压铸厂-南京东浪机电制造有限公司

 

        至于炉渣，规模较大的压铸厂可能会自行回收，一般会把这些余料售回原料供货商，换回新料。本地的锌料回收价一般为新料的五至七成。若没有良好的环保条件，处理炉渣易造成空气污染。 以一台160吨热室压铸机为例，每次生产至少150克流道(不包括溢流井)，假设以三班生产，生产周期为20秒，机器使用率有80%，年产浇口流道便达190吨。另一例子：以一台80吨机计算，每次生产100克流道，同样的假设但生产周期改为12秒，年产流道更超过210吨。 由此可见，流道设计影响成本的重要性。 各种回收方式 在回收方法当中，直接把流道投回机炉为最简单和节省成本的方法。翻熔刚生产的流道无须预热，而且减少存放的空间，但很难控制熔料的质量，包括炉渣较多，炉温难以控制，合金成份亦无法得知；更重要的是，它依赖操作员工的工艺，如投入新料的比例，观察炉水的变化，而员工把溢流井、飞边投入机炉，不但会令情况更差，这种把废品直接翻熔的方法亦隐藏了高次品率、模具设计及压铸参数不稳定的问题，令管理人员无法有效地作出改善。此方法不适宜生产表面质量要求较高之铸件，且难以正确计算流道损耗成本。 中央熔炉回收水口及次品开始流行于产量大的压铸厂，它的好处非常明显，就是集中处理回收料可以提高熔炉效率，控制合金质量。如果以金属液从中央炉直接加入机炉，压铸机料温可保持稳定，少炉渣，如配以自动加料控制，液面高度变化可减至最低。目前流行的中央熔炉分为数类：有较大容量的铸铁坩埚炉，不锈钢坩埚炉，及连续熔化型非坩埚炉。锌液运输亦分为数类：有天车式液料运输，有地面推车式(无轨或有轨)保温炉(附有送料装置)运输及保温槽式重力输送装置，将机炉与中央炉相连。它的缺点是投资较大，只适合单一种合金(这里暂不讨论小型坩埚炉)，车间占地较大，因此小型压铸厂(五台机以下)则不太适合，而且旧厂房难于改造配合，故一般只会在建新厂房时才会重新规划。 使用小型坩埚炉翻熔浇口料，由于缺乏规模效益，成本会较中央熔炉高，因此不以此作计算参考。 翻熔成本的计算 就以使用中央熔炉的方式计算流道的翻熔成本作为参考。

 

        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。

 

        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) 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. 流道剖面往液流方面渐次减少 管道剖面急促改动，不管变大或变小，均会形成高压力损耗及产生涡流。最佳的计划是剖面渐次减少，以补偿管道面形成的阻力损耗。 传统设计的缺陷 目前盛行的流道在设计上与理想的活动状态相违： 1. 活动剖面变化时大时小，形成涡流(Eddy current) 2. 横浇道剖面为梯形，死角位置容易产生冷隔 (Cold flake)，不利外表请求高的铸件。 3. 横浇道与直浇道的急促弯曲角会形成偏流卷气 (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，降低铸件尺寸精度，及缩短模具寿命。此外，涡流卷气导至铸件内部气孔，电镀或烤漆时起泡，及增加溢流井来排出杂渣气泡(图5)。短浇口设计固然可俭省浇口重量，但无助于处理以上问题。 图5 HOTFLO压铸热流道设计 热流道系统在注塑工艺上已普遍受应用，它减低了水口回收的问题，对减低注塑件困气亦有很大协助。相同的概念正应用于热室锌压铸上，从事压铸工艺的澳洲HOTFLO公司的压铸热流道系统的工作原理(图6和7a-7e)。 该设计不再需求动模上的分流锥，机器上的射咀紧贴锁合环(Clamping ring)，热流道的杯套(Sprue bush)装在定模板上，由发热条加热至400℃以上，令锌液不会在杯套内凝固，导流块(Sprue tip)装在动模板，金属液由射咀进入杯套，经过导流块再流入横浇道。整个流道的剖面为圆形并渐次变小，导流块的弯曲设计使压力损耗及涡流卷气的状况减至最低(图8)。铸件的凝固过渡在这弯曲位置前，杯套内的锌液流回「鹅颈」，铸件冷却后开模顶出。 图6 图8 HOTFLO热流道的特性 大大缩短冷流程(图9)，过长的冷流程会产生冷纹， 不利于消费外表请求高之铸件，HotFlo热流道可改善这一缺陷。 流道剖面全程均为圆形，由于面积最小，令热流失、 外表阻力减至最低。相关于现时通用的梯形设计， 存在死角容易产生冷隔，圆形设计更显优越。过去由于分流锥设计的主导下，分流锥上的流道呈梯形， 因而余下的横浇道亦跟随其外形。此外，突变的梯形 浇道在传统机床上较易加工。由于数控加工已成为主 流，加工突变圆形流道不存在难度。 没有固化的直浇道(雪糕筒)，大大降低浇道(水口)重量。(图10a,10b) 图9 图10 图11 图12 无冷热接口(图11)，在传统的模具设计，射咀在冷热接口上需坚持高温以防热量流失，形成寿命较短，同时射咀位置的切面变化并非理想的活动状态，热流道免除了这问题。 系列化的规范组件设计(图12)，可改换零件，射咀直径由6mm至48mm。 可在任何规范卧式热室机上运用(图13)，电热或气体加热射咀均可。 适用于组合模，令产量少的铸件亦可受惠。 图13 HotFlow完好铸件 热流道的优点 综合来说，热流道系统有以下优点： 1. 缩短消费周期。冷却时间取决于壁厚及散热速度，热流道的浇道较传统设计小，而且没有直浇道需求冷却，可进步消费速度。尤以薄壁件的效果至为明显。 2. 小浇口令浮渣减少。大局部浮渣均由回炉浇道的氧化皮构成。 3. 无须经常改换机器射咀。在传统的压铸模设计上，机器射咀直径必需配合。由于热流道没有凝固的直浇道，运用较大的射咀直径可掩盖不同模具铸件请求。 4. 小浇口比例俭省能源，每年每台机可减少过百吨浇口，降低资料本钱。 5. 减少翻熔浇口可降低废气排放，为对付日益收紧的环保条例，尤为重要。 6. 可防止堆放大量浇口，令车间整洁及俭省空间。减少涡流卷气，亦降低对溢流井的需求。传统的分流锥设计容易招致涡流及偏流。 7. 热流道的合理规范设计令压力损耗减至最低。 8. 减少冷隔，进步外表质量。 9. 电热偶控制热流杯套及导流块温度，更利于工艺控制，稳定消费效率。 结论 锌合金压铸，已在家用装饰件范畴有普遍的应用。中国已逐步成为各类工业消费基地。由于国内的开展日趋兴旺，且外商对国内状况的认识日深，估计港商在这方面的优势渐失；有见及此，港商现时燃眉之急，就是努力控制本钱及改善质量。

 

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