Principaux facteurs de coûts en moulage en sable : comment maximiser les économies

Le moulage en sable est une façon rentable de produire des pièces en grande gamme de métaux. Cependant, un examen attentif du processus et de la pièce peut parfois révéler des opportunités d'économies. La clé est de connaître les facteurs qui contribuent le plus au coût.

Coûts récurrents et non récurrents

Le moulage en sable est un procédé de formage métallique. Le métal en fusion est versé dans une cavité formée dans le sable et laissé solidifier. Une fois froid, la pièce est extraite du sable et les canaux d'écoulement (runners) et alimentateurs (risers) — les canaux par où le métal entre et sort de la cavité — sont retirés. La pièce passe ensuite en usinage pour produire les caractéristiques à tolérances serrées : trous, filetages, surfaces de montage.

Certains coûts sont encourus à chaque cycle ou pièce. D'autres seulement au début ou avant la production. Ce sont des coûts non récurrents.

Coûts récurrents

Le métal est un coût récurrent : requis pour chaque pièce coulée. De même l'énergie pour fondre le métal et la main-d'œuvre pour créer la cavité, extraire la pièce et la préparer pour l'usinage. (Les systèmes automatisés de moulage en sable pour haute production ont des coûts de main-d'œuvre directe minimaux.)

Autres coûts significatifs : le sable et l'inspection. Le sable est consommé, bien que les opérations récupèrent et réutilisent une forte proportion. L'inspection et les tests, qu'ils soient pour contrôle dimensionnel ou détection de défauts de coulée, doivent être considérés comme coûts récurrents.

Coûts non récurrents

Ils concernent l'outillage formant la cavité et le temps pour mettre en place l'équipement ou le processus. Les éléments majeurs d'outillage sont le modèle (pattern) et les noyaux additionnels.

L'outillage de modèle comprend des pièces ressemblant à la pièce coulée, mais plus grandes avec diverses surcotes et angles de dépouille, et des pièces formant le système d'alimentation métallique. L'outillage pour noyaux produit des inserts additionnels créant des vides à l'intérieur de la coulée (ex: corps de vannes nécessitent généralement des noyaux).

L'outillage de moulage en sable peut être utilisé plusieurs fois. Finalement, il s'use. ("S'user" = usé par le compactage du sable autour, ne maintenant plus les dimensions et tolérances requises.) L'outillage bon marché pour petites quantités est souvent en bois ou plastique. Le métal est préféré pour gros volumes.

Alors que les coûts d'outillage sont encourus seulement au début de la production, les coûts de mise en place surviennent au début de chaque série. Ils concernent la main-d'œuvre et matériaux pour préparer l'équipement de coulée.

La quantité détermine les coûts

Les coûts non récurrents sont répartis sur le nombre de pièces coulées. Pour grosses commandes satisfaites par de longues séries, l'outillage et la mise en place deviennent une fraction minime du coût total. Inversement, pour une courte série, ces coûts tendent à prédominer. Comprendre et agir sur les facteurs de coûts signifie prendre les quantités en compte.

Facteurs de coûts pour gros volumes / longues séries

Le plus gros facteur est le volume et le type de métal utilisé pour la pièce, canaux et alimentateurs. Cela détermine les coûts énergétiques, le taux de production et même les coûts d'outillage. Pour réduire le coût d'un moulage en sable, visez à utiliser un métal moins cher en plus petite quantité.

Les prix des métaux sont influencés par les éléments d'alliage. Au sein de familles de métaux similaires, certains sont plus "coulables" (meilleures propriétés d'écoulement) que d'autres. Les métaux qui coulent mieux donnent généralement des coûts pièce légèrement inférieurs. Les spécialistes de la coulée peuvent conseiller sur le passage d'un alliage à un autre selon les cas.

Facteurs de coûts pour faibles volumes / prototypage

En petits volumes, les coûts d'outillage l'emportent généralement sur le coût du métal. La façon d'économiser est de simplifier, et si possible réduire, l'outillage. Aspects spécifiques à examiner :

• Diviser la coulée en pièces plus petites pour soudage ou assemblage ultérieur (permet flasks plus petits)
• Réduire la complexité — usiner les caractéristiques internes au lieu d'utiliser des noyaux
• Réviser les tolérances d'usinage et de distorsion — les élargir simplifie le travail du modeleur
• Rendre les tolérances aussi généreuses que possible

Prioriser selon la quantité

Les fabricants sont sous pression pour réduire les coûts, et le moulage en sable est une piste à explorer. Pour petites commandes, commencez par simplifier l'outillage, même au prix d'opérations secondaires supplémentaires. En haute production, l'outillage a peu d'impact sur le coût total : l'économie vient de la réduction de métal utilisé, et peut-être du passage à un alliage moins cher.