锌压铸热流道的设计及应用

发布日期:[08-12-24 09:39:55] 浏览人次:[]

次品约为53吨)。虽然,处理数量越大,翻熔成本越低,但这里并没有计算环保及严格的品管成本。由此可见,浇口翻熔的成本相当惊人,压铸厂必需尽量降低成本。因此,如何减少浇口重量是控制成本的重要关键。

摊分流道成本的计算方式

水口的翻熔成本必须算入铸件的生产成本,最常见的做法是以用料乘固定百分比计算。例如,原料价为$10/公斤,水口翻熔成本为铸件重量的3%,计算铸件材料价时便会用$10.3。此方法虽然简单,但可能令成本计算出现偏差,并隐藏起真实的水口回收成本。现在可用以下例子作一比较:

铸件A净重400克,水口流道重100克。
铸件B净重同为400克,水口流道重量则为250克。

如用固定百分比计算:

铸件A与铸件B的成本应同为($10.3 x 0.4)= $4.12。
如用实际回收成本计算:
铸件A应为($10 x 0.4 + $0.93 x 0.1) = $4.093
铸件B应为($10 x 0.4 + $0.93 x 0.25) = $4.233

这差别看似细小,但以20秒作生产周期,机器使用率为80%及以三班生产,每台机每年生产1,261,440次来计算,差别如下:

流道水口成本

铸件A

铸件B

差别

固定比例法

5.197.132港元

5.197.132港元

0港元

实际成本法

5.163.074港元

5.339.675港元

176.601港元

差别

34.058港元

142.543港元

 

如用固定比例法,铸件A与B的成本一样,但实际上铸件B的成本较高。从这案例看出,用固定比例法计算铸件B,不但低估了生产成本,更间接鼓励设计者不以减少水口流道的重量为目标,应该推广实际成本法的应用(见下表)。

要减低浇口重量,较常见的是短浇口(短唧咀)设计,及减薄定模板厚度。它使用较长的机器射咀(一般较正常长20mm),配合深穴的进浇口模具设计,以减少浇口重量,以下是一项崭新的热室压铸浇道设计。

热室压铸浇道设计

压铸浇道是金属液从射咀流入模腔的路径,它是由直浇道及横浇道的分支组成。由于需要附着铸件及便于脱模,直浇道必须要有斜度。同时,动模板上的分流块,可以减低直浇道的厚度;在分流块里加冷却水道,方便平衡模热、缩短冷却时间及拉出铸件并顶出。澳洲CSIRO机构在70年代初期的研究发现,在可接受的误差下,锌合金液在压铸情况下可归纳为:

  • 液态表现为非压缩性流体
  • 符合一般流体力学原理
  • 雷诺数值(Reynold number)高,显示流动过程为紊流。

根据以上研究结果,理想的金属液流动状态应为:

1. 流道剖面为圆形
由于圆周/面积比数值最低,圆形剖面管道的表面阻力最低,因此压力损失亦最低。比起相等梯形剖面积,周边少20%以上。(图2)

图2:

2. 流动管道为直线

弯曲管道会产生偏流,把气泡混入熔液,并造成压力损失。尤其当弯曲半径/管道直径比小于1,压力损耗急速增加。

3. 流道剖面往液流方面渐次缩小

管道剖面急促改变,不论变大或变小,均会造成高压力损耗及产生涡流。最佳的方案是剖面渐次缩小,以补偿管道面造成的阻力损耗。

传统设计的缺点

目前流行的流道在设计上与理想的流动状态相违:

1. 流动剖面变化时大时小,造成涡流(Eddy current)(图3)

2. 横浇道剖面为梯形,死角位置容易产生冷隔 (Cold flake),不利表面要求高的铸件。

3. 横浇道与直浇道的急促弯曲角会造成偏流卷气 (Flow separation) (图4)

图3:

图4:

要填补以上缺憾,就要用较大的压力以抵消高压力损耗,这样会导至飞边,降低铸

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