Tlakové lití zinku technology is a popular method in manufacturing processes. It involves using a hot chamber die-casting machine to inject molten zinc into zinc die casting mold. The alloy’s enriched mechanical features, such as high strength, durability, good corrosion resistance, flexibility, and ease of use, make zinc zlloy suitable for different industrial uses. This guide discusses the zinc die-casting process, materials used for the process and product, advantages of zinc die-casting, applications, and even the výrobci zinkových odlitků hrát roli při poskytování prvotřídních dílů z tlakově litých slitin.
Co je zinkové tlakové lití?
Jedná se o proces lití kovových slitin, při kterém se roztavené zamakové slitiny tlakem dostávají do formy pro tlakové lití. Tento proces se používá především pro výrobu složitých tvarů s dobrými tolerancemi rozměrů. Mezi těmito kovovými díly vyniká zinkové tlakové lití, protože kovem, který se při něm nejvíce používá, je zinek. Tato metoda vysokotlakého tlakového lití je ceněna proto, že poskytuje součásti s nejlepší rozměrovou stabilitou, v podmínkách, které vyžadují malé množství obrábění po odlití, a s kratší dobou cyklu. Díky těmto vlastnostem je známá jako jedna z nejlevnějších cest pro výrobu většího množství dílů z většiny zamkových slitin než jiné metody tváření kovů, jako je lití do písku nebo investiční lití.
Tlakové lití ze zinkové slitiny
Čistý zinek však nelze pro tlakové lití široce používat, protože tvoří slitinu s jinými kovy, které zvyšují jeho kvalitu. Slitiny zinku, které jsou běžně známé jako slitiny zinkového tlakového lití jsou vyvinuty tak, aby poskytovaly kompromis mezi tvrdostí, houževnatostí, korozní odolností a obrobitelností.
Nejoblíbenější slitiny zinku používané při tlakovém lití jsou tyto:
Zamakové slitiny: Slitiny Zamak (zinek-hliník-hořčík-měď), zejména Zamak 3 a Zamak 5, patří mezi běžně používané zinkové slitiny pro tlakové lití. Tyto zamakové slitiny jsou vybírány díky možnosti snadného odlévání, úpravě jejich pevnosti a odolnosti proti korozi.
- Zamak 3: Široce používaná slitina zinku pro tlakové lití s poměrně dobrými mechanickými vlastnostmi, vysokou pevností a dobrou odolností proti korozi.
- Zamak 5: Silnější verze Toyoguard 5 s lepší odolností vůči vysokým teplotám.
- ZA slitiny: Slitiny ZA (zinek-hliník) obsahují v procentech více hliníku než všechny slitiny Zamak. Tyto slitiny poskytují vyšší pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení, a jsou tak vhodné pro díly, které vyžadují výše uvedené vlastnosti.
Výše uvedené tři zamakové slitiny se většinou používají k výrobě Zamak tlakové lití výrobky, zejména slitinu zamak 3.
Vlastnosti slitin zinku
Slitiny zinku mají několik žádoucích vlastností, včetně:
- Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Zinkové tlakové odlitky jsou robustní, ale mají nízkou hustotu, a proto je lze použít v automobilech a aerobních zařízeních.
- Odolnost proti korozi: Tento materiál má tendenci vytvářet na vzduchu vrstvy uhličitanu zinečnatého, a proto vykazuje vysokou míru koroze, zejména ve venkovním prostředí.
- Snadnost obrábění: V porovnání s jinými odlévacími materiály se zinkové odlitky snadno opracovávají, což snižuje proces odlévání a náklady.
- Recyklovatelnost: Zinek můžeme recyklovat, což znamená, že lití zinku pod tlakem by mělo být považováno za ekologické odvětví.
Komponenty pro tlakové lití zinku
Zinkové tlakové lití se používá při výrobě mnoha dílů pro různá odvětví, jako je automobilový průmysl, elektronika atd. Přesnost, spolehlivost a přizpůsobivost tohoto procesu umožňují jeho efektivní využití při výrobě velmi složitých a přesně definovaných tvarů vyráběných dílů.
Různé komponenty vyráběné litím pod tlakem zinku
- Automobilové komponenty: Automobilový průmysl je největším koncovým uživatelem zinkového tlakového lití pro výrobu automobilových dílů, tj. skříní převodovek, držáků, dílů sloupků řízení a jemných ozdob používaných v automobilech. Pevnost a relativně nízká hustota zinkových slitin je předurčuje k použití ve vozidlech, kde se používají ke snížení hmotnosti automobilu, a tím ke zvýšení spotřeby paliva.
- Elektronika: Zinkové lití pod tlakem je zřejmé při výrobě krytů pro elektroniku, jako jsou chytré telefony, notebooky a tablety. Důvodem je pevnost a přesnost, kterou tlakové lití zinku nabízí pro ochranu výrobku, aniž by se narušil jeho vzhled.
- Průmyslové komponenty: Zinkové tlakové lití se používá také při výrobě dílů pro průmyslová zařízení, ozubená kola, tělesa ventilů, konektory a skříně čerpadel. Použití tohoto procesu umožňuje získat díly s úzkou tolerancí a vysokou odolností proti opotřebení.
- Spotřební zboží: Kromě automobilového a elektronického průmyslu se zinkové odlitky používají při výrobě běžných spotřebních výrobků, jako jsou dveřní kliky, vodovodní baterie a zámky.
Přehled výrobců zinkových tlakových odlitků
Výrobci zabývající se tlakovým litím zinku přispívají k výrobě vysoce kvalitních dílů. Jejich povinnosti zahrnují návrh a konstrukci, a dokonce i všechny způsoby odlévání a dokončování dílů.
- Komplexní služby: Výrobci se do procesu zapojují již od návrhu, konstrukce, odlévání, a dokonce i při dokončování, aby se minimalizovaly mezery.
- Vysoce kvalitní výroba: Díky nim vznikají díly s vysokou přesností, dobrou rozměrovou stabilitou a hladkým povrchem.
- Průmyslové aplikace: Mezi cílová odvětví patří automobilový průmysl, elektronika, hardware a spotřební zboží dlouhodobé spotřeby.
- Přizpůsobení: Vyvíjejte varianty specifických detailů, abyste uspokojili potřeby a přání potenciálních zákazníků, pokud jde o velikost, geometrii a výkon dílů.
- Pokročilé technologie: Používejte špičkové vybavení a metody pro dosažení produktivity s nízkými výrobními náklady.
Klíčové vybavení a technologie
Výrobci zinkových odlitků používají specializované stroje, včetně:
- Tlakové odlévací stroje se studenou komorou: Používá se pro materiály s vyšší teplotou tání, jako je hliník, na základě chování při toku, jak bylo uvedeno výše. Tavenina se přenáší do komory, kde se vstřikuje do matrice.
- Tlakové odlévací stroje s horkou komorou: Používá se při práci se slitinami kovů, jejichž teplota tání je nižší než teplota vysoce nadbytečného rozprašovacího média. Z komory se plní přímo do matrice.
- Robotika a automatizace: Pro snížení výrobních nákladů a zvýšení přesnosti používají výrobci robotická a automatizovaná zařízení. Můžete tak snadno přenášet díly a provádět dokončovací operace.
Zinkové tlakové lití
Zinkové tlakové lití má mnohostranné využití mimo jiné ve výrobě hrotů šipek automobilových aplikací a elektronických krytů. Níže uvádíme několik klíčových příkladů výrobků ze zinkového tlakového lití v různých průmyslových odvětvích:
- Autopříslušenství - Rukojeti, kliky a držáky pro automobily.
- Interní - konektory, svorky a pouzdro.
- Telekomunikace - Pokrývá pouzdro telefonu, tabletu a notebooku.
- Kování - Dveřní a okenní kliky, kliky a klepadla, sady klik a zámků.
- Průmyslové komponenty - Jsou zde čerpadla, ventily a převodové mechanismy.
- Vnitřní povrchové úpravy - Koberce, dveře, stěny, stropy a obličeje.
- Doplňkové zboží - Součásti jízdních kol, hlavy golfových holí atd.
- Zdravotnické prostředky - Retrakční drápy a rukojeti a zásobníky na roztoky a pouzdra na nástroje.
Konstrukční hlediska pro tlakové lití zinku
Když procházíme procesem tlakového lití zinku. Je důležité podrobně zvážit požadavky na konstrukci. Následující tabulka vám je tedy pomůže lépe pochopit;
| Úvaha | Vysvětlení |
| Tloušťka stěny | Jeho rovnoměrná tloušťka (1-4 mm) zajišťuje rovnoměrné proudění a zabraňuje vzniku defektů, jako je například pórovitost. |
| Návrh úhlů | Obecně platí Použití 1 až 3 stupňů tahu pro snadné vyjmutí dílu a snížení vyhazovací síly. |
| Nedostatečné rozměry | Pokud je to možné, vyhněte se podřezání. Používejte také boční jádra, abyste zjednodušili konstrukci formy a vyjmutí dílu. |
| Poloměry a filety | Můžete použít zaoblené rohy, abyste zlepšili tok kovu a snížili koncentraci napětí. |
| Tolerance | Musí mít přesné provedení (±0,1-0,2 mm), protože tlakové lití nabízí vysokou přesnost. |
| Design brány | Dbejte na správné umístění brány. Můžete tak zaručit rovnoměrné plnění a snížit vady zinkového tlakového lití. |
| Ventilace | Má větrací otvory pro únik plynů. Může tak zabránit vzniku vzduchových kapes nebo neúplnému naplnění. |
| Povrchová úprava | Návrh požadovaných povrchových úprav, jako je elektronické pokovování, chromování a lakování. Poskytuje saestetické povrchy s minimálním dodatečným zpracováním. |
| Casting Draft | Zaručuje snadné vysunutí dílu, aby nedošlo k jeho deformaci nebo poškození. |
| Montážní funkce | Dbejte na to, abyste navrhli montážní body nebo otvory pro snadnou montáž a integraci. |
Dokončení procesu lití zinku
Zinc die casting is a very efficient technique for manufacturing near-net shapes and accurate and strong components by forcing molten zinc into a mold. Here’s a simplified breakdown of the zinc alloy casting process:
1. Design a tvorba forem
Díl je modelován pomocí softwaru CAD s ohledem na tloušťku vnitřní a vnější stěny, úhly tahu pro snadné vyjmutí nástroje pro tlakové lití atd. Podle obrysu dílu se pak zhotoví silné ocelové nářadí s nejdůležitější sítí chladicích kanálů, která vede ke správnému směru chladicího procesu a ke zkrácení doby cyklu. Forma musí být také mazána, aby pomohla při vyjímání dílu během vyhazování podle požadavků dílu.
2. Tavení a příprava zinku
Jakmile je nástroj pro tlakové lití kompletně vyroben, upevní se do stroje na tlakové lití a začne proces lití, zinková slitina se nalije do pece a zahřeje se na 420-470 °C, aby zinková slitina dosáhla tekutého stavu pro lití. Železo je téměř roztavené a pomocí tavidel se nečistoty minimalizují a teplota roztaveného kovu se kontroluje tak, aby měla dobrý standard. Roztavený zinek se udržuje při teplotě, která umožňuje, aby měl při vstřikování správnou viskozitu.
3. Tlakové lití
Roztavený zinek je poté vtlačován do formy pod velmi vysokým tlakem (10 000 až 20 000 psi) pomocí zařízení tlakové lití za tepla stroj. Zajišťuje, aby kov obsadil všechny obvodové detaily matrice, a tím vytvořil díl s jemnou přesností a bez abrazivních oblastí. Proces vstřikování je relativně krátký, obvykle trvá několik sekund, a je nezbytný pro vytváření složitých struktur s nízkým počtem nedokonalostí.
4. Vysunutí a vyjmutí
Po ochlazení a ztuhnutí zinku se zápustka rozdělí a vyhazovací systém odlitek vypudí. V této části se dbá na to, aby nedošlo k deformaci nebo poškození pomocí vyhazovacích kolíků nebo vzduchových trysek. Někdy se k manipulaci s většími díly nebo s díly, kterých by se nemělo sahat, používá robotické rameno, protože je efektivní při odstraňování dílu.
5. Operace po odlití
Ořezávací lisy nebo řezné nástroje odstraňují otřepy nebo naopak přebytečný materiál, který se nachází po obvodu. Díl může být vyleštěn, opískován nebo opatřen povlakem, aby se zlepšil jeho vzhled, ochrana proti korozi a odolnost. Tyto operace prováděné po odlití slouží k získání požadovaných funkčních vlastností dílu i jeho vzhledu.
6. Kontrola kvality a testování
Díl pak prochází rozsáhlými zkouškami pro zajištění kvality, počínaje kontrolou rozměrů, zda jsou dodrženy určité tolerance. Zkoumá se také trvanlivost materiálu z hlediska tvrdosti a pevnosti v tahu a schopnost dílu odolávat nárazům. Využívá se rentgenové vyšetření, při němž se zkoumají vnitřní vady, jako je pórovitost nebo dutiny, aniž by se vzorek zničil.
7. Balení a dodání
Poté, co je díl otestován z hlediska kvality, je řádně vycpán ochrannými materiály, aby se během přepravy nerozbil. Poté jsou odesílány zákazníkům nebo tvoří kolekci řad dílů pro vyšší systémové integrace, jako jsou mimo jiné automobily, skříně elektroniky a průmysl.
Vlastnosti procesu tlakového lití zinku
Zde jsou uvedeny některé důležité vlastnosti procesu lití zinku;
1. Vysoká pevnost a odolnost
Mechanické vlastnosti zinkových slitin: Zinkové slitiny vykazují vysokou pevnost v tahu a také dobrou odolnost proti rázové síle. Z tohoto důvodu jsou ideální pro výrobu odolných komponentů s dlouhou životností.
2. Odolnost proti korozi
V tomto případě má materiál, který použijeme, přirozenou vlastnost koroze, což je výhodné u dílů, které přicházejí do styku s vodou nebo jinými nepříznivými podmínkami, jako jsou slitiny zinku, například Zamak.
3. Dobrá odlévatelnost
Zinkové slitiny jsou během tavení poměrně tekuté, a proto lze vytvářet složité vzory s jemnými detaily a hladkými povrchy, které odpovídají přesnému lití.
4. Rozměrová stabilita
Zinkové slitiny drží tvar a rozměry a nevyžadují úpravy, jako je konečné obrábění po odlití, což snižuje celkové náklady.
5. Nízký bod tání
Lze zmínit, že zinek má mírnou teplotu tání přibližně 420 °C, což umožňuje zvýšit rychlost výroby ve srovnání s jinými kovy.
6. Dobrá tepelná a elektrická vodivost
Slitiny zinku mají vlastnosti, jako je vodivost, a proto se používají v elektrických dílech a tepelně namáhaných částech.
Výběr správného výrobce pro tlakové lití zinku
Při výběru výrobce zinkových tlakových odlitků je nutné zvážit faktory, jako jsou:
- Zkušenosti: Měli byste si vybrat výrobce, kteří se specializují na dodávání dílů odlévaných pod tlakem v nejlepší kvalitě.
- Certifikace: Výrobci by se měli řídit průmyslovými normami, jako je ISO 9001, aby byla zajištěna konzistentní kvalita.
- Kontrola kvality: Některá navrhovaná opatření pro testování kvality vyrobených dílů: pórovitost, rozměry a povrchové vady.
Rozdíl mezi tlakovým litím zinku a jinými procesy
Tato tabulka popisuje postupy z hlediska procesů, materiálu, nákladů, složitosti dílů, povrchové úpravy a dalších aspektů.
| Funkce | Tlakové lití | Odlévání do písku | Investiční odlévání | Odlévání do trvalých forem |
| Proces | Zde se roztavený kov vstřikuje do ocelové formy Při jeho použití se používá vysoký tlak. | Zde se roztavený kov vstřikuje do pískové formy. Po odlití formu zničíme | Obecně se voskové vzory pokrývají keramickým pláštěm Poté se roztaví. | Roztavený kov se vstřikuje do kovové formy pro opakované použití. |
| Materiály | Zinek, hliník, hořčík, slitiny mědi | Litina, ocel, hliník, bronz, mosaz | Ocel, hliník, bronz, titan, drahé kovy | Může obsahovat slitiny hliníku, zinku a mědi. |
| Složitost části | Má vysokou složitost a přesnost | Vcelku vhodné pro jednoduché až středně složité aplikace | Vysoká složitost, složité detaily | Střední až vysoká složitost |
| Rychlost výroby | Má vysokou (rychlou dobu cyklu) | Poměrně nízká až střední (pomalejší pro velké díly) | Nízká až střední (kvůli přípravě skořápky) | Pravděpodobně střední (rychlejší než lití do písku, ale pomalejší než lití pod tlakem) |
| Povrchová úprava | Vynikající (hladký, minimální dodatečné opracování) | Hrubý (vyžaduje dokončovací práce) | Vynikající (velmi jemná povrchová úprava) | Dobrý (jemná povrchová úprava s nutností drobných úprav) |
| Náklady na díl | Nízká (úsporná pro velké objemy) | Střední (úsporné pro malé objemy) | Vysoká (nákladná pro hromadnou výrobu) | Střední až vysoká (ekonomická pro střední objemy) |
Výhody zinkového tlakového lití
Výhody procesu lití zinku jsou následující;
- Vysoká přesnost: Zinkové tlakové lití vytváří vysoce přesné výrobky s jemnými rysy, což je materiál vhodný pro díly s úzkou tolerancí.
- Nákladově efektivní pro velké objemy: Po výrobě matrice jsou tedy náklady na jeden díl velmi nízké, a proto je systém efektivní pro použití ve velké výrobní lince.
- Odolnost: Zinkové slitiny, jako jsou tlakové odlitky, nepodléhají snadno a rychle korozi, jsou pevné a vykazují vynikající odolnost, takže jsou ideální pro použití v automobilech a elektronice.
- Hladká povrchová úprava: Výsledkem procesu tlakového lití jsou tenké stěny a jemná povrchová úprava, což znamená, že je potřeba méně dokončovacích prací.
- Rychlá rychlost výroby: Jedná se o rychlý proces, zejména ve velké výrobě, a proto může jít výroba ruku v ruce s vysokým obratem.
Omezení zinkového tlakového lití:
Níže jsou uvedeny některé nevýhody/omezení zinkového lití;
- Počáteční náklady na nástroje: Nevýhodou při použití forem (matric) je, že náklady na jejich výrobu mohou být vysoké, a proto nejsou ideální pro krátké série nebo první vzorky.
- Omezení velikosti: Zjistili také, že zinkové tlakové lití je ideální pro výrobu malých až středně velkých dílů, protože větší díly by vyžadovaly silnější a dražší nástroje.
- Omezení materiálu: Mechanické vlastnosti zinkové slitiny jsou poměrně dobré, avšak pevnost a schopnost tepelného zpracování zinkové slitiny není tak vysoká jako u kovů, jako je hliník nebo ocel.
- Složitost designu: U dílů s obtížnými úseky, které mají podřezání nebo složité konstrukční prvky, mohou být opět zapotřebí další nástroje nebo specifické metody. Ty zvýší režijní náklady.
Problémy spojené s tlakovým litím zinku
Přestože zinkové tlakové lití nabízí mnoho výhod, tento proces přináší určité problémy, které je třeba řešit:
- Omezení materiálu: Nicméně zinkové slitiny nebudou dostatečně fungovat v aplikacích, které vyžadují vysoké teploty nebo vysokou pevnost.
- Vady: Pokud není proces dobře kontrolován, mohou se vyskytnout problémy, jako je pórovitost, povrchové vady a rozměrová nepřesnost.
- Vysoké počáteční náklady na nástroje: Pokládání zinkových odlitků pod tlakem je spojeno s nákladnými kapitálovými výdaji na pořízení nástrojů a forem.
Dopad na životní prostředí a udržitelnost
Zde jsou uvedeny některé dopady na životní prostředí a faktory udržitelnosti spojené s tlakovým litím zinku;
- Recyklace a opětovné použití: Hlavní výhodou zinku jako stavebního materiálu je jeho recyklovatelnost - lze ho používat opakovaně, aniž by znečišťoval životní prostředí.
- Udržitelné postupy: Udržitelnost tlakového lití je zajištěna zaváděním metod, které spotřebovávají méně energie, minimalizují vznik odpadu a používají materiály šetrné k životnímu prostředí.
- Předpisy v oblasti životního prostředí: Průmysl tlakového lití zinku se řídí zákony a předpisy, které snižují jeho dopady na životní prostředí, aniž by se přitom porušovala pravidla šetrnosti k životnímu prostředí.
Trendy pro zinkové tlakové lití v budoucnosti
Budoucnost zinkového tlakového lití vypadá slibně a jeho vývoj ovlivňuje několik trendů:
- Technologický pokrok: Mohou používat 3D tisk k vytváření forem ve výrobě. Kromě toho se nabízí implementace robotů pro manipulaci s výrobními díly a inteligentní výroba.
- Nové aplikace: Automobilový průmysl, jako jsou elektromobily a zelená energie, a zdravotnictví, jako je MEDICON, lékařská technika a biotechnologie, by měly zajistit stabilní trh pro vysoce přesné zinkové tlakové lití.
- Iniciativy v oblasti udržitelnosti: Cílů udržitelnosti je dosahováno snižováním množství odpadu a energie a využíváním ekologicky šetrných prvků výroby.
Závěr
Zinkové tlakové lití je vysokorychlostní a levný proces používaný zejména v automobilovém a železářském průmyslu k výrobě pevných, přesných a vysoce kvalitních dílů. Vzhledem k aspektům pevnosti, koroze a recyklovatelnosti má zinkové tlakové lití slibnou budoucnost a je důležitým výrobním prostředkem pro nadcházející roky. S neustálou integrací nových technologií a rostoucím důrazem na udržitelnost budou výrobci zinkových tlakových odlitků hrát důležitou roli v průmyslu uspokojujícím celosvětovou poptávku po vysoce spolehlivých a udržitelných výrobcích.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Co je to tlakové lití zinku?
Operace, při níž zinek se nalévá do formy pod vysokým tlakem, aby se vyrobily přesné a pevné díly.
Jaké jsou výhody?
Přesnost větší než jeden mikrometr, vysoká rychlost obrábění, minimální spotřeba surovin a jemná struktura povrchu.
Jaké slitiny se používají?
Mezi známé slitiny Zamak patří Zamak 3, Zamak 5 a Zamak 7, protože nabízejí velkou pevnost a jemnou korozi.
Jaké jsou běžné aplikace?
Používají se v automobilovém průmyslu, v elektronice, v železářství a také ve spotřebním průmyslu, jako jsou zámky, konektory atd.
Které požadavky na konstrukci jsou nutné při tlakovém lití zinku?
Stejná tloušťka stěny, symetrické úhly tahu, omezené podřezání, správné umístění vrat a dostatečné větrání formy.