Proces lití zinku se používá k přesné výrobě odolných dílů. Výrobci taví zinek při teplotě tání a vkládají jej do forem. Forma obsahuje tvar výrobku. Spadá do všech průmyslových odvětví, jako je automobilový průmysl, průmyslová výroba nebo elektronika. Tento proces je v podstatě ideální pro získání velmi složitých dílů s menším úsilím.

Tento článek definuje, co je zinkový odlitek, včetně jeho různých slitin a jejich použití. Objevte zvláštní použití, výhody a nevýhody této techniky lití.

Co je zinkové lití?

Odlévání zinku je výrobní proces. Vyrábí se při něm díly s přísnými tolerancemi. Ty mohou být až 0,1 mm. Klíčovými kroky jsou tavení zinku a jeho lití do formy pod vysokým tlakem (1 500 až 2 500 psi). V tomto okamžiku se kapalina přemění na skutečný tvar.

Slitiny pro odlévání zinku

Kombinace zinku a jiných kovů tvoří varianty zinkových slitin. Ty jsou nesmírně důležité pro výrobu charakteristicky tvarovaných dílů, které podporují jednotlivá průmyslová odvětví. Přídavek dalších prvků způsobuje snížení teploty tání slitin (kolem 385 °C). Jsou také lehčí, jejich hustota je 6,6 g/cm³.

ZAMAK 2:

Slitina Zamak 2 obsahuje 4% hliníku, 3% mědi a 0,1% hořčíku. Tento kompozit má pevnost v tahu přibližně 359 MPa. Díly vyrobené z této slitiny mají tvrdost 91 podle Brinella.

Proto se hodí pro díly odolné proti opotřebení, jako jsou zámky nebo převodovky.

Taví se při 385 °C. Pokud jde o jeho cenu, může být vyšší přibližně o 15%, protože je do něj přidáno více mědi.

ZAMAK 3:

Zamak 3 obsahuje 96% zinku, 4% hliníku a 0,04% hořčíku. Jako běžná slitina poskytuje pevnost v tahu 283 MPa a tvrdost 82 podle Brinella. Tato slitina vytváří velmi hladké povrchy s menší drsností (drsnost 1,6 µm).

Můžete je snadno odlévat. Díky své cenové dostupnosti vyrábějí několik dílů, jako jsou dveřní kliky, elektrické konektory a spotřební zboží.

ZAMAK 5:

Zamak 5 má 1% mědi a zbývající prvky Zamaku 3. To znamená, že pevnost v tahu této slitiny dosahuje 328 MPA. Úspěšně odolává více než 50 000 cyklům v převodovkách nebo průmyslových sestavách. Slitina se také brzy taví při teplotě 387 °C a odolává působení koroze také lépe než Zamak 3.

ZA-8:

ZA-8 obsahuje 8,4% hliníku, 1% mědi a malé množství hořčíku (0,02%). Zvládá teploty až 120 °C. Jeho pevnost v tahu se pohybuje od 374 MPa. Tuto slitinu můžete použít v motorových skříních a elektrických sestavách vystavených vysokému namáhání nebo vysokým teplotám.

ACuZinc5:

ACuZinc5 je slitina, která obsahuje 5% mědi a 5% hliníku. Má pevnost v tahu 440 MPa. Přídavek mědi zvyšuje její tvrdost. Ta dosahuje přibližně 120 stupňů podle Brinella. Tato slitina se hodí pro díly, které potřebují odolnost proti opotřebení. Například pro těžká ložiska nebo hydrauliku.

EZAC (European Zinc-Aluminum-Copper):

Tato slitina má méně mědi, přibližně 0,5%, ale obsahuje 2% hliníku, takže pevnost v tahu se pohybuje od 310 MPa. Můžete ji použít pro ekologické díly. Dokáže totiž přežít 1 000 hodin solné mlhy, ovšem v závislosti na povlacích a požadavcích na zkoušky. Tento test se vyskytuje u námořního hardwaru.

ZA-12:

Obsahuje 12% hliníku a 0,6% mědi. Má tahovou sílu 400 MPa. Tvrdost podle Brinella je 110. Hodí se pro konstrukční součásti, jako jsou držáky v nákladních automobilech nebo stavební předměty.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Jedná se o německou speciální slitinu. Obsahuje nikl 1,5% a titan je přibližně 0,5%. Zvládá vysoké teploty od 150 °C. Vyrábějí se z ní letecké senzory a tlakové lékařské požadavky, aby se dosáhlo tolerance ±0,05 mm.

Proces odlévání zinku

Tvorba a design forem:

Podle finálních dílů se v návrzích tvarují formy s dutinami a používají se ocelové kovy. Odlévání potřebuje správné teploty, a proto se pro jejich kontrolu umisťují chladicí kanály.

Zajímavé je, že navržená forma (matrice) zvládne masivní výrobu až 500 000 dílů, než je třeba ji vyměnit.

Tavení a vstřikování zinku:

Kovodělníci taví zinkové slitiny při jejich teplotě tání. Tato roztavená kapalina se pak přenáší směrem k matrici. Do ní ji pod vysokým tlakem nalijí během 0,1 sekundy.

Chlazení a tuhnutí:

Proces chlazení pomáhá snížit teplotu matrice na 150 °C. V chladicích kanálech dochází k tuhnutí zinku, které obvykle trvá 5 až 10 sekund. Odolávají také různým vadám, jako jsou vzduchové kapsy.

Vyhazování a dokončování:

Vyhazovací čepy používají sílu 10 až 20 tun, která funguje při vytlačování ztuhlých dílů. Vyhozené díly je třeba oříznout z přebytečného materiálu, proto se řežou až 2mm hrany. Také je třeba nanést nátěry, abyste ochránili jejich základnu a získali hladký povrch.

Úloha strojů pro tlakové lití zinku:

Výsledek odlévání závisí výhradně na zvolené slitině a strojích. Stroje obvykle využívají hydrauliku pro řízení rychlosti a tlaku vstřikování. Zejména moderní stroje pracují chytře a dokáží dokončit každý cyklus za maximálně 30 sekund.

Důležitost přesnosti a těsných tolerancí:

Při výrobě dílů pomocí zinkového tlakového lití se dosahuje tolerance ±0,1 mm, čímž se dosáhne dokonalého lícování při sestavování různých dílů. Protože tyto zacvakávací díly jsou potřebné pro elektroniku, motory automobilů a lékařské přístroje.

Vlastnosti slitin zinku

Zinkové slitiny se dobře odlévají, protože mají vysokou tekutost. Proto vyplňují složité konstrukční díly a vyžadují méně úsilí. Také se taví při nižších teplotách, což znamená menší spotřebu energie a prodloužení životnosti formy.

Každá slitina má jiné vlastnosti, pokud jde o odolnost proti korozi, pevnost v tahu, tvrdost atd., jak ukazuje tabulka.

Zinek vs. hliník, hořčík, ocel:

• Zinek vs. hliník: Zinek je 40% hustší (6,6 g/cm³ oproti 2,7 g/cm³). Mnohem lépe se s ním však pracuje a dokáže zachytit ostřejší detaily.
• Zinek vs. hořčík: Zinek obecně lépe odolává korozi. Je také 20% levnější na tunu.
• Zinek vs. ocel: Hmotnost zinku je nižší, přibližně 15% (6,6 g/cm³ oproti 7,8 g/cm³). K roztavení potřebuje méně energie (60%).

Výhody zinkového odlévání

Nákladová efektivita a efektivita výroby

Cenová dostupnost zinkového odlitku je jednou z jeho největších výhod. Je to proto, že se taví při nižších teplotách. To znamená, že je zapotřebí méně energie.

Dalším důvodem je možnost použití jedné formy. Ta zvládne velkou výrobu a přináší nižší náklady na nástroje. Stejně tak mohou stroje vyrobit 200 dílů za jednu hodinu, což snižuje náklady na pracovní sílu.

Vynikající povrchová úprava a flexibilita designu

Zinkové odlitky vyrábějí díly s jemnou kvalitou a hladkým povrchem. Odpadá nutnost nanášet další povrchové úpravy.

Také jsou schopny poskytnout dostatek prostoru pro navrhování log, textur nebo úhlů o velikosti pouhých 0,5 mm. To ve výsledku definuje estetické potřeby.

Schopnost vyrábět složité tvary a tenké stěny

I u složitých tvarů lze odléváním zinku přidat specifické detaily, například ozubená kola s více než 12 zuby. Vyrábí také díly s tenčími stěnami, minimálně 0,8 mm.

To znamená, že je potřeba pouze méně montážních kroků. Celková doba výroby se tak díky 30% rovněž zkracuje.

Recyklovatelnost a přínosy pro životní prostředí

Zinek můžete použít opakovaně, protože je recyklovatelný při 95% a neztrácí svou kvalitu. Recyklační techniky také potřebují 30% méně energie ve srovnání se surovinami. Je to kov šetrný k životnímu prostředí.

Velkoobjemové výrobní kapacity

Zinkové tlakové lití se hodí pro větší výrobu. Což snižuje náklady na jednotku. Také nástrojové vybavení a stroje mají delší životnost.

Použití zinkového odlitku

Automobilový průmysl

Zinkový odlitek prodlužuje životnost držáku až na 200 000 km. Také vytváří vstřikovače paliva s přísnými tolerancemi a dokonce i teplotně odolné (120 °C) skříně převodovek.

Díly, jako jsou kliky dveří a kryty zrcátek, vyrobené ze zinkového odlitku, odolávají nepříznivým povětrnostním podmínkám a nepodléhají korozi.

Elektronický průmysl

Existuje mnoho předmětů, které se vyrábějí procesem lití zinku. Patří mezi ně konektory s elektrickou vodivostí 16,6 MS/m, chladiče (tepelná vodivost 113 W/m-K) a pouzdro baterie.

Tyto části, stejně jako ochranný štít. Chrání totiž díly před elektromagnetickým zásahem. Zvládnou také 10 000 zásuvných cyklů.

Spotřební zboží

Zipy s více než 1 milionem cyklů, zámky s čepy s přesností 0,5 mm, kliky dveří odolávající síle 50 kg a dekorace jsou spotřebitelské aplikace odlévání zinku.

Průmyslová zařízení

Zin tlakové lití vyrábí převodovky a skříně čerpadel, které odolávají až 500 hodinám solné mlhy. Tento proces využívají také tělesa ventilů, která zvládají tlaky 2000 psi, a několik zakázkových dílů, jako jsou válečky dopravních pásů.

Nové aplikace

Obnovitelná energie používá zinkové odlitky k výrobě rámů solárních panelů a senzorů větrných turbín. V oblasti zdravotnictví vyrábí pouzdra chirurgických nástrojů a komponenty pro obrábění magnetické rezonance.

Zakázkové díly a výroba prototypů

Pomocí zinkového odlitku můžete vyrobit složité tvary prototypů za maximálně 2 týdny. Důvodem je flexibilita tohoto procesu. Současně zakázkový automobilový prototyp snižuje náklady na vývoj (40%) ve srovnání s ocelí.

Zinkové lití vs. jiné výrobní metodyZinkové vs. hliníkové tlakové lití

Hliník se taví při teplotě 660 °C, což znamená, že potřebuje více energie než zinkové slitiny. Formy ze zinkových slitin mají delší životnost, zatímco hliníkové se mohou opotřebovat po 300 000 cyklech. Zinkové díly obsahují pevnost 280 MPa, ale hliník dosahuje v závislosti na své třídě pevnosti 220 MPa.

Hliníkové komponenty jsou však 60% lehčí. Zinkové odlitky se dobře hodí k výrobě dílů malých rozměrů, ale z hliníku lze vytvářet díly větších rozměrů, jako jsou bloky motorů.

Tlakové lití zinku vs. hořčíku

Zinek je levnější než hořčík, který stojí o 25% na tunu více. Hořčík není těžší než zinek; jeho hmotnost je o 30% nižší. Zinek také vydrží 5x déle zkoušku solnou mlhou.

Letecký průmysl si hořčík vybírá kvůli jeho nízké hmotnosti. Zatímco ze zinku se většinou vyrábí spotřební zboží, například kliky dveří, a to kvůli odolnosti.

Zinek vs. vstřikování plastů

Zinkové díly mají při odlévání pevnější vlastnosti než plastové. Snesou žár až 120 °C a méně se kroutí. Plastové formy jsou levnější, ale zinkové poskytují mnohem větší tolerance.

Zinkové výrobky 95% můžete recyklovat. Plast však nelze recyklovat vždy a záleží také na jeho kvalitě. Často končí na skládkách. Ze zinkových odlitků se vyrábějí elektrické konektory, zatímco z plastu výrobci vyrábějí kryty hraček.

Omezení zinkového odlévání

Plastové díly jsou lehké, protože zinek vytváří 3x těžší výstupy. Proto omezuje jeho použití v lehkých aplikacích.

Také hluboké tenčí stěny a složitý design mohou být pro odlévání zinku náročné. To proto, že může při vyhazování prasknout.

Závěr

Odlévání zinku je cenově dostupný proces. Výrobci jej používají k výrobě velkých sériových dílů s přesnějšími rysy a jemnou kvalitou. Tento proces se používá v mnoha průmyslových odvětvích, nejčastěji v automobilovém průmyslu, elektronice a zdravotnictví.

Tento proces nabízí velmi flexibilní provedení a podporuje velkoobjemové potřeby. Při příštím návrhu použijte odlévání zinku, aby byly díly cenově dostupnější, přesnější a měly dlouhou životnost.