença é de quase 20 kg por peça, ou aproximadamente 21% de peso adicional.
Para um pedido de 100 unidades:
- Peso teórico final: cerca de 25 toneladas
- Peso bruto da peça forjada: cerca de 2 toneladas
- Material removido posteriormente: cerca de 95 toneladas
Considerando um valor de liga processada de US$ 10/kg, aproximadamente US$ 19.500 em valor metálico estão associados ao estoque excedente, antes de incluir o custo da usinagem CNC.
O objetivo não é eliminar a sobremedida de usinagem. É manter essa sobremedida consistente com a capacidade dimensional real da forja, em vez de aplicar uma margem de segurança desnecessariamente grande.
Equilibrando a qualidade, o diâmetro e a espessura do material.
Os três fatores se potencializam mutuamente. Um disco de aço carbono de Ø500 × 60 mm, pesando cerca de 92,5 kg, tem uma estrutura de custos muito diferente de um disco de aço inoxidável de Ø600 × 75 mm, pesando aproximadamente 166 kg.
O segundo disco contém cerca de 80% mais metal, enquanto seu material pode custar duas ou três vezes mais por quilograma. Dimensões maiores também podem aumentar a demanda de prensagem, o tempo de aquecimento, o tratamento térmico e a usinagem.
Para a análise de compra, os três fatores podem ser considerados nesta ordem:
- Grau de qualidade do material:Confirme se o nível da liga corresponde aos requisitos reais de serviço.
- Diâmetro:Remova o diâmetro externo desnecessário e verifique se as dimensões forçam a peça forjada a entrar em equipamentos maiores.
- Grossura:Analise separadamente a espessura estrutural e a sobremedida de usinagem da face.
Um preço baixo por quilograma nem sempre significa um custo final baixo para discos forjados. Uma comparação de orçamentos mais precisa leva em consideração a qualidade do material, o diâmetro final, a espessura final, as dimensões da peça bruta forjada, o tratamento térmico, os testes, as condições de usinagem e o volume do pedido.