鋅壓鑄熱流道的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、鋅壓鑄熱熱流道的的設(shè)計(jì)及及應(yīng)用鑄件流道道的損耗耗 對(duì)壓壓鑄有所所認(rèn)識(shí)的的都會(huì)知知道，流流道或余余料是鑄鑄件的一一部分，雖然沒(méi)沒(méi)有利潤(rùn)潤(rùn)價(jià)值，但在生生產(chǎn)過(guò)程程中是無(wú)無(wú)法避免免。這部部分的成成本一般般只計(jì)算算為鑄件件成本的的固定比比率。同同時(shí)，鑒鑒于鋅合合金的可可回收性性，本地地最常見(jiàn)見(jiàn)的處理理方法是是實(shí)時(shí)投投回機(jī)爐爐翻熔，由于需需要控制制質(zhì)量問(wèn)問(wèn)題，用用中央熔熔爐回收收流道或或廢品亦亦漸為業(yè)業(yè)界所接接受(圖圖)。至于爐爐渣，規(guī)規(guī)模較大大的壓鑄鑄廠(chǎng)可能能會(huì)自行行回收，一般會(huì)會(huì)把這些些余料售售回原料料供貨商商，換回回新料。本地的的鋅料回回收價(jià)一一般為新新料的五五至七成成。若沒(méi)沒(méi)有良好好的環(huán)保保條件，

2、處理爐爐渣易造造成空氣氣污染。 以一一臺(tái)1660噸熱熱室壓鑄鑄機(jī)為例例，每次次生產(chǎn)至至少1550克流流道(不不包括溢溢流井)，假設(shè)設(shè)以三班班生產(chǎn)，生產(chǎn)周周期為220秒，機(jī)器使使用率有有80%，年產(chǎn)產(chǎn)澆口流流道便達(dá)達(dá)1900噸。另另一例子子：以一一臺(tái)800噸機(jī)計(jì)計(jì)算，每每次生產(chǎn)產(chǎn)1000克流道道，同樣樣的假設(shè)設(shè)但生產(chǎn)產(chǎn)周期改改為122秒，年年產(chǎn)流道道更超過(guò)過(guò)2100噸。 由此可可見(jiàn)，流流道設(shè)計(jì)計(jì)影響成成本的重重要性。 各種種回收方方式 在在回收方方法當(dāng)中中，直接接把流道道投回機(jī)機(jī)爐為最最簡(jiǎn)單和和節(jié)省成成本的方方法。翻翻熔剛生生產(chǎn)的流流道無(wú)須須預(yù)熱，而且減減少存放放的空間間，但很很難控制制熔料的的

3、質(zhì)量，包括爐爐渣較多多，爐溫溫難以控控制，合合金成份份亦無(wú)法法得知；更重要要的是，它依賴(lài)賴(lài)操作員員工的工工藝，如如投入新新料的比比例，觀觀察爐水水的變化化，而員員工把溢溢流井、飛邊投投入機(jī)爐爐，不但但會(huì)令情情況更差差，這種種把廢品品直接翻翻熔的方方法亦隱隱藏了高高次品率率、模具具設(shè)計(jì)及及壓鑄參參數(shù)不穩(wěn)穩(wěn)定的問(wèn)問(wèn)題，令令管理人人員無(wú)法法有效地地作出改改善。此此方法不不適宜生生產(chǎn)表面面質(zhì)量要要求較高高之鑄件件，且難難以正確確計(jì)算流流道損耗耗成本。 中央熔爐爐回收水水口及次次品開(kāi)始始流行于于產(chǎn)量大大的壓鑄鑄廠(chǎng)，它它的好處處非常明明顯，就就是集中中處理回回收料可可以提高高熔爐效效率，控控制合金金質(zhì)量。

4、如果以以金屬液液從中央央爐直接接加入機(jī)機(jī)爐，壓壓鑄機(jī)料料溫可保保持穩(wěn)定定，少爐爐渣，如如配以自自動(dòng)加料料控制，液面高高度變化化可減至至最低。目前流流行的中中央熔爐爐分為數(shù)數(shù)類(lèi)：有有較大容容量的鑄鑄鐵坩堝堝爐，不不銹鋼坩坩堝爐，及連續(xù)續(xù)熔化型型非坩堝堝爐。鋅鋅液運(yùn)輸輸亦分為為數(shù)類(lèi)：有天車(chē)車(chē)式液料料運(yùn)輸，有地面面推車(chē)式式(無(wú)軌軌或有軌軌)保溫溫爐(附附有送料料裝置)運(yùn)輸及及保溫槽槽式重力力輸送裝裝置，將將機(jī)爐與與中央爐爐相連。它的缺缺點(diǎn)是投投資較大大，只適適合單一一種合金金(這里里暫不討討論小型型坩堝爐爐)，車(chē)車(chē)間占地地較大，因此小小型壓鑄鑄廠(chǎng)(五五臺(tái)機(jī)以以下)則則不太適適合，而而且舊廠(chǎng)廠(chǎng)房難于于

5、改造配配合，故故一般只只會(huì)在建建新廠(chǎng)房房時(shí)才會(huì)會(huì)重新規(guī)規(guī)劃。 使用小小型坩堝堝爐翻熔熔澆口料料，由于于缺乏規(guī)規(guī)模效益益，成本本會(huì)較中中央熔爐爐高，因因此不以以此作計(jì)計(jì)算參考考。 翻翻熔成本本的計(jì)算算 就以以使用中中央熔爐爐的方式式計(jì)算流流道的翻翻熔成本本作為參參考。以以一所公公司有五五臺(tái)800噸或1160噸噸壓鑄機(jī)機(jī)為例，假設(shè)該該設(shè)備的的投資為為50萬(wàn)萬(wàn)，分十十年攤分分。每年年處理約約10000噸流流道回收收料(實(shí)實(shí)際情況況應(yīng)和新新料按比比例熔化化，這里里純粹方方便計(jì)算算翻熔成成本)。 每公公斤澆口口料之翻翻熔成本本為$00.933，按上上述以五五臺(tái)機(jī)的的計(jì)算，每年生生產(chǎn)10000噸噸流道水水

6、口，涉涉及金額額近一千千萬(wàn)，如如包括次次品的回回收，此此數(shù)字更更為驚人人(如平平均鑄重重為1000克而而次品率率5%，周期112秒，五臺(tái)機(jī)機(jī)計(jì)算，每年回回收之次次品約為為53噸噸)。雖雖然，處處理數(shù)量量越大，翻熔成成本越低低，但這這里并沒(méi)沒(méi)有計(jì)算算環(huán)保及及嚴(yán)格的的品管成成本。由由此可見(jiàn)見(jiàn)，澆口口翻熔的的成本相相當(dāng)驚人人，壓鑄鑄廠(chǎng)必需需盡量降降低成本本。因此此，如何何減少澆澆口重量量是控制制成本的的重要關(guān)關(guān)鍵。 占地租租金 220.0000港港元 設(shè)設(shè)備投資資攤分 50.0000港元 利息成成本 55.0000港元元 保養(yǎng)養(yǎng)維修 25.0000港元 燃油費(fèi)費(fèi)（每噸噸用1000公升升油渣2美元元/

7、公升升） 2200.0000港元 電費(fèi)（1美元元/度） 300.0000港元元 工資資（包括括操作工工人，管管理人員員，品管管人員） 1000.0000港港元 金金屬損耗耗5%（10美美元/公公斤） 5000.0000港元元 總計(jì)計(jì)： 9930.0000港元 攤分流流道成本本的計(jì)算算方式 水口的的翻熔成成本必須須算入鑄鑄件的生生產(chǎn)成本本，最常常見(jiàn)的做做法是以以用料乘乘固定百百分比計(jì)計(jì)算。例例如，原原料價(jià)為為$100/公斤斤，水口口翻熔成成本為鑄鑄件重量量的3%，計(jì)算算鑄件材材料價(jià)時(shí)時(shí)便會(huì)用用$100.3。此方法法雖然簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，但但可能令令成本計(jì)計(jì)算出現(xiàn)現(xiàn)偏差，并隱藏藏起真實(shí)實(shí)的水口口回收成成本。

8、現(xiàn)現(xiàn)在可用用以下例例子作一一比較： 鑄件件A凈重重4000克，水水口流道道重1000克。 鑄件件B凈重重同為4400克克，水口口流道重重量則為為2500克。 如用固固定百分分比計(jì)算算： 鑄鑄件A與與鑄件BB的成本本應(yīng)同為為($110.33 x 0.44)= $4.12。 如用用實(shí)際回回收成本本計(jì)算： 鑄件件A應(yīng)為為($110 xx 0.4 + $00.933 x 0.11) = $44.0993 鑄鑄件B應(yīng)應(yīng)為($10 x 00.4 + $0.993 xx 0.25) = $4.2333 這差差別看似似細(xì)小，但以220秒作作生產(chǎn)周周期，機(jī)機(jī)器使用用率為880%及及以三班班生產(chǎn)，每臺(tái)機(jī)機(jī)每年生生

9、產(chǎn)1,2611,4440次來(lái)來(lái)計(jì)算，差別如如下： 流道水水口成本本 鑄件件A 鑄鑄件B 差別 固定比比例法 5.1197.1322港元 5.1197.1322港元 0港元元 實(shí)際際成本法法 5.1633.0774港元元 5.3399.6775港元元 1776.6601港港元 差差別 334.0058港港元 1142.5433港元 如如用固定定比例法法，鑄件件A與BB的成本本一樣，但實(shí)際際上鑄件件B的成成本較高高。從這這案例看看出，用用固定比比例法計(jì)計(jì)算鑄件件B，不不但低估估了生產(chǎn)產(chǎn)成本，更間接接鼓勵(lì)設(shè)設(shè)計(jì)者不不以減少少水口流流道的重重量為目目標(biāo)，應(yīng)應(yīng)該推廣廣實(shí)際成成本法的的應(yīng)用(見(jiàn)下表表)。

10、要減低低澆口重重量，較較常見(jiàn)的的是短澆澆口(短短唧咀)設(shè)計(jì)，及減薄薄定模板板厚度。它使用用較長(zhǎng)的的機(jī)器射射咀(一一般較正正常長(zhǎng)220mmm)，配配合深穴穴的進(jìn)澆澆口模具具設(shè)計(jì)，以減少少澆口重重量，以以下是一一項(xiàng)嶄新新的熱室室壓鑄澆澆道設(shè)計(jì)計(jì)。 熱熱室壓鑄鑄澆道設(shè)設(shè)計(jì) 壓壓鑄澆道道是金屬屬液從射射咀流入入模腔的的路徑，它是由由直澆道道及橫澆澆道的分分支組成成。由于于需要附附著鑄件件及便于于脫模，直澆道道必須要要有斜度度。同時(shí)時(shí)，動(dòng)模模板上的的分流塊塊，可以以減低直直澆道的的厚度；在分流流塊里加加冷卻水水道，方方便平衡衡模熱、縮短冷冷卻時(shí)間間及拉出出鑄件并并頂出。澳洲CCSIRRO機(jī)構(gòu)構(gòu)在700年

11、代初初期的研研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，在可可接受的的誤差下下，鋅合合金液在在壓鑄情情況下可可歸納為為： 液液態(tài)表現(xiàn)現(xiàn)為非壓壓縮性流流體 符符合一般般流體力力學(xué)原理理 雷諾諾數(shù)值(Reyynolld nnumbber)高，顯顯示流動(dòng)動(dòng)過(guò)程為為紊流。 根據(jù)據(jù)以上研研究結(jié)果果，理想想的金屬屬液流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)應(yīng)為： 圖21. 流流道剖面面為圓形形 由于于圓周面積比比數(shù)值最最低，圓圓形剖面面管道的的表面阻阻力最低低，因此此壓力損損失亦最最低。比比起相等等梯形剖剖面積，周邊少少20%以上。(圖) 22. 流流動(dòng)管道道為直線(xiàn)線(xiàn) 彎曲曲管道會(huì)會(huì)產(chǎn)生偏偏流，把把氣泡混混入熔液液，并造造成壓力力損失。尤其當(dāng)當(dāng)彎曲半半徑/管管道直

12、徑徑比小于于1，壓壓力損耗耗急速增增加。 3. 流道剖剖面往液液流方面面漸次縮縮小 管管道剖面面急促改改變，不不論變大大或變小小，均會(huì)會(huì)造成高高壓力損損耗及產(chǎn)產(chǎn)生渦流流。最佳佳的方案案是剖面面漸次縮縮小，以以補(bǔ)償管管道面造造成的阻阻力損耗耗。 傳傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)的缺點(diǎn)點(diǎn) 目前前流行的的流道在在設(shè)計(jì)上上與理想想的流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)相相違： 1. 流動(dòng)剖剖面變化化時(shí)大時(shí)時(shí)小，造造成渦流流(Edddy currrennt)(圖) 2. 橫澆澆道剖面面為梯形形，死角角位置容容易產(chǎn)生生冷隔 (Coold flaake)，不利利表面要要求高的的鑄件。 3. 橫澆澆道與直直澆道的的急促?gòu)潖澢菚?huì)會(huì)造成偏偏流卷氣氣 (FF

13、loww seeparratiion) (圖圖4) 圖3 圖圖4要填補(bǔ)以以上缺憾憾，就要要用較大大的壓力力以抵消消高壓力力損耗，這樣會(huì)會(huì)導(dǎo)至飛飛邊，降降低鑄件件尺寸精精度，及及縮短模模具壽命命。此外外，渦流流卷氣導(dǎo)導(dǎo)至鑄件件內(nèi)部氣氣孔，電電鍍或烤烤漆時(shí)起起泡，及及增加溢溢流井來(lái)來(lái)排出雜雜渣氣泡泡(圖55)。短短澆口設(shè)設(shè)計(jì)雖然然可節(jié)省省澆口重重量，但但無(wú)助于于解決以以上問(wèn)題題。 圖5HOTFFLO壓壓鑄熱流流道設(shè)計(jì)計(jì) 熱流流道系統(tǒng)統(tǒng)在注塑塑工藝上上已廣泛泛受應(yīng)用用，它減減低了水水口回收收的問(wèn)題題，對(duì)減減低注塑塑件困氣氣亦有很很大幫助助。相同同的概念念正應(yīng)用用于熱室室鋅壓鑄鑄上，從從事壓鑄鑄工藝的

14、的澳洲HHOTFFLO公公司的壓壓鑄熱流流道系統(tǒng)統(tǒng)的工作作原理(圖6和和7a-7e)。 該該設(shè)計(jì)不不再需要要?jiǎng)幽Ｉ仙系姆至髁麇F，機(jī)機(jī)器上的的射咀緊緊貼鎖合合環(huán)(CClammpinng rringg)，熱熱流道的的杯套(Sprrue bussh)裝裝在定模模板上，由發(fā)熱熱條加熱熱至4000以上，令鋅液液不會(huì)在在杯套內(nèi)內(nèi)凝固，導(dǎo)流塊塊(Sppruee tiip)裝裝在動(dòng)模模板，金金屬液由由射咀進(jìn)進(jìn)入杯套套，經(jīng)過(guò)過(guò)導(dǎo)流塊塊再流入入橫澆道道。整個(gè)個(gè)流道的的剖面為為圓形并并漸次變變小，導(dǎo)導(dǎo)流塊的的彎曲設(shè)設(shè)計(jì)使壓壓力損耗耗及渦流流卷氣的的情況減減至最低低(圖88)。鑄鑄件的凝凝固過(guò)渡渡在這彎彎曲位置置前，

15、杯杯套內(nèi)的的鋅液流流回鵝鵝頸，鑄件冷冷卻后開(kāi)開(kāi)模頂出出。 圖6圖8HOTFFLO熱熱流道的的特點(diǎn) 大大縮縮短冷流流程(圖圖9)，過(guò)長(zhǎng)的的冷流程程會(huì)產(chǎn)生生冷紋， 不利利于生產(chǎn)產(chǎn)表面要要求高之之鑄件，HottFloo熱流道道可改善善這一缺缺點(diǎn)。 流道剖剖面全程程均為圓圓形，由由于面積積最小，令熱流流失、 表面阻阻力減至至最低。相對(duì)于于現(xiàn)時(shí)通通用的梯梯形設(shè)計(jì)計(jì)， 存存在死角角容易產(chǎn)產(chǎn)生冷隔隔，圓形形設(shè)計(jì)更更顯優(yōu)越越。過(guò)去去由于分分流錐設(shè)設(shè)計(jì)的主主導(dǎo)下，分流錐錐上的流流道呈梯梯形， 因此余余下的橫橫澆道亦亦跟隨其其形狀。此外，漸變的的梯形 澆道在在傳統(tǒng)機(jī)機(jī)床上較較易加工工。由于于數(shù)控加加工已成成為主

16、流，加加工漸變變圓形流流道不存存在難度度。 沒(méi)沒(méi)有固化化的直澆澆道(雪雪糕筒)，大大大降低澆澆道(水水口)重重量。(圖100a,110b) 圖9圖10圖11圖12無(wú)冷熱接接口(圖圖11)，在傳傳統(tǒng)的模模具設(shè)計(jì)計(jì)，射咀咀在冷熱熱接口上上需保持持高溫以以防熱量量流失，造成壽壽命較短短，同時(shí)時(shí)射咀位位置的切切面變化化并非理理想的流流動(dòng)狀態(tài)態(tài)，熱流流道免除除了這問(wèn)問(wèn)題。 系列化化的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組件設(shè)設(shè)計(jì)(圖圖12)，可更更換零件件，射咀咀直徑由由6mmm至488mm。 可在在任何標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)臥式式熱室機(jī)機(jī)上使用用(圖113)，電熱或或氣體加加熱射咀咀均可。 適用用于組合合模，令令產(chǎn)量少少的鑄件件亦可受受惠。 圖1

17、3HotFFloww完整鑄鑄件熱流道的的優(yōu)點(diǎn) 綜合來(lái)來(lái)說(shuō)，熱熱流道系系統(tǒng)有以以下優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)： 11. 縮縮短生產(chǎn)產(chǎn)周期。冷卻時(shí)時(shí)間取決決于壁厚厚及散熱熱速度，熱流道道的澆道道較傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)小小，而且且沒(méi)有直直澆道需需要冷卻卻，可提提高生產(chǎn)產(chǎn)速度。尤以薄薄壁件的的效果至至為明顯顯。 22. 小小澆口令令浮渣減減少。大大部分浮浮渣均由由回爐澆澆道的氧氧化皮形形成。 3. 無(wú)須經(jīng)經(jīng)常更換換機(jī)器射射咀。在在傳統(tǒng)的的壓鑄模模設(shè)計(jì)上上，機(jī)器器射咀直直徑必須須配合。由于熱熱流道沒(méi)沒(méi)有凝固固的直澆澆道，使使用較大大的射咀咀直徑可可覆蓋不不同模具具鑄件要要求。 4. 小澆口口比例節(jié)節(jié)省能源源，每年年每臺(tái)機(jī)機(jī)可減少少過(guò)百?lài)崌崫部?，降低材材料成本本?55. 減減少翻熔熔澆口可可降低廢廢氣排放放，為應(yīng)應(yīng)付日益益收緊的的環(huán)保條條例，尤尤為重要要。 66. 可可避免堆堆放大量量澆口，令車(chē)間間整潔及及節(jié)省空空間。減減少渦流流卷氣，亦降低低對(duì)溢流流井的需需要。傳傳統(tǒng)的分分流錐設(shè)設(shè)計(jì)容易易導(dǎo)致渦渦流及偏偏流。 7. 熱流道道的合理理標(biāo)準(zhǔn)設(shè)