Considerazioni economiche

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Realizzazione dello Stampo

Costo dello Stampo

L’attrezzatura per la pressofusione è realizzata a partire da acciai per stampi d’alta qualità, spesso con forme complesse ottenute mediante lavorazioni meccaniche dalle tolleranze strette. Sono inevitabilmente costosi da produrre. Gli stampi con spine radiali e linee di separazione a gradini sono molto più costosi da fabbricare. Spesso però le caratteristiche di design del getto che essi permettono ripagano il costo aggiuntivo molto più del costo derivante dalle operazioni secondarie.

Il prezzo degli stampi per i pressocolati in lega di zinco varia solitamente da 3,000 € a 100,000 €. Gli stampi per piccole unità con linee di separazione piane e senza carrelli in movimento ricadono verso il valore di costo inferiore, mentre gli stampi con cavità multiple ampie e con carrelli ricadono nella fascia di prezzo più alta. Il costo iniziale degli stampi da utilizzare per una qualsiasi lega da pressofusione, di zinco o qualsiasi altro materiale, è praticamente identico. Anche gli stampi per l’iniezione della plastica hanno un costo simile.

Il prezzo per realizzare lo stampo, siano esse figure per la pressofusione o per la tranciatura, dipende in gran parte dalla sua qualità. A sua volta, la qualità richiesta nell’esecuzione della figura per realizzare un getto dipende dal design di quel getto e dalle sue caratteristiche qualitative richieste. I design che utilizzano dei particolari come gli angoli di spoglia bassi (possibili con lo zinco al fine di evitare operazioni successive di lavorazione meccanica), richiedono inevitabilmente degli stampi con buone finiture superficiali. L’ottenimento di un getto senza bave richiede una realizzazione dello stampo accurata ed un’attenta manutenzione.

Chi stabilisce le specifiche dovrebbe sempre cercare di ottenere una figura di alta qualità, ma per una quantità ridotta di getti il costo di realizzazione dello stampo ha un impatto significativo sul costo totale nella produzione di pezzi: per questa ragione è maggiormente indicata una figura più economica. In questi casi, nel design del pezzo è forse meglio stare dalla parte della sicurezza (ad esempio utilizzare angoli di spoglia e sezioni di parete più generosi), anche se questo significa dover impiegare delle lavorazioni secondarie per ottenere la geometria finale.

Vita dello Stampo

Sebbene gli stampi siano realizzati a partire da acciaio studiato per utensili d’alta qualità, l’iniezione del metallo fuso, ed il successivo raffreddamento rapido, inducono uno shock termico e degli sforzi termici ciclici che causano un deterioramento e, in definitiva, il cedimento dello stampo d’acciaio. Il tasso di deterioramento dipende da molti parametri tra cui la qualità dell’acciaio dello stampo, la qualità del trattamento termico dello stampo, la quantità totale di calore trasferito dal metallo fuso alla matrice e l’aumento associato di temperatura. L’alta velocità del flusso di metallo fuso attraverso lo stampo può causare la sua erosione. La quantità d’erosione per una singola iniezione è infinitesima, ma è necessario tenere conto dell’accumulo derivante dai molteplici colpi. La corrosione più severa avviene nei punti a velocità elevata del flusso di metallo, nei cambiamenti improvvisi della sua direzione ed in corrispondenza di caratteristiche irregolari dello stampo e delle sue sezioni: tutte localizzazioni in cui è difficile ottenere un raffreddamento sufficiente. Spesso, questi fattori possono essere limitati curando maggiormente il design del prodotto e dello stampo mediante un consulto preliminare con il fonditore. Gli effetti estetici più evidenti relativi alla degenerazione dello stampo sono la perdita di definizione degli spigoli nei dettagli più intricati, il deterioramento della qualità superficiale e l’ispessimento di alcune sezioni. Nel momento in cui lo stampo si deteriora, deve essere periodicamente sottoposto a manutenzione e riparazioni; in definitiva è possibile che le cavità dello stampo, ed in caso lo stampo intero, debbano essere sostituiti. Le leghe di zinco sono colate a temperature inferiori rispetto alle altre leghe da pressofusione: questo riduce gli sforzi di fatica termica, causa principale del suo cedimento finale. Di conseguenza le leghe di zinco offrono una vita dello stampo maggiore e costi di manutenzione inferiori rispetto alle altre leghe da pressofusione. La vita dello stampo raggiunta con le leghe di zinco è equivalente od anche migliore rispetto a quella degli stampi da iniezione utilizzati per le plastiche rinforzate con la fibra di vetro, a causa della natura abrasiva di questi materiali piuttosto che per gli sforzi termici inferiori che impartiscono allo stampo.

Mentre non è possibile predire in modo accurato la vita dello stampo per un suo dato design, non è azzardato predirre un minimo di 500,000 colpi per le leghe di zinco trattate in questa pubblicazione. Esistono molti esempi di stampi che hanno prodotto circa 2,000,000 di pezzi. La vita tipica può essere di circa 1,000,000 di colpi. Gli stampi che producono pressocolati d’alluminio o di magnesio hanno vite più brevi: si parla tipicamente di 200,000 colpi per l’alluminio e 400,000 per il magnesio. Quando è richiesta la produzione di un numero maggiore di pezzi, è necessario includere il costo dello stampo per confrontare i pressocolati in lega di zinco con gli altri materiali. A volte sostituire gli stampi durante la produzione può portare a ritardi che determinano delle consegne passibili di penalità. Anche gli stampi prossimi al termine della propria vita sono più inclini a produrre getti insoddisfacenti che hanno bisogno di essere rilavorati. Questi sono i costi nascosti associati ad una vita dello stampo più breve, che possono tuttavia essere ampiamente evitati specificando una lega di zinco.

Per la maggior parte delle cavità dello stampo è usuale essere prodotte utilizzando il processo d’elettroerosione. La finitura superficiale realizzata con questo metodo è omogeneamente ruvida e non sgradevole. Essa è frequentemente lasciata tal quale sulla figura ed è riprodotta sul pressocolato (sebbene questo non sia possibile nelle situazioni in cui gli angoli di spoglia sono bassi, dato che dà luogo a difficoltà di estrazione dallo stampo). In ogni caso, dove si richiede una durata dello stampo elevata, la superficie ruvida dello stampo risultante dall’elettroerosione deve essere completamente rimossa; questo perché il processo induce degli elevati sforzi residui superficiali, i quali riducono in modo marcato la vita a fatica del materiale portando ad un cedimento prematuro dello stampo.

Produttività dello Stampo

Soltanto i pezzi realizzati in quantità molto elevate hanno probabilmente bisogno di più di uno stampo, poiché i tassi di produzione e la vita dello stampo sperimentati con le leghe di zinco sono molto levati.

Quando si richiedono dei tassi produttivi molto elevati per soddisfare le richieste di mercato, i pressocolati di zinco sono spesso in grado di raggiungere la domanda mediante un singolo stampo, mentre i materiali alternativi possono averne bisogno di due od almeno uno con più cavità: se quest’aspetto non ha ripercussioni sul costo totale, esso aumenta invece il costo iniziale ed introduce delle complicazioni nell’assicurare la qualità finale.

Riferimento 2

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