Principales factores de coste en fundición en arena: cómo maximizar el ahorro

La fundición en arena es una forma rentable de producir piezas en una amplia gama de metales. Sin embargo, un vistazo cercano al proceso y la pieza que se está fabricando a veces puede revelar oportunidades para ahorrar dinero. La clave es saber qué factores contribuyen más al costo.

Costos recurrentes y no recurrentes

La fundición en arena es un proceso de conformado de metal. El metal fundido se vierte en una cavidad formada en arena y se deja solidificar. Una vez fría, la pieza fundida se rompe de la arena y los canales y risers (los canales por los que fluye el metal dentro y fuera de la cavidad) se retiran. Desde aquí la pieza va a mecanizado donde se producen características de tolerancia ajustada como agujeros, roscas y superficies de montaje.

Algunos de los costos de producir una pieza de fundición en arena se incurren en cada ciclo o pieza. Otros se incurren solo al inicio o antes de la producción. Estos se consideran no recurrentes.

Costos recurrentes

El metal es un costo recurrente: se requiere para cada pieza fundida. Lo mismo ocurre con la energía usada para fundir el metal y la mano de obra necesaria para crear la cavidad, retirar la fundición y prepararla para mecanizado. (Los sistemas de fundición en arena automatizados usados para producción de alto volumen tienen costos de mano de obra directa mínimos.)

Otros costos significativos incluyen arena e inspección. La arena se consume en el proceso, aunque las operaciones de fundición pueden recuperar y reutilizar una alta proporción. La inspección y pruebas, ya sea para verificación dimensional o detección de defectos de fundición, deben considerarse un costo recurrente.

Costos no recurrentes

Estos se relacionan con el utillaje que forma la cavidad y el tiempo necesario para configurar el equipo o proceso. Los principales elementos de utillaje son para el modelo y cualquier núcleo adicional.

El utillaje del modelo comprende piezas que se parecen a la pieza que se funde, solo más grandes con varias tolerancias y ángulo de desmoldeo agregados, y piezas que forman el sistema de entrega de metal. El utillaje para núcleos produce insertos adicionales cuyo propósito es crear vacíos dentro de la fundición. (Por ejemplo, los cuerpos de válvulas típicamente necesitan núcleos.)

El utillaje para fundición en arena puede usarse múltiples veces. Eventualmente, sin embargo, se desgastará. (En este contexto "desgastarse" significa que se desgasta por el proceso de empaquetar arena alrededor y ya no puede mantener las dimensiones y tolerancias necesarias.) Utillaje económico para producción de pequeña cantidad a menudo se hace de madera o plástico. El metal es preferido para volúmenes más altos.

Mientras los costos de utillaje se incurren solo al inicio de la producción, los costos de configuración ocurren al inicio de cada corrida de producción. Estos se relacionan con la mano de obra y materiales necesarios para preparar el equipo de fundición.

La cantidad impulsa los costos

Los costos no recurrentes se distribuyen sobre el número de piezas que se funden. Para pedidos de gran cantidad satisfechos por largas corridas de producción, los costos de utillaje y configuración se convierten en una fracción muy pequeña del costo total. Por el contrario, cuando una corrida de producción es corta, los costos de utillaje y configuración tienden a predominar. Entender y actuar sobre los factores de coste significa tener en cuenta las cantidades.

Factores de coste en pedidos de alta cantidad / corridas de producción largas

El factor más grande es el volumen y tipo de metal usado para la pieza y canales y risers. Esto impulsa los costos de energía, tasa de producción e incluso costos de utillaje. De esto se deduce que para reducir el costo de una fundición en arena, busque usar metal menos costoso en menores cantidades.

Los precios de los metales son influenciados por los elementos de aleación usados. Dentro de familias de metales similares, algunos son más fundibles (significa que tienen mejores propiedades de flujo) que otros. Los metales que fluyen mejor típicamente resultarán en costos de pieza ligeramente menores. Los especialistas en fundición pueden asesorar sobre si cambiar de una aleación a otra proporciona beneficios en casos específicos.

Factores de coste en bajo volumen / prototipado

En escenarios de pequeña cantidad, los costos de utillaje usualmente superan el costo del metal. Así, la forma de hacer ahorros es simplificar, y si es posible, reducir el utillaje. Aspectos específicos a considerar incluyen:

• Dividir la fundición en piezas más pequeñas para soldadura o ensamblaje posterior (permite el uso de frascos más pequeños)
• Reducir complejidad — mecanizar características internas en lugar de usar núcleos
• Revisar tolerancias de mecanizado y distorsión aplicadas — abrirlas simplifica el trabajo del modelista
• Hacer las tolerancias lo más generosas posible

Priorizar por cantidad

Los fabricantes en todas partes están bajo presión para reducir costos y para muchos, la fundición en arena es una vía para explorar. Para pedidos de pequeña cantidad, comience buscando formas de simplificar el utillaje, incluso a expensas de agregar operaciones secundarias. En producción de alta cantidad, los costos de utillaje tienen solo un pequeño impacto en los costos totales: aquí la forma de hacer ahorros es reduciendo la cantidad de metal usado, y quizás cambiando a una aleación menos costosa.