زاماك 3 عبارة عن سبيكة زنك. يُصب بسهولة. إنه قوي وثابت. يساعده الألومنيوم 4% على التدفق. وهذا يجعل الأجزاء التفصيلية ممكنة. تستخدمه السيارات والإلكترونيات والأجهزة. نعومته تعني أنك تحتاج إلى أدوات كربيد لتصنيعه آليًا. الطلاء يقاوم التآكل.
تصف هذه المقالة قدرات زماك 3، وعمله، ومتغيراته الرئيسية، وسبب اختياره للمشاريع الفعالة والدقيقة.
تعريف ونبذة عن الزماك 3
في زاماك 3، يوجد أيضًا الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم، بما في ذلك عنصر الزنك الرئيسي. ويتميز بالعديد من الميزات مثل مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، والقوة، وقابلية التشغيل الآلي. وهذا مفيد لمعظم الصناعات، خاصةً الصناعية منها.
التركيب الشجيري وأطوار الزماك 3
تتميز سبيكة Zamak 3 المصنوعة من الزنك بخصائص معينة. بنيتها المجهرية فريدة من نوعها. يحدث تكوين بنية شجيرية أثناء مرحلة التصلب.
هناك مرحلتان رئيسيتان (ألفا وبيتا) في هذا التركيب. تتكون مرحلة ألفا من الزنك الغني، بينما يوجد في مرحلة بيتا المزيد من الألومنيوم. تحدد هاتان المرحلتان قوة السبيكة ومتانتها.
تركيب وخواص الزماك 3
A. التركيب الكيميائي
نطاقات النسب المئوية
تحتوي سبيكة زماك 3 على الزنك بشكل أساسي. وتتكون من محتويات سبائك أخرى. يوجد، على سبيل المثال، 3.5%-4.3% من الألومنيوم و95.6%-96.5% من الزنك. كما يحتوي على المغنيسيوم (0.02% - 0.05%) والنحاس (0.10% - 0.25%) أيضًا.
دور كل عنصر في زماك 3
صب الزنك بالقالب يعمل كعنصر أساسي لسبيكة Zamak 3. فهو يمنحها السلامة الهيكلية. يساهم الألومنيوم في تحسين السيولة. كما أنه يجعل السبيكة أقوى بكثير، ويشكّل محلولاً صلبًا.
تعمل سبيكة المغنيسيوم على تحسين بنية الحبيبات. ويخلق صلابة أفضل ويقلل من الهشاشة نتيجة لذلك.
ولمواجهة ظروف الإجهاد العالي، تزيد إضافة النحاس من قوة الشد ومقاومة التآكل في زاماك 3.
في حالة وجود الرصاص والكادميوم والقصدير (الشوائب) (أكثر من 0.0051 تيرابايت لكل منهما) في السبيكة، يمكن أن يؤثر ذلك على القوة الميكانيكية. يؤدي ذلك إلى حدوث تشققات أو تآكل.
B. الخواص الفيزيائية
| الممتلكات | القيمة | الوحدات |
|---|---|---|
| الكثافة | 6.6 | جم/سم مكعب |
| نقطة الانصهار | 385 | °C |
| معامل التمدد الحراري | 27.4 | ميكرومتر/م° مئوية |
| التوصيل الكهربائي | ~28% IACS | % IACS |
| السعة الحرارية النوعية | 420 | جول/كجم درجة مئوية |
| الحرارة الكامنة للانصهار | 113 | كيلو جول/كجم |
معامل التمدد الحراري
يتميز Zamak 3 بمعامل تمدد حراري يبلغ حوالي 27.4 ميكرومتر/م°مئوية. لهذا السبب يمكنك توسيع السبيكة حتى 0.0274 مم لكل درجة حرارة 1 درجة مئوية. خاصة في قطعة عمل بطول متر واحد.
التوصيل الكهربائي
تتمتع سبائك الزماك بموصلية كهربائية. التي تبلغ حوالي 28% من المواصفة القياسية الدولية للنحاس الملدن (IACS). ومع ذلك، فهي أقل توصيلًا مقارنة بالنحاس النقي. ولكن يمكنك استخدامها لمكونات مثل الموصلات.
السعة الحرارية النوعية
هناك 420 جول من السعة الحرارية في Zamak 3. ويساعد ذلك على وجه التحديد في تحسين درجة حرارة سبيكة 1 كجم حتى 1 درجة مئوية.
سأتأخر بضع دقائق؛ فقد انتهى اجتماعي السابق. يذوب الزاماك 3 عند 385 درجة مئوية. كما أن له حرارة اندماج كامنة تبلغ 113 كيلوجول/كجم.
عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية، من المرجح أن تفقد هذه السبيكة قوتها.
ومع ذلك، فإنه يحافظ على ثبات الأبعاد ويناسب الأجزاء ذات درجات الحرارة المنخفضة إلى المعتدلة.
C. الخواص الميكانيكية للزماك 3
منحنيات الإجهاد-الإجهاد
تُظهر الصورة حالتين لمنحنى الإجهاد والإجهاد لسبائك الزماك 3. أحدهما كما هو ملدن (مخفف) والآخر هو معالج بالمحلول (SFT).
يُظهر الملدن المصلد قوة خضوع تبلغ 143 ميجا باسكال. وعند خضوعها لعمليات التصلب السريع، تتحسن وتصل إلى 212 ميجا باسكال.
سبب آخر لهذه التحسينات هو إعادة توزيع مرحلتي الألومنيوم والزنك أثناء التسخين.
قوة الإجهاد
بعد إكمال 10 ملايين دورة، تصل قوة إجهاد Zamak 3 إلى 50 ميجا باسكال. وهذا يعني أيضًا أن السبيكة يمكنها التعامل مع الضغوطات المتعددة أو المتكررة التي تبلغ حوالي 50 ميجا باسكال دون تعطل.
قوة التأثير
تمكّن قوة الصدمة حوالي 48 جول/سم² السبيكة من امتصاص الصدمات المفاجئة. يوجد 80 إلى 100 HB (صلابة). وللتحقق من ذلك، يضغط المصنعون على كرة فولاذية مقاس 10 مم في السبيكة تحت حمولة 500
مزايا زماك 3
1. نسبة قوة إلى وزن عالية
يتميز زاماك 3 بنسبة عالية من القوة إلى الوزن. ويرجع ذلك إلى قوة الشد ووجود كثافة 6.6 جم/سم مكعب. وهذا يؤثر أيضاً على وزنه، مما يجعله أقوى من بعض المواد البلاستيكية. كما أنه خفيف الوزن ولكنه أكثر متانة من الفولاذ.
2. مقاومة التآكل
تتآكل هذه السبيكة بدرجة أقل بسبب وجود طبقة واقية من أكسيد الزنك. توجد هذه الطبقة على سطحها وتتجنب الأكسدة.
وهذا فعال أيضاً في الظروف الرطبة أو الحمضية المعتدلة. لذلك فهي توفر متانة طويلة الأمد نتيجة لذلك.
3. قابلية صب ممتازة
يمكنك استخدام سبائك Zamak الثلاث لتصنيع أجزاء رقيقة جدًا بجدار رقيق جدًا. يمكن أن تحتوي على أشكال معقدة ويمكن أن تكون رقيقة حتى 0.5 مم.
وهي تنتج أجزاء ذات أسطح جيدة للغاية. ولهذا السبب، تحتاج الأجزاء إلى الحد الأدنى من التصنيع الآلي أو المعالجة اللاحقة. وهذا يوفر في النهاية وقت الإنتاج وتكاليف العمالة.
4. خواص التخميد الاهتزازي
يقلل Zamak 3 من الاهتزازات بشكل فعال. وهذا يعني أن بإمكانه امتصاص ما يصل إلى 30% من الطاقة. وهذا أفضل من الفولاذ.
تعمل هذه الميزة من خلال تقليل الضوضاء والتآكل في أشياء مثل الأجزاء المتحركة. لذلك، تختارها الآلات وأنظمة السيارات.
تطبيقات زماك 3
صناعة السيارات
عادةً ما تختار صناعة السيارات Zamak 3 لتصنيع قطع غيارها. على سبيل المثال، مكونات نظام الوقود، ومقابض الأبواب، وعلب التروس.
وعلاوة على ذلك، فإن وزنه أقل. وهذا يزيد بدلاً من ذلك من كفاءة استهلاك الوقود. تناسب خاصية مقاومة التآكل البيئات القاسية.
صناعة الطيران والفضاء
يصنع المصنعون الأجزاء الهيكلية غير الحرجة باستخدام هذه السبيكة. على سبيل المثال، الأقواس والمثبتات.
يخفف الاهتزازات، مما يقلل من الضغط ويزيد من السلامة. هذه الميزة مفيدة في أنظمة الطائرات.
الصناعة الكهربائية
يُستخدم زاماك 3 في الصناعة الكهربائية لصناعة الموصلات والمفاتيح والأغطية.
يتميز بموصلية كهربائية جيدة ويمكنه التعامل مع الأدوات الحساسة. وذلك بسبب التداخل الكهرومغناطيسي الدرع.
صناعة الأجهزة
يستخدم قطاع الأجهزة زماك 3 في صناعة الأقفال والمفصلات وقطع الديكور. فهو يصنع القطع ذات التصميمات التفصيلية بسبب قابليته للصب. تعزز مقاومته للتآكل من متانة القطع الخارجية.
تطبيقات التدريع
في عمليات إغلاق الإلكترونيات، يشكل Zamak 3 دروعًا واقية من الموجات الكهرومغناطيسية. وهو يحمي الأجزاء الحساسة من الموجات الكهرومغناطيسية. وتشمل الصناعات الاتصالات السلكية واللاسلكية والحوسبة.
المواد المكافئة والبدائل
زاماك 3 مواد مكافئة
مقارنة سبائك الزماك:
تحتوي جميع سبائك الزاماك الأخرى، بما في ذلك الزاماك 2 و3 و5 و7، على تركيبات وسمات مختلفة.
- يتضمن Zamak 2 سبائك نحاس أعلى من 2.7% إلى 3.3%. ولذلك، فهي توفر قوة أكبر ولكن ليونة أقل.
- يحتوي زاماك 3 على الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس بنسب متفاوتة. يعطي قوة وقابلية صب متوازنة.
- يوجد محتوى 0.75%-1.25 من النحاس في سبيكة Zamak 5. ولهذا السبب توفر السبيكة مقاومة جيدة للتآكل.
- يقاوم Zamak 7 التآكل بشكل جيد بسبب انخفاض كمية 0.005% - 0.02% من المغنيسيوم.
| الممتلكات | زماك 2 | زماك 3 | زماك 5 | زماك 7 |
| قوة الشد | 359 ميجا باسكال | 283 ميجا باسكال | 331 ميجا باسكال | 283 ميجا باسكال |
| الصلابة (HB) | 100-120 | 80-100 | 90-110 | 80-100 |
البدائل
ألومنيوم:
تبلغ قوة الشد 324 ميجا باسكال في الألومنيوم (A380). تبلغ الكثافة حوالي 2.71 جم/سم مكعب. من مزاياها خفة الوزن والقدرة على تحمل التكاليف. الأنسب للسيارات والفضاء الجوي.
نحاس:
تبلغ قوة الشد للنحاس C36000 النحاسي 469 ميجا باسكال. تتراوح الكثافة من 8.5 جم/سم مكعب. إنه قوي ويقاوم التآكل بشكل جيد. ومع ذلك، فإن تكلفته أعلى وأثقل. يستخدم في السباكة.
برونزية:
310 ميجا باسكال هي قوة الشد للبرونز C93200. تبلغ كثافته 8.8 جم/سم مكعب. هذه السبيكة غالية الثمن وكثيفة ولكنها تقاوم التآكل في أجزاء مثل المحامل.
ومن بين هذه البدائل، يتميز الزماك 3 بوزن أقل مقارنة بالنحاس الأصفر والبرونز. ومع ذلك، فهي أثقل من الألومنيوم. يمكنك اختيارها كخيار ميسور التكلفة لتصنيع التطبيقات العامة. وفي الوقت نفسه، تناسب البدائل الفرعية احتياجات معينة.
التصنيع الآلي والتصنيع
سرعات القطع ومعدلات التغذية:
يقوم صانعو المعادن بتشغيل سبائك زاماك 3، مستخدمين سرعات قطع تتراوح بين 100 و150 م/دقيقة. يتراوح معدل التغذية بين 0.05 و0.15 مم. تعمل هذه المعلمات على إزالة الأجزاء أثناء الطرد.
مواد الأدوات
يجب أن تكون مادة الأداة من الكربيد أو الفولاذ عالي السرعة (HSS). ويوصى باستخدام هذه المواد بسبب قابليتها للتشغيل الآلي لـ Zamak 3.
إنها تلبي المتانة المهمة وتعطي الحدة الدقيقة. بحيث تتعامل الأداة مع ليونة السبيكة وتقاوم التآكل.
تحديات التصنيع الآلي
تتسبب خاصية الليونة في Zamak 3 في تآكل الأداة وتكوين النتوءات. وهذا هو التحدي الرئيسي الذي يواجهه مسبوك الزماك 3 في التصنيع الآلي.
يؤدي تحسين الأدوات والتصاميم إلى مخرجات أفضل. مثل الحفاظ على جوانب التبريد أو القطع.
تقنيات الانضمام
يمكنك تجميع أجزاء مختلفة من زماك 3 باستخدام تقنيات اللحام أو الروابط اللاصقة.
كما أنه لا توجد حاجة للحام. لأنه يمكن أن يضعف المعدن ويسبب مشاكل هيكلية.
مقاومة التآكل والمعالجة السطحية
1. مقاومة التآكل
الآليات الكهروكيميائية
أكاسيد الزنك عندما يتعرض للرطوبة أو الأكسجين. ويصبح ذلك سبب التآكل في زاماك 3 عن طريق التفاعلات الكهروكيميائية.
العوامل البيئية المؤثرة على الزماك 3:
تزداد مشكلات التآكل في Zamak 3 في حالة مواجهة العوامل البيئية مثل الرطوبة، ومستويات الأس الهيدروجيني، والتعرض للأملاح.
2. المعالجة السطحية زماك 3
الطلاء بالألوان:
تعد تقنية الطلاء بالكروم طريقة فعالة لحماية الأجزاء من التآكل. في هذا. تحدث طبقة أكسيد الكروم.
وهو نوع من الطلاء الرقيق الذي يتراوح بين 0.5 و2 ميكرومتر. ومع ذلك، هناك قلق بيئي بسبب الكروم سداسي التكافؤ.
الطلاء بأكسيد الألمنيوم:
تخلق عملية الأنودة طبقة أكسيد أكثر سمكًا باستخدام تقنيات كهروكيميائية. وتشمل فوائدها تعزيز مقاومة التآكل وتحسين صلابة السطح.
ومع ذلك، تحتاج هذه العملية إلى تحكم مناسب في الجهد وتكوين الإلكتروليت.
الطلاء:
تطبق هذه العملية طبقة أولية وطبقة طلاء على الجزء. هناك خطوات ضرورية يجب اتباعها قبل الطلاء. مثل التنظيف والطلاء بالفوسفات.
لذلك تلتصق الطبقات جيدًا. يحصل الجزء بعد طلاء الطلاء على درع واقٍ ومظهر جميل. ولكن يمكن تقشير الطلاء بمرور الوقت.
طلاء البودرة:
يستخدم المصنعون المسحوق المشحون إلكتروستاتيكيًا لطلاء الأجزاء بالمسحوق. يتم معالجتها بشكل صحيح لضمان الالتصاق. تحصل الأجزاء على متانة أفضل وطبقات أكثر سماكة مع تأثير بيئي أقل.
الخلاصة:
تُستخدم سبيكة Zamak 3 بشكل خاص في التطبيقات العامة. وهي عبارة عن سبيكة متعددة الاستخدامات تعطي قابلية صب وقوة ممتازة وتقاوم التآكل. وبسبب خصائصها المتوازنة، تستخدمها صناعات مثل السيارات والفضاء والكهرباء والأجهزة.
تُعد مواد الأدوات والمعالجات السطحية ومعلمات التشغيل الآلي مهمة في حالة زيادة أداء السبائك. كما أنها معادن رخيصة ومتينة وأصبحت سببًا في الاستخدامات الصناعية المختلفة.