锌压铸热流道的设计与应用

1、锌压铸热热流道的的设计及及应用铸件流道道的损耗耗 对压压铸有所所认识的的都会知知道，流流道或余余料是铸铸件的一一部分，虽然没没有利润润价值，但在生生产过程程中是无无法避免免。这部部分的成成本一般般只计算算为铸件件成本的的固定比比率。同同时，鉴鉴于锌合合金的可可回收性性，本地地最常见见的处理理方法是是实时投投回机炉炉翻熔，由于需需要控制制质量问问题，用用中央熔熔炉回收收流道或或废品亦亦渐为业业界所接接受(图图)。至于炉炉渣，规规模较大大的压铸铸厂可能能会自行行回收，一般会会把这些些余料售售回原料料供货商商，换回回新料。本地的的锌料回回收价一一般为新新料的五五至七成成。若没没有良好好的环保保条件，

2、处理炉炉渣易造造成空气气污染。 以一一台1660吨热热室压铸铸机为例例，每次次生产至至少1550克流流道(不不包括溢溢流井)，假设设以三班班生产，生产周周期为220秒，机器使使用率有有80%，年产产浇口流流道便达达1900吨。另另一例子子：以一一台800吨机计计算，每每次生产产1000克流道道，同样样的假设设但生产产周期改改为122秒，年年产流道道更超过过2100吨。 由此可可见，流流道设计计影响成成本的重重要性。 各种种回收方方式 在在回收方方法当中中，直接接把流道道投回机机炉为最最简单和和节省成成本的方方法。翻翻熔刚生生产的流流道无须须预热，而且减减少存放放的空间间，但很很难控制制熔料的的

3、质量，包括炉炉渣较多多，炉温温难以控控制，合合金成份份亦无法法得知；更重要要的是，它依赖赖操作员员工的工工艺，如如投入新新料的比比例，观观察炉水水的变化化，而员员工把溢溢流井、飞边投投入机炉炉，不但但会令情情况更差差，这种种把废品品直接翻翻熔的方方法亦隐隐藏了高高次品率率、模具具设计及及压铸参参数不稳稳定的问问题，令令管理人人员无法法有效地地作出改改善。此此方法不不适宜生生产表面面质量要要求较高高之铸件件，且难难以正确确计算流流道损耗耗成本。 中央熔炉炉回收水水口及次次品开始始流行于于产量大大的压铸铸厂，它它的好处处非常明明显，就就是集中中处理回回收料可可以提高高熔炉效效率，控控制合金金质量。

4、如果以以金属液液从中央央炉直接接加入机机炉，压压铸机料料温可保保持稳定定，少炉炉渣，如如配以自自动加料料控制，液面高高度变化化可减至至最低。目前流流行的中中央熔炉炉分为数数类：有有较大容容量的铸铸铁坩埚埚炉，不不锈钢坩坩埚炉，及连续续熔化型型非坩埚埚炉。锌锌液运输输亦分为为数类：有天车车式液料料运输，有地面面推车式式(无轨轨或有轨轨)保温温炉(附附有送料料装置)运输及及保温槽槽式重力力输送装装置，将将机炉与与中央炉炉相连。它的缺缺点是投投资较大大，只适适合单一一种合金金(这里里暂不讨讨论小型型坩埚炉炉)，车车间占地地较大，因此小小型压铸铸厂(五五台机以以下)则则不太适适合，而而且旧厂厂房难于于

5、改造配配合，故故一般只只会在建建新厂房房时才会会重新规规划。 使用小小型坩埚埚炉翻熔熔浇口料料，由于于缺乏规规模效益益，成本本会较中中央熔炉炉高，因因此不以以此作计计算参考考。 翻翻熔成本本的计算算 就以以使用中中央熔炉炉的方式式计算流流道的翻翻熔成本本作为参参考。以以一所公公司有五五台800吨或1160吨吨压铸机机为例，假设该该设备的的投资为为50万万，分十十年摊分分。每年年处理约约10000吨流流道回收收料(实实际情况况应和新新料按比比例熔化化，这里里纯粹方方便计算算翻熔成成本)。 每公公斤浇口口料之翻翻熔成本本为$00.933，按上上述以五五台机的的计算，每年生生产10000吨吨流道水水

6、口，涉涉及金额额近一千千万，如如包括次次品的回回收，此此数字更更为惊人人(如平平均铸重重为1000克而而次品率率5%，周期112秒，五台机机计算，每年回回收之次次品约为为53吨吨)。虽虽然，处处理数量量越大，翻熔成成本越低低，但这这里并没没有计算算环保及及严格的的品管成成本。由由此可见见，浇口口翻熔的的成本相相当惊人人，压铸铸厂必需需尽量降降低成本本。因此此，如何何减少浇浇口重量量是控制制成本的的重要关关键。 占地租租金 220.0000港港元 设设备投资资摊分 50.0000港元 利息成成本 55.0000港元元 保养养维修 25.0000港元 燃油费费（每吨吨用1000公升升油渣2美元元/

7、公升升） 2200.0000港元 电费（1美元元/度） 300.0000港元元 工资资（包括括操作工工人，管管理人员员，品管管人员） 1000.0000港港元 金金属损耗耗5%（10美美元/公公斤） 5000.0000港元元 总计计： 9930.0000港元 摊分流流道成本本的计算算方式 水口的的翻熔成成本必须须算入铸铸件的生生产成本本，最常常见的做做法是以以用料乘乘固定百百分比计计算。例例如，原原料价为为$100/公斤斤，水口口翻熔成成本为铸铸件重量量的3%，计算算铸件材材料价时时便会用用$100.3。此方法法虽然简简单，但但可能令令成本计计算出现现偏差，并隐藏藏起真实实的水口口回收成成本。

8、现现在可用用以下例例子作一一比较： 铸件件A净重重4000克，水水口流道道重1000克。 铸件件B净重重同为4400克克，水口口流道重重量则为为2500克。 如用固固定百分分比计算算： 铸铸件A与与铸件BB的成本本应同为为($110.33 x 0.44)= $4.12。 如用用实际回回收成本本计算： 铸件件A应为为($110 xx 0.4 + $00.933 x 0.11) = $44.0993 铸铸件B应应为($10 x 00.4 + $0.993 xx 0.25) = $4.2333 这差差别看似似细小，但以220秒作作生产周周期，机机器使用用率为880%及及以三班班生产，每台机机每年生生

9、产1,2611,4440次来来计算，差别如如下： 流道水水口成本本 铸件件A 铸铸件B 差别 固定比比例法 5.1197.1322港元 5.1197.1322港元 0港元元 实际际成本法法 5.1633.0774港元元 5.3399.6775港元元 1776.6601港港元 差差别 334.0058港港元 1142.5433港元 如如用固定定比例法法，铸件件A与BB的成本本一样，但实际际上铸件件B的成成本较高高。从这这案例看看出，用用固定比比例法计计算铸件件B，不不但低估估了生产产成本，更间接接鼓励设设计者不不以减少少水口流流道的重重量为目目标，应应该推广广实际成成本法的的应用(见下表表)。

10、要减低低浇口重重量，较较常见的的是短浇浇口(短短唧咀)设计，及减薄薄定模板板厚度。它使用用较长的的机器射射咀(一一般较正正常长220mmm)，配配合深穴穴的进浇浇口模具具设计，以减少少浇口重重量，以以下是一一项崭新新的热室室压铸浇浇道设计计。 热热室压铸铸浇道设设计 压压铸浇道道是金属属液从射射咀流入入模腔的的路径，它是由由直浇道道及横浇浇道的分分支组成成。由于于需要附附着铸件件及便于于脱模，直浇道道必须要要有斜度度。同时时，动模模板上的的分流块块，可以以减低直直浇道的的厚度；在分流流块里加加冷却水水道，方方便平衡衡模热、缩短冷冷却时间间及拉出出铸件并并顶出。澳洲CCSIRRO机构构在700年

11、代初初期的研研究发现现，在可可接受的的误差下下，锌合合金液在在压铸情情况下可可归纳为为： 液液态表现现为非压压缩性流流体 符符合一般般流体力力学原理理 雷诺诺数值(Reyynolld nnumbber)高，显显示流动动过程为为紊流。 根据据以上研研究结果果，理想想的金属属液流动动状态应应为： 图21. 流流道剖面面为圆形形 由于于圆周面积比比数值最最低，圆圆形剖面面管道的的表面阻阻力最低低，因此此压力损损失亦最最低。比比起相等等梯形剖剖面积，周边少少20%以上。(图) 22. 流流动管道道为直线线 弯曲曲管道会会产生偏偏流，把把气泡混混入熔液液，并造造成压力力损失。尤其当当弯曲半半径/管管道直

12、径径比小于于1，压压力损耗耗急速增增加。 3. 流道剖剖面往液液流方面面渐次缩缩小 管管道剖面面急促改改变，不不论变大大或变小小，均会会造成高高压力损损耗及产产生涡流流。最佳佳的方案案是剖面面渐次缩缩小，以以补偿管管道面造造成的阻阻力损耗耗。 传传统设计计的缺点点 目前前流行的的流道在在设计上上与理想想的流动动状态相相违： 1. 流动剖剖面变化化时大时时小，造造成涡流流(Edddy currrennt)(图) 2. 横浇浇道剖面面为梯形形，死角角位置容容易产生生冷隔 (Coold flaake)，不利利表面要要求高的的铸件。 3. 横浇浇道与直直浇道的的急促弯弯曲角会会造成偏偏流卷气气 (FF

13、loww seeparratiion) (图图4) 图3 图图4要填补以以上缺憾憾，就要要用较大大的压力力以抵消消高压力力损耗，这样会会导至飞飞边，降降低铸件件尺寸精精度，及及缩短模模具寿命命。此外外，涡流流卷气导导至铸件件内部气气孔，电电镀或烤烤漆时起起泡，及及增加溢溢流井来来排出杂杂渣气泡泡(图55)。短短浇口设设计虽然然可节省省浇口重重量，但但无助于于解决以以上问题题。 图5HOTFFLO压压铸热流流道设计计 热流流道系统统在注塑塑工艺上上已广泛泛受应用用，它减减低了水水口回收收的问题题，对减减低注塑塑件困气气亦有很很大帮助助。相同同的概念念正应用用于热室室锌压铸铸上，从从事压铸铸工艺的

14、的澳洲HHOTFFLO公公司的压压铸热流流道系统统的工作作原理(图6和和7a-7e)。 该该设计不不再需要要动模上上的分流流锥，机机器上的的射咀紧紧贴锁合合环(CClammpinng rringg)，热热流道的的杯套(Sprrue bussh)装装在定模模板上，由发热热条加热热至4000以上，令锌液液不会在在杯套内内凝固，导流块块(Sppruee tiip)装装在动模模板，金金属液由由射咀进进入杯套套，经过过导流块块再流入入横浇道道。整个个流道的的剖面为为圆形并并渐次变变小，导导流块的的弯曲设设计使压压力损耗耗及涡流流卷气的的情况减减至最低低(图88)。铸铸件的凝凝固过渡渡在这弯弯曲位置置前，

15、杯杯套内的的锌液流流回鹅鹅颈，铸件冷冷却后开开模顶出出。 图6图8HOTFFLO热热流道的的特点 大大缩缩短冷流流程(图图9)，过长的的冷流程程会产生生冷纹， 不利利于生产产表面要要求高之之铸件，HottFloo热流道道可改善善这一缺缺点。 流道剖剖面全程程均为圆圆形，由由于面积积最小，令热流流失、 表面阻阻力减至至最低。相对于于现时通通用的梯梯形设计计， 存存在死角角容易产产生冷隔隔，圆形形设计更更显优越越。过去去由于分分流锥设设计的主主导下，分流锥锥上的流流道呈梯梯形， 因此余余下的横横浇道亦亦跟随其其形状。此外，渐变的的梯形 浇道在在传统机机床上较较易加工工。由于于数控加加工已成成为主

16、流，加加工渐变变圆形流流道不存存在难度度。 没没有固化化的直浇浇道(雪雪糕筒)，大大大降低浇浇道(水水口)重重量。(图100a,110b) 图9图10图11图12无冷热接接口(图图11)，在传传统的模模具设计计，射咀咀在冷热热接口上上需保持持高温以以防热量量流失，造成寿寿命较短短，同时时射咀位位置的切切面变化化并非理理想的流流动状态态，热流流道免除除了这问问题。 系列化化的标准准组件设设计(图图12)，可更更换零件件，射咀咀直径由由6mmm至488mm。 可在在任何标标准卧式式热室机机上使用用(图113)，电热或或气体加加热射咀咀均可。 适用用于组合合模，令令产量少少的铸件件亦可受受惠。 图1

17、3HotFFloww完整铸铸件热流道的的优点 综合来来说，热热流道系系统有以以下优点点： 11. 缩缩短生产产周期。冷却时时间取决决于壁厚厚及散热热速度，热流道道的浇道道较传统统设计小小，而且且没有直直浇道需需要冷却却，可提提高生产产速度。尤以薄薄壁件的的效果至至为明显显。 22. 小小浇口令令浮渣减减少。大大部分浮浮渣均由由回炉浇浇道的氧氧化皮形形成。 3. 无须经经常更换换机器射射咀。在在传统的的压铸模模设计上上，机器器射咀直直径必须须配合。由于热热流道没没有凝固固的直浇浇道，使使用较大大的射咀咀直径可可覆盖不不同模具具铸件要要求。 4. 小浇口口比例节节省能源源，每年年每台机机可减少少过百吨吨浇口，降低材材料成本本。 55. 减减少翻熔熔浇口可可降低废废气排放放，为应应付日益益收紧的的环保条条例，尤尤为重要要。 66. 可可避免堆堆放大量量浇口，令车间间整洁及及节省空空间。减减少涡流流卷气，亦降低低对溢流流井的需需要。传传统的分分流锥设设计容易易导致涡涡流及偏偏流。 7. 热流道道的合理理标准设