Dlaczego części z Invaru 36 są drogie i jak warsztaty je wyceniają
Oferta na Invar 36 często zaskakuje kupujących, którzy wiedzą, ile kosztuje ta sama część ze stali nierdzewnej. Różnica jest realna, a jej większość pochodzi z pięciu obszarów: materiał, czas skrawania, obróbka cieplna, kontrola i dokumentacja. Gdy widać, dokąd trafiają pieniądze, można czytać ofertę linia po linii, porównywać dwa warsztaty na równych warunkach i zmieniać rysunek tam, gdzie to pomaga.
Dokąd trafiają pieniądze
Materiał
Invar 36 zawiera około 36 % niklu, a nikiel jest drogi. Pręty i płyty kosztują za kilogram kilkukrotnie więcej niż stal nierdzewna 304 lub 316. Produkuje go mniej hut, więc zapasy w nietypowych rozmiarach są niewielkie, a na grubą płytę można czekać tygodniami. Specyfikacja, którą cytuje większość rysunków, to ASTM F1684, a zakup zgodny z nią i z atestem hutniczym jest normą i nie zwiększa kosztu.
Dwa szczegóły na rysunku wpływają na tę pozycję bardziej, niż ludzie się spodziewają:
- Rozmiar materiału wyjściowego. Jeśli część ma grubość 52 mm, a najbliższa płyta ma 60 mm, płaci się za 60 mm. Kilka milimetrów swobody w projekcie może pozwolić zejść do rozmiaru standardowego.
- Wykorzystanie materiału. Pierścień wycięty z pełnej płyty zamienia większość materiału w wióry. Warsztat może zaproponować rurę lub półfabrykat pierścieniowy przy zamówieniach powtarzalnych.
Jak powstaje cena za kilogram i jakie formy materiału są dostępne, opisano w artykułach cena Invaru za kilogram i Invar: pręty, płyty i blachy.
Czas skrawania
Invar jest maziasty i umacnia się przez zgniot, więc warsztaty obrabiają go z prędkościami zbliżonymi do tych stosowanych dla stali nierdzewnej 304 (około 30 do 60 m/min dla węglika) i wcześniej wymieniają narzędzia. Wióry są wstęgowe i trzeba je usuwać. Część, która w aluminium zajmuje godzinę, w Invarze może zająć kilka. Przy małych ilościach cenę nadal dominują programowanie i przezbrojenie, jak przy każdej części CNC. Przy większych ilościach przejmuje ją czas cyklu.
Obróbka cieplna
Precyzyjną część z Invaru zwykle obrabia się etapami: zgrubnie, wyżarzanie odprężające, wykończenie. Oznacza to:
- Przejście przez piec, we własnym zakresie lub u zakładu obróbki cieplnej, typowo 315 do 345 °C przez 1 do 2 godzin z powolnym chłodzeniem
- Manipulację i pakowanie części przy wkładaniu i wyjmowaniu
- Drugie zamocowanie do wykończenia, z oprzyrządowaniem, które nie wprowadza ponownie naprężeń
Jeśli rysunek wymaga pełnego cyklu stabilizacji, dochodzi więcej czasu w piecu i dłuższy termin realizacji. To pozycja, którą kupujący najczęściej kwestionują, i ta, która sprawia, że część po wysyłce zachowuje się jak Invar. Poradnik kupującego o obróbce Invaru wyjaśnia, dlaczego kolejność ma znaczenie, a wyżarzanie odprężające obrabianych części z Invaru opisuje cykle.
Tolerancja i kontrola
Wąskie tolerancje kosztują więcej w każdym materiale. W Invarze dochodzi dodatkowy punkt: aby zaufać wartości płaskości lub położenia, część trzeba zmierzyć w 20 °C po wygrzaniu w pomieszczeniu. Oznacza to czas oczekiwania i czas na maszynie CMM dla każdej części krytycznej, a nie tylko szybkie sprawdzenie przy maszynie.
Tabela pokazuje typowy obraz tego, jak tolerancja na pojedynczej cesze zmienia to, co musi zrobić warsztat. Wpływ na koszt jest względny i typowy. Wiążąca jest oferta warsztatu.
| Tolerancja cechy | Typowo osiągalna na Invarze 36 | Co dodaje warsztat | Typowy wpływ na koszt tej cechy |
|---|---|---|---|
| ±0.1 mm | Każda stabilna część, jedno zamocowanie | Nic ponad normalną praktykę | Poziom bazowy |
| ±0.025 mm | Stabilna część po wyżarzaniu odprężającym | Przejście wykańczające, kontrola próbkowa | Niewielki wzrost |
| ±0.01 mm | Dobrze podparta cecha, wykończona po odprężeniu | Lekkie przejścia wykańczające, CMM w 20 °C na każdej części | Zauważalny wzrost, głównie kontrola |
| ±0.005 mm | Mała cecha, dodatkowe przejścia, pełna sekwencja | Dodatkowe przejście, czas wygrzewania, CMM na każdej części, zapas na braki | Duży wzrost, często dwa do trzech razy więcej niż dla ±0.025 mm |
Proszę luzować to, co nie ma znaczenia. Uchwyt lustra wymaga ciasnych tolerancji na powierzchni montażowej i otworach. Zarys zewnętrzny zwykle może mieć ±0.1 mm. Pełne uzasadnienie znajduje się w artykule tolerancje w obróbce Invaru.
Atesty i dokumentacja
Atest hutniczy ze składem chemicznym jest dołączany do materiału i nie kosztuje nic dodatkowo. Więcej kosztują:
- Zmierzone dane CTE dla konkretnego wytopu, zwykle metodą dylatometryczną wg ASTM E228
- Pełne raporty wymiarowe dla każdej części zamiast samej kontroli pierwszej sztuki
- Wykresy obróbki cieplnej i pakiety identyfikowalności dla programów lotniczych lub kosmicznych
Proszę żądać ich wtedy, gdy program ich wymaga. Należy to zapisać w RFQ, ponieważ warsztat, który dowie się o nich po złożeniu oferty, będzie musiał wycenić ponownie.
Przykład obliczeniowy: hipotetyczna oferta na dziesięć uchwytów luster
Weźmy hipotetyczną partię dziesięciu uchwytów luster z Invaru 36, każdy o wymiarach 80 na 60 na 25 mm, frezowanych z płyty, z płaską powierzchnią montażową o tolerancji 0.01 mm i trzema otworami ±0.01 mm. Rysunek wymaga wyżarzania odprężającego między obróbką zgrubną a wykańczającą, kontroli w 20 °C i atestu hutniczego. Każdy warsztat buduje ofertę inaczej, ale poniższe udziały są typowym kształtem dla takiej partii. To procenty ilustracyjne, a nie cena.
| Pozycja oferty | Co zawiera | Typowy udział w cenie partii |
|---|---|---|
| Programowanie i przezbrojenie | Dwa programy, dwa przyrządy, płatne jednorazowo | 18 % |
| Materiał | Jedna płyta pocięta na dziesięć półfabrykatów z naddatkiem, z atestem hutniczym | 22 % |
| Obróbka zgrubna | Czas maszynowy, zużycie narzędzi | 14 % |
| Wyżarzanie odprężające | Jeden wsad pieca na wszystkie dziesięć, manipulacja | 8 % |
| Obróbka wykańczająca | Drugie zamocowanie, lekkie przejścia, usunięcie zadziorów | 16 % |
| Kontrola | Pierwsza sztuka oraz trzy otwory i jedna powierzchnia na każdej części, w 20 °C | 15 % |
| Atesty i pakowanie | Raport, kopie atestów, opakowanie ochronne | 7 % |
Proszę traktować to jako kształt, a nie wzór. Przezbrojenie i czas maszynowy razem stanowią blisko połowę. Materiał to około jedna piąta. Dwie pozycje, których nie ma w stali nierdzewnej, wyżarzanie odprężające i kontrola w 20 °C, to blisko jedna czwarta. W wersji tej samej części ze stali nierdzewnej te dwie pozycje się zmniejszają lub znikają, pozycja materiału spada do ułamka, a obróbka zgrubna jest szybsza. Stąd bierze się różnica. Dlatego też prośba do dwóch warsztatów o wycenę bez podania obróbki cieplnej daje dwie liczby, których nie da się porównać. Jeden warsztat mógł ją pominąć.
Jak ilość zmienia cenę
Cena jednostkowa Invaru spada najszybciej w pierwszych dwóch tuzinach sztuk, ponieważ pozycje jednorazowe, czyli przezbrojenie, programowanie, pierwsza sztuka i wsad pieca, rozkładają się na więcej części. Potem dolną granicę wyznaczają materiał i czas cyklu. Poniższy indeks to typowy kształt dla małej części frezowanej, takiej jak uchwyt lustra powyżej. Jest ilustracyjny i nie stanowi oferty.
| Ilość | Co dominuje w cenie | Typowy indeks ceny jednostkowej (10 sztuk = 100) |
|---|---|---|
| 1 | Programowanie, przezbrojenie, wsad pieca dla jednej części | 350 do 500 |
| 5 | Przezbrojenie nadal duże, piec współdzielony | 140 do 170 |
| 10 | Równowaga między przezbrojeniem, materiałem i czasem maszynowym | 100 |
| 25 | Przezbrojenie rozłożone cienko, prym wiodą materiał i czas cyklu | 75 do 85 |
| 100 | Materiał, czas cyklu i obróbka cieplna partii. Przyrządy się zwracają | 60 do 70 |
| 500 | Materiał i czas cyklu. Zapasy i wsady pieca planowane z wyprzedzeniem | 50 do 60 |
Obróbkę cieplną w większości warsztatów rozlicza się za wsad pieca, a nie za część. Dziesięć części w jednym wsadzie kosztuje niewiele więcej niż jedna, i to kolejny powód, dla którego pojedynczy prototyp wygląda drogo w przeliczeniu na sztukę. Przy wyborze między jednym prototypem a małą partią warto zobaczyć prototyp a produkcja w obróbce Invaru oraz minimalna wielkość zamówienia.
Termin realizacji, terminy i zamówienia powtarzalne
Krótki termin kosztuje więcej w każdym materiale. W Invarze może kosztować więcej, niż się spodziewano, ponieważ warsztat może musieć kupić materiał z dopłatą, przesunąć przejście przez piec na zajęty tydzień lub zlecić kontrolę w godzinach nadliczbowych. Jeśli termin ma zapas, warto o tym powiedzieć. Warsztat, który może połączyć wyżarzanie odprężające z inną pracą, może zaoferować niższą cenę.
Drugie zamówienie tej samej części jest prawie zawsze tańsze w przeliczeniu na sztukę. Program i przyrządy już istnieją, a warsztat wie, jak część zachowuje się po wyżarzaniu odprężającym. Jeśli spodziewane jest ponowne zamówienie, warto wspomnieć o prawdopodobnym wolumenie rocznym w pierwszym RFQ. Niektóre warsztaty utrzymają zapas materiału lub zaoferują zamówienie ramowe.
Zmiany na rysunku, które obniżają ofertę
- Tolerować tylko cechy, które wpływają na funkcję
- Stosować standardowe średnice otworów i promienie wewnętrzne, do których warsztat ma narzędzia
- Unikać cienkich ścianek i głębokich wąskich kieszeni wymagających specjalnego mocowania
- Projektować w oparciu o standardowe rozmiary pręta i płyty
- Przy obróbce cieplnej wpisać „rekomendacja warsztatu”, gdy nie ma pewności, zamiast narzucać najdłuższy cykl
- Podać realistyczny wolumen roczny, aby warsztat mógł zaplanować materiał
Poluzowanie tolerancji z ±0.005 do ±0.02 mm na niekrytycznym otworze lub kieszeń płytsza o 1 mm, dopasowana do standardowego narzędzia, mogą zauważalnie zmienić ofertę na małą partię. Więcej takich zmian opisano w artykule projektowanie pod kątem obrabialności Invaru.
Pytania, które warto zadać przy wysokiej ofercie
Zanim zakwestionuje się cenę, warto zadać warsztatowi pięć pytań:
- Która pozycja jest największa? Warsztat, który wykonał taką pracę, powie, czy liczbę napędza materiał, czas maszynowy czy obróbka cieplna.
- Jaki materiał wyceniono? Jeśli płyta jest znacznie grubsza niż część, warto zapytać, czy sprawdzi się mniejszy standardowy rozmiar lub inna orientacja.
- Czy oferta obejmuje wyżarzanie odprężające i kontrolę w 20 °C? Jeśli jedna oferta je obejmuje, a druga nie, niższa oferta nie jest tańsza. To inna część.
- Które cechy wygenerowały pozycję kontroli? Warsztat może wskazać jedną tolerancję, która dodaje przejście CMM na każdej części i nie wnosi nic do funkcji.
- Co zmieniłby Pan/Pani na rysunku? Warsztaty obrabiające Invar często sugerują grubszą ściankę, standardowy promień lub luźniejszą tolerancję na cesze, która nie ma znaczenia.
W większości przypadków odpowiedzi wskazują jedną lub dwie pozycje, na które można wpłynąć. Oferta wysoka z powodu materiału i obróbki cieplnej jest prawdopodobnie prawidłowa. Oferta wysoka z powodu przezbrojenia i kontroli często da się obniżyć na rysunku.
Co wpisać w RFQ
Oferty są porównywalne tylko wtedy, gdy każdy warsztat wycenia to samo. Proszę wpisać w RFQ:
- Stop i specyfikację, na przykład Invar 36 wg ASTM F1684
- Obróbkę cieplną: wyżarzanie odprężające między obróbką zgrubną a wykańczającą, pełną stabilizację lub „rekomendacja warsztatu”
- Dwie lub trzy krytyczne cechy i ich tolerancje, a całą resztę z tolerancją ogólną
- Temperaturę kontroli, 20 °C po wygrzaniu, jeśli którakolwiek tolerancja jest węższa niż około ±0.02 mm
- Wymagane atesty i raporty
- Ilość obecną i spodziewany wolumen roczny
Rysunek wraz z tymi uwagami proszę przesłać przez formularz RFQ. Gdy dopasowujemy zapytanie, każdy warsztat widzi te same szczegóły, więc otrzymane oferty są spójne, a wybrana będzie tą, która wyceniła właściwą część.
Często zadawane pytania
Dlaczego część z Invaru kosztuje więcej niż ta sama część ze stali nierdzewnej?
Pręt kosztuje kilkukrotnie więcej, skrawa się wolniej, a precyzyjna część z Invaru zwykle wymaga wyżarzania odprężającego między obróbką zgrubną a wykańczającą oraz kontroli w 20 °C. Każdy z tych elementów dodaje pozycję, której część ze stali nierdzewnej nie ma, a razem mogą podwoić lub potroić cenę.
Czy mogę pominąć wyżarzanie odprężające, aby zaoszczędzić?
Przy częściach niekrytycznych termicznie i z luźnymi tolerancjami czasem tak. W częściach optycznych, metrologicznych i oprzyrządowaniu to etap, który utrzymuje część w stabilności, więc jego pominięcie zwykle kosztuje więcej później, gdy część wychodzi z tolerancji u klienta.
Jak uzyskać niższą ofertę na obróbkę Invaru?
Tolerować wyłącznie cechy, które mają znaczenie, projektować część do obróbki ze standardowych rozmiarów pręta lub płyty, unikać cienkich ścianek wymagających specjalnego mocowania, żądać zmierzonych danych CTE tylko wtedy, gdy są potrzebne, i podać realistyczny wolumen roczny, aby warsztat mógł zaplanować materiał i wsady pieca.
Dlaczego dwie oferty na Invar tak bardzo się różnią?
Zwykle dlatego, że warsztaty nie wyceniają tej samej części. Jeden mógł uwzględnić wyżarzanie odprężające, kontrolę w 20 °C i pełny raport, a drugi wycenił pojedyncze zamocowanie i atest hutniczy. Proszę wpisać w RFQ wymagania dotyczące obróbki cieplnej i kontroli, a liczby staną się porównywalne.
Zweryfikowano na podstawie
- ASTM F1684, Standard Specification for Iron-Nickel and Iron-Nickel-Cobalt Alloys for Low Thermal Expansion Applications
- Wikipedia, Invar
Wartości w tym poradniku są typowymi wartościami z literatury, służącymi do planowania. Wiążące są: atest materiałowy dla Pana/Pani wytopu oraz oferta warsztatu dla Pana/Pani geometrii.
Potrzebna wycena tej części?
Proszę przesłać rysunek. Skierujemy go do maksymalnie 3 warsztatów obrabiających Invar i odpowiemy w ciągu 24 godzin roboczych.
Znajdź warsztat obrabiający InvarCzytaj dalej
- Obróbka Invaru: co kupujący powinni wiedzieć, zanim wyślą rysunek · Materiały
- Wyżarzanie odprężające obrabianych części z Invaru: kiedy i jak robią to warsztaty · Proces
- Prędkości, posuwy i trwałość narzędzi przy obróbce Invaru 36 · Proces
- Tolerancje w obróbce Invaru: co warsztat może utrzymać i ile to kosztuje · Proces