Zamak 5 patří do kategorie slitin zinku. Zamak 5 je slitina zinku s obsahem 3,5-4,3% hliníku, 0,03-0,08% hořčíku a 0,75-1,25% mědi. Má pevnost v tahu 330 MPa, hustotu 6,7 g/cm³ a teplotu tání 380-385 °C. Používá se pro tlakové lití vysoce pevných dílů v automobilovém a leteckém průmyslu a ve spotřebním zboží.

V tomto článku se seznámíte s procesem odlévání, fyzikálními, mechanickými a chemickými vlastnostmi a jeho hlavními výhodami.

Složení a vlastnosti zamaku 5

Chemické složení přípravku Zamak 5

Slitina na bázi zinku Zamak 5 se skládá ze čtyř prvků. Jedná se o zinek, hliník, měď a hořčík. Tyto prvky přinášejí významné změny v úloze jejího výkonu.

Zinek (96-98%):

Základem slitiny Zamak je zinek. Díky nízkým bodům tání se dobře hodí k technikám tlakového lití. Vybírejte zinek o čistotě 99,99%. Je to proto, že nečistoty ve slitinách ovlivňují mechanické vlastnosti dílů.

Například olovo (nad 0,003%) nebo kadmium (nad 0,002%) mohou oslabit nebo popraskat součástky. Také čistý zinek dobře odolává korozi.

Hliník (3,5-4,3%):

Přínos hliníku v materiálu Zamak 5 spočívá v jeho zpevnění zjemněním mikrostruktury. Během tuhnutí hliník vytváří intermetalické fáze. V důsledku toho se zjemňuje struktura a pevnost.

Například na uvedeném obrázku je vidět, že pevný roztok bohatý na zinek tuhne při teplotě 381 °C. Fáze bohatá na Al se mezitím vytvoří při teplotě 277 °C.

Fáze záměrně určuje tvrdé a tvárné oblasti. To proto, že přidání hliníku pod 3,5% způsobuje trhliny nebo při překročení 4,5% zvyšuje křehkost a zvyšuje pravděpodobnost lomu.

Hořčík (0,03-0,08%):

Obsah hořčíku v Zamaku pět blokuje nečistoty na hranicích zrn. Proto je schopen se vyhnout mezikrystalová koroze. Díky jeho přídavku je také tekutost slitiny mnohem lepší a při odlévání rovnoměrně vyplňuje formu.

Nadměrné množství hořčíku není vhodné pro tlakové lití v horké komoře (při 385 °C). V důsledku jeho oxidace vznikají na povrchu tmavé skvrny. Je třeba jej nějakým způsobem velmi přísně kontrolovat během provozu.

Měď (0,75-1,25%):

Měď ve slitině Zamak 5 posiluje její schopnost. Snese vysoké teploty. Konkrétně při teplotách kolem 150 °C. Struktura slitiny se stabilizuje. To tedy zvyšuje její odolnost proti tečení ve srovnání se zinkem bez mědi.

Měď také přispívá k zachování mechanických vlastností slitiny. Zpomaluje její stárnutí a vydrží více než 10 let.

Také nadměrné použití mědi nad 1,25% vede ke křehkosti a snížené množství způsobuje. prodloužení až 30% naopak.

Fyzikální vlastnosti přípravku Zamak 5

Hustota:

Zamak 5 má pevnost v tahu 6,7 g/cm³. Jeho hustota ovlivňuje hmotnost, takže je 15% lehčí než ocel (7,85 g/cm³). Ve srovnání s hliníkovou slitinou (2,7 g/cm³) je však o 60% těžší.

Bod tání:

Slitina Zamak 5 má v podstatě nižší body tání, které se pohybují mezi 380 °C a 385 °C. V důsledku toho také spotřebovávají 25% méně energie než hliníkové.

Kromě toho obsah Zamaku 5 během procesu lití velmi rychle tuhne, a to během 0,8 sekundy. To napomáhá dokončení jednoho cyklu přibližně za 20 sekund.

Pevnost v tahu, mez kluzu, prodloužení:

Pevnost v tahu se u materiálu Zamak 5 pohybuje kolem 330 MPa. Má také mez kluzu 220 mpa. Slitina však může být před porušením roztažitelná až na 7-10%.

Pevnost v tahu navíc klesá při teplotách 150 °C a vyšších. Důvodem je její tepelné měknutí nebo mikrostrukturní změny.

Křivka napětí a deformace na obrázku ukazuje lineární pružné oblasti. To je přibližně 220 MPa. Následuje také plastická deformace.

K nárůstu pevnosti v tahu kolem 15% dochází díky menší velikosti zrn (0,02 mm). Blokuje pohyb dislokací.

Mechanické vlastnosti materiálu Zamak 5

Tvrdost:

Třída Zamak 5 má tvrdost 91 hb (tvrdost podle Brinella). K získání této hodnoty napomáhá stlačení 10mm ocelové kuličky silou 295 N. Tento proces trvá 15 sekund a zanechá důlek o velikosti 3,2 mm.

Tvrdost povrchu zabraňuje poškrábání. Díky tomu je slitina vhodná pro předměty, jako jsou dekorativní nebo dveřní kliky.

Odolnost proti nárazu:

Charpyho rázová houževnatost třídy Zamak 5. Ta může být 53 J při 20. Ta však při snížení tažnosti na -20 °C klesne na 35 J.

Houževnatost třídy je důležitá vždy, když je třeba vyrábět díly, které jsou vystaveny vibracím.

Únavová pevnost:

Se systémem Zamak 5 můžete zvládnout cyklické namáhání až 100 MPa a absolvovat 1 milion cyklů. Důsledkem drsného povrchu (Ra > 1,6 µm) nebo ostrých hran je však ovlivnění limitu, které vede k 70 Mpa. V konkurenci neustálých vibrací je zamak5 vhodný pro zařízení praček.

Výhody slitiny Zamak 5

Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti

Poměr pevnosti k hmotnosti zinkové slitiny hliníku Zamak 5 je 49 Mpa. Má dobrou pevnost v tahu a hustotu. Ta je mnohem vyšší (30%) než třída hliníku A380 a přibližně 50% lehčí než měď C93200.

Kromě toho rázová pevnost slitiny Zamak 5 53 J překonává hliník A380 (40 J) a ZA-12 (45 J). To je důvodem vhodnosti této třídy pro výrobu lehčích a vysoce pevných dílů. To mohou být pouzdra vrtaček a pedály jízdních kol.

Dobrá odolnost proti korozi

Vystavení vlhkému (85% RH) nebo slanému prostředí může vést ke korozi dílů. Pro tento případ chemické složení (0,08% hořčíku) zabraňuje vzniku rzi.

Tento kov vydrží zkoušky solnou mlhou po dobu přibližně 500 hodin a překvapivě vykazuje šance na erozi povrchu menší než 0,1 mm.

Tyto druhy obvykle dobře odolávají korozi v lodním hardwaru. Dokáže například zastavit korozi bez nátěrů u dílů, jako jsou lodní úchyty a závěsy paluby.

Vynikající odlévatelnost

Zamak 5 vyplňuje formu s plynulostí 95%. Nabízí vynikající odlévatelnost, je to slitina, která vytváří složité tvary. Lze z ní například navrhnout hodinářské ozubené kolo přidáním 0,5 mm zubů nebo závěs notebooku.

Odlitky vyrábějí díly s velmi silnými stěnami, takže jejich chlazení trvá kratší dobu. To také snižuje výrobní náklady až o 40% na rozdíl od mosazi obráběné na CNC strojích.

Vysoká tažnost

Bez porušení je slitina Zamak 5 roztažitelná, přibližně 7-10%. Její vysoká tažnost umožňuje tváření za studena. To je potřeba u instalatérských kolen nebo elektrických konektorů, aby se zabránilo vzniku trhlin. Tento druh obrobitelnosti pomáhá při sekundárních operacích (závitování nebo vrtání).

Použití přípravku Zamak 5

Automobilový průmysl

Ze slitiny Zamak 5 se vyrábějí automobilové díly. Patří sem trysky vstřikovačů, kryty snímačů a držáky převodovek.

Poskytuje rozměrovou stabilitu (toleranci) až ±0,05 mm u dílů, jako jsou například držáky motoru. Tak, aby dokonale seděly a konkurovaly nejvyšším vibracím.

Letecký a kosmický průmysl

Vzhledem k mechanickým vlastnostem materiálu Zamak 5 vyrábějí výrobci nekritické díly, jako jsou rámečky kabinových světel nebo lamely větracích otvorů. Omezuje však jeho použití při teplotách pod 150 °C.

Stavebnictví

Ve stavebnictví se Zamak 5 používá k výrobě dveřních klik, okenních zámků nebo dokonce držáků střešních krytin. Ty těží z jeho jemného, leštěného vzhledu.

Otisky prstů a dehtování mohou poškodit vzhled rukojetí vodovodních baterií, a právě proto je třeba použít chromové nátěry.

Průmysl spotřebního zboží

Zamak 5 je třída s vysokou pevností. Lze z něj tvarovat držáky objektivů fotoaparátů, mixéry, základny a jezdce zipů. Má také dobrou svařitelnost.

To znamená, že laserové typy mohou pracovat na součástech, jako jsou švy v rámech chytrých telefonů, rychlostí 200 mm/min. To je důvodem nižších nákladů na montáž.

Rozdíl mezi Zamakem 5 a Zamakem 3

1. Srovnání chemického složení:

Hlavní rozdíl spočívá v tom, že Zamak 5 obsahuje měď. Proto zvyšuje odolnost proti vysokým teplotám.

Zatímco Zamak 3 má velmi málo mědi. Je to však kvůli lepší odlévatelnosti a odolnosti proti korozi v prostředí, jako je vlhké.

2. Srovnání mechanického složení:

Zamak 5 má lepší a vyšší pevnost a tvrdost. Hodí se tedy pro výrobu nosných dílů.

Naopak u slitiny Zamak 3 je vyšší tažnost. Zvládá složité a obtížné ohyby.

Srovnání aplikací

Zamak je vhodný pro díly, u nichž je nutná rozměrová stálost. Jedná se například o držáky automobilových motorů a průmyslové ventily.

Nízkonákladová slitina pro tlakové lití Zamak Three vyrábí díly s hladkým povrchem. Například hračky nebo ozdobné podstavce lamp.

Výběrové faktory:

• Síla vs. náklady: Zamak je přibližně o 12% dražší než Zamak 3. V náročných podmínkách však vydrží až 50%.
• Odolnost proti korozi: Zamak 3 je odolnější vůči korozi a je ideální pro pobřežní baterie. Mezitím zamak 5 poskytuje dobrou odolnost proti opotřebení u dílů, jako jsou obráběná ozubená kola.
• Typ zatížení: Přítomnost vyšší tvrdosti v materiálu Zamak 5 mu umožňuje konkurovat dynamickým zatížením (např. ozubená kola, součásti čerpadel). Zamak 3 se dobře hodí pro statické předměty, jako je zdobení obložení.
• Povrchová úprava: Zamak 3 má velmi atraktivní a leštěný povrch, který odpovídá potřebám šperkařských spon. Zatímco zamak 5 potřebuje další vrstvy povrchové úpravy, aby získal estetický vzhled.
• Dodržování právních předpisů: Zamak 5 splňuje normu ASTM B240 pro automobilový průmysl. Vyrábí žáruvzdorné díly. Zamak 3 splňuje normu iso 301 pracující pro nákladově citlivé zboží.

Výrobní proces přípravku Zamak 5

Proces tlakového lití

Tlakové lití v horké komoře dobře pracuje se slitinami zinku a hliníku, takže v něm lze odlévat i Zamak Five. Má nízký bod tání a pro optimální tekutost se může zahřát na 400 °C.

Roztavená slitina se vstřikuje do dutiny formy z oceli. Výrobci používají tlak 1000 až 3000 barů. Během několika vteřin získá pevnou formu, která obsahuje přísné tolerance.

Tato technika může fungovat i při větší výrobě, kdy se získá hladký povrch (1,6 µm). Snižuje také potřebu následného zpracování.

Zinkové odlitky jsou cenově velmi dostupnou výrobní metodou. Proto jej volí většina masově vyráběných platforem. To se týká i automobilových držáků nebo krytů spotřební elektroniky.

Parametry procesu

Důležité parametry jsou:

• Vstřikovací tlak (700-1000 barů). Zabraňuje vzniku závad,
• Teplota matrice (150-200 °C), aby nedošlo k předčasnému ochlazení.
• Rychlost chlazení (50 °C/s) podporuje jemnější velikost zrn (0,02 mm).

Úprava těchto kroků je důležitá pro získání skutečných výstupních výsledků. Zvyšuje mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu.

Tyto parametry také zabraňují vzniku variantních proměnných v částech. Vhodné chladicí systémy snižují výskyt vnitřních vad a zvyšují odolnost proti únavě.

Obrábění a dokončovací práce

Třídu Zamak 5 lze obrábět řeznou rychlostí 150 m/min. Její posuvy se pohybují kolem 0,1 mm/otáčku. To závisí na karbidovém nástroji.

Chladicí kanály na bázi vody odvádějí nadměrné teplo. To podporuje vysoce přesné závitování nebo drážkování.

Výroba dílů s vysoce kvalitní povrchovou úpravou je jedním z nejnáročnějších kroků. Po galvanické pokovování, díly lépe odolávají korozi.

V různých variantách povrchové úpravy nanášejí výrobci na architektonické kování práškové barvy, které mu dodávají odolnou povrchovou úpravu. Na dekorativní předměty, jako jsou například podstavce lamp, mezitím dokonale přilnou nátěry barvou.

Všechny výše uvedené skutečnosti týkající se dopadu na životní prostředí jsou mnohem důležitější. Proto si osvojte postupy šetrné k životnímu prostředí. Například k nanášení práškových vrstev lze použít uzavřené vodní systémy.

Závěr:

Zamak 5 je kov na bázi zinku. Obsahuje mnoho prvků, jako je hliník, hořčík a měď. Proto má lepší poměr pevnosti a hmotnosti, odolnost proti korozi a vynikající odlévatelnost. Pro splnění požadavků na hromadnou výrobu používáte techniky tlakového lití. Je nákladově efektivní a předčí alternativy, jako je Zamak 3 nebo hliník.