鋅壓鑄用熱流道的設計與應用
鑄件流道損耗
任何了解壓鑄的人都會知道流道或剩餘材料是鑄件的一部分。 雖然沒有利潤價值，但在生產過程中也無法避免。 這部分成本一般只按鑄件成本的固定比例計算。 同時，鑑於鋅合金的可回收性，最常見的局部處理方法是實時扔回機爐重熔。 由於需要控制質量問題，採用中央熔煉爐回收流道或廢品逐漸被業界接受（圖1）。 至於爐渣，較大的壓鑄廠可自行回收，一般將剩餘材料賣回原材料供應商換取新材料。 當地鋅材料回收價格一般是新材料的50～70%。 如果沒有良好的環境條件，爐渣處理很容易造成空氣污染。
以160噸熱室壓鑄機為例。 每次生產至少150克流道（不包括溢流井），假設三班倒，生產週期20秒，機器利用率80%，年產口流道可達190噸。 又如：用一台80噸的機器每次生產100克流道，做同樣的假設，但生產週期改為12秒，流道年產量超過210噸。
可見流道設計影響成本的重要性。
多種回收方式
在回收方法中，將流道直接扔回爐內是最簡單、省錢的方法。 回流熔煉剛產生的流道不需要預熱，減少了儲存空間，但熔料質量難以控制，夾渣較多，爐溫難以控制，合金成分無法得知； 更重要的是，靠操作人員的手藝，比如新材料的配比，觀察鍋爐水的變化，而工作人員把溢流井和閃蒸入爐內，不僅會使情況變得更糟，這種直接熔化廢物也會隱藏它。 高缺陷率、模具設計和壓鑄參數的不穩定性阻礙了管理人員進行有效改進。 這種方法不適合生產表面質量要求高的鑄件，難以準確計算流道損耗成本。
中央爐回收噴嘴和不良品在大產量的壓鑄廠中流行起來。 其好處非常明顯，即回收料的集中處理可以提高爐效，控制合金質量。 如果將熔融金屬從中心爐直接送入爐內，壓鑄機材料溫度可以保持穩定，熔渣少。 如果配備自動進料控制，可以將液位的變化降到最低。 目前流行的中央熔煉爐分為大容量鑄鐵坩堝爐、不銹鋼坩堝爐、連續熔煉式無坩堝爐等幾類。 鋅液輸送也分為以下幾類：有橋式吊車式液料輸送、地面小車式（無軌或履帶式）保溫爐（帶上料裝置）輸送和保溫槽式重力輸送裝置，連接爐體與中央爐子連接。 它的缺點是投資比較大，只適用於單一合金（小坩堝爐這裡不討論），車間佔地大，所以小型壓鑄廠（五台機器以下）不適用適合，老廠房改造和合作難度大。 因此，一般只有在新建工廠時才重新規劃。 使用小型坩堝爐重熔澆道料，由於缺乏規模經濟，成本會比中央爐高，故不作為計算參考。
熔煉成本的計算
只需使用中央熔煉爐計算流道的熔煉成本作為參考。 以一家擁有80台160噸或500,000噸壓鑄機的公司為例。 假設設備投資1,000萬，分十年。 每年加工轉輪迴收料約XNUMX噸（實際情況應按新料比例熔煉，純屬方便計算重熔成本）。
每公斤澆口材料的熔化成本為 0.93 美元。 根據以上五台機器的計算，年產1000噸流道噴嘴涉及近10萬元。 如果算上不良品的回收，這個數字就更驚人了（如鑄件平均重量為100克，不良品率為5%，週期為12秒，年回收不良品約53噸）。 雖然加工量越大，熔煉成本越低，但環保和嚴格的質量控製成本在這裡不計算。 可見，澆口重熔的成本相當驚人，壓鑄廠必須將成本降到最低。 因此，如何降低澆口重量是控製成本的重要關鍵。
- 土地佔用租金 20.000 港幣
- 設備投資分攤50.000港元
- 利息成本 HKD 5.000
- 保養和維修 HKD 25.000
- 燃油費（每噸100升油渣·2美元/升）HKD 200,000
- 電費（1 美元/千瓦時） 30.000 港元
- 工資（包括操作工人、管理人員、質量控制人員） 100.000 港幣
- 金屬損失 5% (USD 10/kg) HKD 500,000
- 總價：930.000 港元
分攤流道成本的計算方法
精煉水口的費用必須包含在鑄件的生產成本中。 最常用的方法是將使用的材料乘以固定百分比。 例如，如果原材料價格為$10/kg，且水口熔化成本為鑄件重量的3%，則計算鑄件材料價格時將使用$10.3。 這種方法雖然簡單，但可能會造成成本計算的偏差，掩蓋了出水口回收的真實成本。 現在您可以使用以下示例進行比較：
- 鑄件A淨重400克，水口流道重量100克。
- 鑄件B淨重400克，水口流道重量250克。
如果按固定百分比計算：
- 鑄造 A 和鑄造 B 的成本應該相同（$10.3 x 0.4）= $4.12。
如果按實際回收成本計算：
- 鑄造 A 應該是 ($10 x 0.4 + $0.93 x 0.1) = $4.093
- 鑄造 B 應該是 ($10 x 0.4 + $0.93 x 0.25) = $4.233
這種差異看似很小，但以20秒為生產週期，機器利用率為80%，三班倒生產，每台機器每年生產1,261,440次。 區別如下：
- 流道噴嘴成本 鑄件 A 鑄件 B
- 差價 固定比率法 HKD 5.197.132 HKD 5.197.132 HKD 0
- 實際成本法 HK$5.163.074 HK$5.339.675 HK$176.601
- 差價 HK$34.058 HK$142.543
如果採用定比法，鑄造A和B的成本是一樣的，但實際上鑄造B的成本更高。 從本案中可以看出，採用定比法計算鑄件B不僅低估了生產成本，而且間接鼓勵了設計者不要以減輕水口流道重量為目標，應在實際中推廣應用。成本法（見下表）。
為了減輕澆口的重量，比較常見的做法是採用短澆口（短噴嘴）設計，減少模板的厚度。 它採用了更長的機嘴（一般比普通的長20mm），結合深腔澆口模具設計，減輕澆口重量。 以下是新型熱室壓鑄流道設計。
熱室壓鑄流道設計
壓鑄流道是熔融金屬從噴嘴流入模具型腔的路徑。 它由澆道和流道的分支組成。 由於需要貼裝鑄件，便於脫模，澆口必須有傾角。 同時，活動模板上的分流塊可以減少澆口的厚度； 在分流塊內增加冷卻水道，有利於結晶器熱量的平衡，縮短冷卻時間，將鑄件拉出並頂出。 澳大利亞CSIRO在1970年代初期進行的一項研究發現，在可接受的誤差下，鋅合金液體在壓鑄的情況下可以總結如下：
液體表現為不可壓縮流體
符合流體力學的一般原理
高雷諾數表明流動過程是湍流。
根據上述研究結果，理想的熔融金屬流動狀態應為：
1.流道截面為圓形
由於周長/面積比最低，圓形截面管的表面阻力最低，因此壓力損失也最低。 與相同梯形截面積相比，外圍減少20%以上。
2.流管是直的
彎管會產生偏流，將氣泡混入熔體中，造成壓力損失。 特別是當彎曲半徑/管徑比小於1時，壓力損失迅速增加。
3、流道剖面在液流方面逐漸縮小
管材輪廓的快速變化，無論變大還是變小，都會引起高壓損失和渦流。 最好的解決辦法是逐漸減小輪廓，以補償管道表面造成的阻力損失。
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