亜鉛ダイカスト用のホットランナーの設計と応用

公開時間： 06 / 27 2021 著者：サイト編集者訪問：13375

キャスティングランナーの喪失

ダイカストについて知っている人なら誰でも、ランナーまたは残りの材料が鋳造の一部であることを知っているでしょう。利益価値はありませんが、生産工程では避けられません。コストのこの部分は、通常、鋳造のコストの固定比率としてのみ計算されます。同時に、亜鉛合金のリサイクル性の観点から、最も一般的な局所処理方法は、再溶解のために機械炉にリアルタイムで戻すことです。品質問題を管理する必要があるため、ランナーや廃棄物をリサイクルするための中央溶解炉の使用は、業界で徐々に受け入れられています（図1）。スラグについては、大規模なダイカストプラントが独自にリサイクルし、通常、残りの材料を原材料サプライヤーに売り戻して新しい材料を提供する場合があります。亜鉛材料の現地リサイクル価格は、一般的に新素材の50〜70％です。良好な環境条件がないと、スラグの取り扱いは大気汚染を引き起こしやすくなります。

例として、160トンのホットチャンバーダイカストマシンを取り上げます。少なくとも150グラムのランナー（オーバーフローウェルを除く）を生産するたびに、20シフトを想定すると、生産サイクルは80秒、機械の使用率は190％、年間生産量は次のようになります。マウスランナーは80トンに達することができます。別の例：100トンのマシンを使用して毎回12グラムのランナーを生産する場合、同じ仮定が行われますが、生産サイクルは210秒に変更され、ランナーの年間生産量はXNUMXトンを超えます。

ランナーの設計がコストの重要性に影響を与えていることがわかります。

さまざまなリサイクル方法

リサイクル方法の中で、ランナーを直接炉に戻すのが最も簡単でコストを節約する方法です。リフロー溶融で生成されたばかりの流路は予熱する必要がなく、貯蔵スペースが減少しますが、スラグの増加、炉の温度の制御が困難、合金などの溶融材料の品質の制御が困難です。組成を知ることはできません。さらに重要なことは、新素材の比率などの操作スタッフの職人技とボイラー水の変化の観察に依存している一方で、スタッフはオーバーフロー井戸を入れて炉にフラッシュするだけでなく、状況を悪化させるだけでなく、この直接的な方法廃棄物を溶かすこともそれを隠します。高い不良率、金型設計の不安定性、およびダイカストパラメータにより、管理者は効果的な改善を行うことができませんでした。この方法は、表面品質要件の高い鋳物の製造には適さず、ランナー損失のコストを正確に計算することは困難です。

中央炉回収ノズルや不良品は、生産量の多いダイカスト工場で人気を博しています。その利点は非常に明白です。つまり、リサイクルされた材料を集中処理することで、炉の効率を改善し、合金の品質を制御できます。溶湯を中央炉から直接炉内に供給することで、ダイカスト機の材料温度を安定させ、スラグを低減することができます。自動給餌制御を装備すれば、液面の変化を最小限に抑えることができます。現在普及している中央溶解炉は、大容量の鋳鉄製るつぼ炉、ステンレス製るつぼ炉、連続溶解型非るつぼ炉などに分類されます。亜鉛液体輸送もいくつかのカテゴリーに分けられます：オーバーヘッドクレーンタイプの液体材料輸送、地上トロリータイプ（トラックレスまたはトラック）保持炉（供給装置付き）輸送、および炉と中央を接続する保持トラフタイプ重力輸送装置がありますかまど接続。その欠点は、投資が比較的大きく、単一の合金にのみ適しており（小さなるつぼ炉についてはここでは説明しません）、ワークショップが広い面積を占めるため、小さなダイカストプラント（XNUMX台未満の機械）はそうではないことです。適切であり、古いワークショップを変革して協力することは困難です。したがって、通常、新しいプラントが建設されたときにのみ再計画されます。規模の経済がないため、小さなるつぼ炉を使用してスプルー材料を再溶解すると、中央炉よりもコストがかかるため、計算の基準としては使用されません。

溶解コストの計算

中央の溶解炉を使用して、参照としてランナーの溶解コストを計算するだけです。例として、80台の160トンまたは500,000トンのダイカストマシンを所有している会社を取り上げます。設備投資額を1,000万とすると、XNUMX年に分割されます。毎年約XNUMXトンのランナーリサイクル材を処理しています（実際の状況は新素材に比例して溶かす必要があり、再溶かすコストを計算するのは非常に便利です）。

ゲート材料0.93キログラムあたりの溶解コストは1000ドルです。上記10台の計算によると、100トンのランナーノズルの年間生産量は約5万元です。不良品のリサイクルを含めると、この数字はさらに憂慮すべきものになります（たとえば、平均鋳造重量は12グラム、不良品率は53％、サイクルはXNUMX秒、不良品の年間回収率は約XNUMXです）。トン）。加工量が多いほど溶解コストは低くなりますが、環境保護や厳格な品質管理コストはここでは計算していません。ゲート再溶解のコストは非常に憂慮すべきものであり、ダイカストプラントはコストを最小限に抑える必要があることがわかります。したがって、ゲート重量をどのように減らすかは、コストを管理するための重要な鍵です。

土地使用料20.000HKD
50.000香港ドルの設備投資配分
支払利息HKD5.000
メンテナンスと修理HKD25.000
燃料油料金（100トンあたり2リットルの残油・US $ 200,000 /リットル）HKD XNUMX
電気料金（1 USD / kWh）30.000 HKD
賃金（運営労働者、管理者、品質管理者を含む）100.000香港ドル
金属損失5％（USD 10 / kg）HKD 500,000
合計：HKD 930.000

ランナー費用の按分方法

ノズルの精製コストは、鋳造の製造コストに含まれている必要があります。最も一般的な方法は、使用する材料に一定の割合を掛けることです。たとえば、原材料の価格が$ 10 / kgで、ノズルの溶解コストが鋳造物の重量の3％である場合、鋳造物の材料価格の計算には$ 10.3が使用されます。この方法は簡単ですが、コスト計算に偏差が生じ、水出口のリサイクルの実際のコストが隠される可能性があります。これで、次の例を比較に使用できます。

鋳造Aの正味重量は400グラムで、ノズルランナーの重量は100グラムです。
鋳造Bの正味重量は400グラムで、ノズルランナーの重量は250グラムです。

固定パーセンテージで計算した場合：

AのキャストとBのキャストのコストは同じである必要があります（$ 10.3 x 0.4）= $ 4.12。

実際の回収コストで計算した場合：

キャストAは（$ 10 x 0.4 + $ 0.93 x 0.1）= $ 4.093である必要があります
キャスティングBは（$ 10 x 0.4 + $ 0.93 x 0.25）= $ 4.233である必要があります

この差は小さいように思われるかもしれませんが、生産サイクルが20秒の場合、マシンの使用率は80％で、生産は1,261,440シフトで行われ、各マシンは年間XNUMX回生産します。違いは次のとおりです。

ランナーノズルコスト鋳造A鋳造B
差額固定比率法HKD5.197.132 HKD 5.197.132 HKD 0
実際原価法HK $ 5.163.074 HK $ 5.339.675 HK $ 176.601
差HK $ 34.058 HK $ 142.543

固定比率法を使用する場合、AとBの鋳造コストは同じですが、実際にはBの鋳造コストが高くなります。この場合から、鋳造Bの計算に固定比率法を使用すると、製造コストを過小評価するだけでなく、設計者が目標としてノズルランナーの重量を減らさないように間接的に促し、実際の適用を促進する必要があることがわかります。コスト法（下の表を参照）。

ゲートの重量を減らすには、短いゲート（短いノズル）の設計を使用して、テンプレートの厚さを減らすのが一般的です。長いマシンノズル（通常は通常より20mm長い）を使用し、深いキャビティゲート金型設計と組み合わせてゲートの重量を軽減します。以下は、新しいホットチャンバーダイカストランナーの設計です。

ホットチャンバーダイカストランナーの設計

ダイカストランナーは、ノズルから金型キャビティに流れる溶融金属の経路です。スプルーとランナーの枝で構成されています。鋳物を取り付けて離型を容易にする必要があるため、スプルーには傾斜が必要です。同時に、可動テンプレートのスプリッターブロックはスプルーの厚さを減らすことができます。スプリッターブロックに冷却水チャネルを追加すると、金型の熱のバランスが容易になり、冷却時間が短縮され、鋳造物が引き出されて排出されます。 1970年代初頭にオーストラリアのCSIROが実施した調査によると、ダイカストの場合、許容できる誤差があれば、亜鉛合金液は次のように要約できます。

液体は非圧縮性流体として動作します

流体力学の一般原則に準拠する

高いレイノルズ数は、フロープロセスが乱流であることを示します。

上記の研究結果によると、溶融金属の理想的な流動状態は次のようになります。

1.ランナーセクションは円形です

円周/面積比が最も低いため、円形断面パイプの表面抵抗が最も低く、圧力損失も最も低くなります。同じ台形の断面積と比較して、周辺は20％以上減少しています。

2.フローパイプはまっすぐです

曲がったパイプはバイアスフローを生成し、気泡を溶融物に混合し、圧力損失を引き起こします。特に曲げ半径/パイプ径比が1未満の場合、圧力損失は急激に増加します。

3.流路プロファイルは、液体の流れに関して徐々に縮小します。

パイプのプロファイルが大きくなったり小さくなったりすると、パイプのプロファイルが急激に変化すると、高い圧力損失と渦電流が発生します。最良の解決策は、パイプ表面によって引き起こされる抵抗損失を補償するためにプロファイルを徐々に小さくすることです。

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Minghe Casting Companyは、高品質で高性能な鋳造部品の製造と提供に専念しています（金属ダイカスト部品の範囲には主に次のものが含まれます）薄肉ダイカスト,ホットチャンバーダイカスト,コールドチャンバーダイカスト）、ラウンドサービス（ダイカストサービス、CNCの機械化,金型製作、表面処理）。カスタムのアルミニウムダイカスト、マグネシウムまたはザマック/亜鉛ダイカスト、およびその他の鋳造要件については、お問い合わせください。

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