Tlakové lití je jedním z procesů, které se používají v moderním průmyslu. Umožňuje výrobcům vyrábět velmi složité kovové díly velmi přesným a spolehlivým způsobem. Mezi mnoha dalšími materiály pro tlakové lití jsou nejpoužívanějšími materiály zinek a hliník. Každý z těchto materiálů má své výhody i nevýhody.

Výběr správného materiálu je velmi důležitým rozhodnutím. Má vliv na výkonnost výrobků, náklady, trvanlivost a efektivitu výroby. V tomto článku je uvedeno srovnání zinkového a hliníkového tlakového lití. Vysvětluje jejich vlastnosti, silné a slabé stránky, použití a cenu.

Co je tlakové lití?

Tlakové lití je proces tváření kovů. Roztavený kov se pod vysokým tlakem vtlačí do kalené ocelové formy. Kov se nalije do dutiny a v co nejkratší době vytvrdne. Poté se forma otevře a již hotový díl se vyjme.

Tento proces je optimální tam, kde je poptávka po hromadné výrobě. Nabízí standardizovanou kvalitu a přesnost rozměrů a povrchů s hladkým povrchem. V automobilovém průmyslu, elektronice, průmyslových strojích, lékařských přístrojích a spotřebních výrobcích se praktikuje tlakové lití.

Přehled zinkového tlakového lití

Jedná se o proces, při kterém se kov, obvykle zinek, zahřeje a nalije do formy plné vosku. Zinkové tlakové lití je přesný postup tvarování kovů. Jedná se o proces, který zahrnuje vstřikování roztavené zinkové slitiny pod vysokým tlakem do kalené ocelové formy. Obvykle se tento tlak pohybuje v rozmezí 700-4 000 psi (5-28 MPa). Tento tlak zajišťuje vyplnění dutiny a její reprodukci do nejmenších detailů.

Zápustka je roztavená a kov v ní tuhne vysokou rychlostí. Po ztuhnutí matrice se provede její otevření a vyhození dílu je dokončeno. Většina jeho součástí nevyžaduje další nebo jen malé opracování.

Tlakové lití se slitinami zinku

Zinkové tlakové lití se zabývá především vysoce čistými slitinami zinku. Podíl zinku je obvykle 90-95%. Ostatní složení tvoří hliník, hořčík a měď.

Slitiny pro tlakové lití zinku jsou obvykle následujícího typu:

• Zamak 2 - Tvrdost a pevnost: vysoká.
• Zamak 3 - Rozměrová stálost a povrchová úprava jsou vysoce kvalitní.
• Zamak 5 - Síla vyšší než u Zamaku 3.
• ZA-8, ZA-12 a ZA-27 - Více hliníku v budově.

Pouze jedna z nich, Zamak 3, má díky své bilanci téměř 70% celosvětové produkce tlakového lití zinku.

Bod tání a úspora energie

Slitiny zinku mají velmi nízký bod tání, přibližně 380-390 °C. To je mnohem méně než u slitin hliníku, které se taví při teplotě přibližně 660 °C.

Nižší teplota tavení je levnější z hlediska spotřeby energie, protože se při ní během procesu lití spotřebuje přibližně 30-40% energie. Zachovává také tepelné namáhání formy. V důsledku toho budou zinkové zápustky mít 500 000 cyklů a více.

Rozměrové tolerance a přesnosti

Zinkové tlakové lití se vyznačuje vysokou rozměrovou přesností. Lineární tolerance se obvykle pohybují v rozmezí 0,025 mm až 25 mm délky.

Ve většině aplikací lze dosáhnout celkových tolerancí dílů menších než +-0,05 mm bez dodatečného obrábění. Je to velmi přesné a snižuje to čas a náklady na výrobu.

Povrchová úprava, estetická kvalita a povrch

Zinkové tlakové odlitky mají po vytlačení z formy hladký vzhled. Hodnoty drsnosti povrchu se obvykle pohybují v rozmezí 1,6 -3,2 um.

Nejvíce přilnavé povrchové úpravy jsou zinkové. Pevnost zinku v chromových, niklových a dekorativních povrchových úpravách je obvykle vyšší než 20 MPa a tato pevnost se připisuje pevnosti vazby galvanického pokovení.

Mechanické vlastnosti zinkových slitin pro tlakové lití

Zinkové slitiny jsou vzhledem k velikosti dílů velmi pevné. Běžné mechanické vlastnosti jsou:

• Mez pevnosti v tahu: 280-440 MPa
• Pevnost v tahu: 210-350 MPa
• Prodloužení: 7-15%
• Tvrdost: 80-120 HB

Tyto hodnoty umožňují využití zinku v opotřebitelných a nosných součástech.

Rychlost a cyklus výroby

Tlakové lití zinku podporuje rychlé výrobní cykly. Průměrná doba trvání jednoho cyklu je 5-15 sekund.

To umožňuje vyrábět více než milion součástek ročně pomocí jedné vícedutinové matrice. Doba cyklu je krátká a zvyšuje produktivitu a snižuje jednotkové náklady.

To je možné díky použití tenkostěnného odlitku.

Slitiny zinku jsou velmi tekuté. To umožňuje výrobu tenkostěnných součástí o tloušťce až 0,5-0,75 mm.

Při tenkostěnném odlévání lze vytvářet kompaktní konstrukce a šetřit množství materiálu, aniž by byla narušena konstrukční celistvost.

Rozsah velikosti a hmotnosti dílů

Malé až středně velké komponenty je lepší vyrábět pomocí zinkového tlakového lití. Obvyklá hmotnost dílů se pohybuje mezi 5 gramy a 3 kilogramy.

Tato velikostní škála je jednotná a lze ji použít k vytvoření složitých tvarů se značným množstvím detailů.

Udržitelnost a životní prostředí

Zinek lze recyklovat bez ztráty mechanických vlastností a 100%. Výtěžnost zinkového tlakového lití je přibližně vyšší než 95%.

Při recyklaci zinku se spotřebuje mnohem méně energie, přibližně 25-30 % ve srovnání s primární výrobou zinku. Díky tomu je zinkové tlakové lití ekologicky šetrným výrobním produktem.

Slabé stránky zinkového tlakového lití

Přestože se jedná o nejlepší metodu, má lití pod tlakem zinku svá omezení. Hmotnostní hustota zinku je 6,6-6,8 g/cm3 , což je více než dvojnásobek oproti hliníku.

Zinkové slitiny jsou také odolné vůči nízkým teplotám. Stálé provozní teploty je třeba navrhovat při teplotách nižších než 120 °C. Nadměrné teploty mohou při dlouhodobém působení vyvolat tečení nebo deformaci.

Výskyt zinkového tlakového lití

Zinkový odlitek se používá v:

• Součásti strojů a přesných převodů.
• Konektory a pouzdra pro elektřinu.
• Díly interiéru automobilů
• Zámky, závěsy a kování
• Pouzdra a kryty pro spotřební elektroniku.

Použití zinku je výhodné z hlediska přesnosti, pevnosti a kvality povrchu.

Přednosti a nedostatky zinkového tlakového lití

Výhody zinkového tlakového lití

Vysoká rozměrová přesnost

Zinkové tlakové odlitky jsou velmi přesné, pokud jde o rozměry. Zinková slitina má minimální smrštění při tuhnutí, které bývá menší než 0,6. Díky tomu je možné dosáhnout těsných tolerancí, jako je +-0,025 mm při délce dílu 25 mm.

S omezením sekundárního obrábění souvisí také vysoká přesnost. To snižuje výrobní čas a náklady.

Vynikající povrchová úprava

Tlakové odlitky se zinkem mají hladký povrch mimo formu. Typické hodnoty drsnosti povrchu jsou 1,6 až 3,2 um.

Zinek se také velmi dobře spojuje s nátěry. Pevnost zinkového povlaku je obvykle vyšší než 20 Mpa. Díky tomu je zinek vhodný pro dekorativní a funkční povrchové úpravy.

Nízký bod tání a úspora energie

Teplota tavení zinkových slitin se pohybuje mezi 380 a 390 °C. To je téměř 40 % teploty tání slitin hliníku, které se taví při teplotě přibližně 660 °C.

Nižší teplota tání spotřebuje 30-40 % energie. Dále snižuje tepelnou únavu matric, a to až na 500 000-100 000 cyklů.

Vysoká mechanická pevnost dílů miniaturních rozměrů

V miniaturních provedeních jsou slitiny zinku velmi pevné. Běžné mechanické vlastnosti jsou:

• Mez pevnosti v tahu: 280-440 MPa
• Pevnost v tahu: 210-350 MPa
• Tvrdost: 80-120 HB

Tyto vlastnosti zinku umožňují jeho použití v nosných a opotřebitelných dílech.

Rychlé výrobní cykly

Zinek rychle tuhne. Obvyklá doba cyklu lití pod tlakem je 5-15 sekund na záběr.
Rychlost výroby je vyšší než 1 milion dílů ročně, s krátkými časy cyklů a jedinou formou. Díky tomu je zinek vhodný pro velkosériovou výrobu.

Lepší tenkostěnné odlitky

Slitiny zinku jsou velmi tekuté. Lze dosáhnout velmi malých tlouštěk stěn (0,5-0,75 mm).
Tenkostěnné provedení umožňuje zmenšit konstrukce na malé rozměry a ušetřit materiál, aniž by se snížila pevnost.

Využití a recyklovatelnost materiálu je vysoká.

Výtěžnost šrotu z tlakového lití zinku je vyšší než 95%. Zinek lze recyklovat 100% jeho mechanických vlastností.
Recyklace zinku spotřebuje přibližně 25-30% energie spotřebované při primární výrobě zinku.

Nevýhody zinkového tlakového lití

Zvýšená hustota a snížená hmotnost

Hmotnostní hustota zinku je přibližně 6,6-6,8 g/cm3. To je dvakrát více než hustota hliníku, která je 2,7 g/cm3.
Těžké díly by se neměly používat v aplikacích citlivých na hmotnost, jako je letectví a elektromobily.

Omezená tepelná odolnost

Slitiny zinku nejsou tak tepelně stabilní. Provozní teploty obvykle nepřekračují 120 C.
Zinek pak může při této teplotě tepat a ztrácet pevnost. To omezuje jeho použití při vysokých teplotách.

Omezený rozsah velikostí dílů

Malé až středně velké díly by měly být odlévány pod tlakem ze zinku. Hmotnost dílů se pohybuje mezi 5 gramy a 3 kilogramy jako běžná hmotnost.
Výroba velmi velkých dílů není nákladově efektivní vzhledem k omezením strojů a hmotnosti materiálu.

Dlouhodobé chování při tečení

U zinkových slitin pravděpodobně dochází ke stálému tečení při zatížení. Napětí vyšší než 30-40 % meze kluzu dlouhodobě vykazují creepovou deformaci.
To může dlouhodobě narušit rozměrovou stabilitu, na kterou se budou aplikovat konstrukční aplikace.

Snížený poměr pevnosti k hmotnosti

Zinek je výkonný, ale jeho poměr pevnosti k hmotnosti je ve srovnání s hliníkem nižší. S podstatně nižší hmotností lze využít hliník, který je také výkonný.
Zinek se tak stává horším konkurentem lehkých konstrukčních návrhů.

Zohlednění nákladů na materiál

Ceny zinkových slitin jsou obvykle vyšší než ceny hliníku za kilogram. Přestože snížené obrábění pomáhá pokrýt část nákladů, existuje možnost, že kolísání cen surovin ovlivní ekonomiku.
Nákladová efektivita je velmi citlivá na objem výroby a složitost dílů.

Úvod do tlakového lití hliníku

Tlakové lití hliníku. Tento proces je definován jako výroba odlitků litím roztaveného hliníku do pravoúhlých forem s pryžovými těsněními umístěnými uvnitř, aby se povrch vytvrdil.

Tlakové lití hliníku lze definovat jako proces výroby kovů, které se používají při výrobě složitých a lehkých prvků. Tento proces spočívá v tom, že se slitina roztaveného hliníku pod vysokým tlakem vlévá do ocelové formy. Vstřikovací tlak se obvykle pohybuje mezi 1 000 a 20 000 psi (7-140 Mpa) v závislosti na velikosti a složitosti dílů.

Roztavený hliník rychle vyplní dutinu formy a ztuhne. Zápustka ztvrdne a součástka se vysune. Tlakové lití se většinou používá u středních a velkých rozměrů, které vyžadují pevnost a nízkou hmotnost.

Slitiny pro tlakové lití hliníku

Při tlakovém lití hliníku se obvykle používají slitiny hliníku a křemíku. Jedná se o slitiny, které mají vynikající tekutost, pevnost a odolnost proti korozi.

Standardní slitiny hliníku pro tlakové lití jsou:

• A380 - Jedná se o nejběžnější slitinu, která má přiměřenou pevnost a slévatelnost.
• A383 - Tenkostěnná složka a složená složka jsou vyhlazeny.
• A360 - Lepší tažnost a odolnost proti korozi.
• ADC12 - používané v elektronice a automobilech.

Koncentrace křemíku se obvykle pohybuje v rozmezí 8-12 %, díky čemuž je tekutý a při tuhnutí se méně smršťuje.

Teplota - tepelné a tavné vlastnosti

Teplota tání hliníkové slitiny je přibližně 660-690 C a ve srovnání s teplotou tání zinkových slitin je velmi vysoká. Má vysokou teplotu tání, která je při odlévání energeticky náročnější.

Hliník je však velmi tepelně vodivý. Hodnoty tepelné vodivosti, které jsou nejčastější, se pohybují mezi 90 a 155 W/mK, a nejvhodnější pro použití jako chladič je hliník, který lze využít ve formě chladičů nebo elektronického pouzdra.

Rozměrové tolerance a přesnosti

Případ hliníkového tlakového odlitku je dobrý, ale není tak těsný jako zinek. Běžné tolerance jsou -0,1 - +- 0,2 mm/25 mm délky dílu.

Pod 1,0-1,3 je slabé smršťovací spékání hliníku. To vedlo k tomu, že použití přesných prvků je ve většině případů předmětem sekundárního obrábění.

Kladiváři povrchu a betonu

Standardní 3,2 6,3 um je rozmanitost drsnosti povrchu hliníkových tlakových odlitků. To platí pro většinu aplikací, i když na ozdobných dílech lze provádět další dokončovací práce.

Povrchovou úpravu hliníku lze získat technikou eloxování a povrchovou úpravu nebo práškové lakování lze rovněž získat technikou eloxování. Uzlinový hliník má vynikající korozní vlastnosti a tvrdost.

Tlakové lití slitiny mechanického hliníku

Tlakové odlitky z hliníkových slitin mají vysoké hmotnostní poměry. Jejich společné mechanické vlastnosti jsou:

• Nejvyšší pevnost v tahu: 220 MPa- 330 MPa.
• Pevnost v tahu: 130-180 MPa
• Prodloužení: 2-10%
• Tvrdost: 70-100 HB

Díky těmto vlastnostem je hliník vhodný pro nosné a konstrukční aspekty.

Výhoda nízké hmotnosti

Hliník má hustotu přibližně 2,7 g/cm 3 a je téměř 60krát nižší než hustota zinku. Tento typ úspory hmotnosti je nezbytný v automobilovém a leteckém průmyslu a v segmentu elektromobilů.

Snížená hmotnost komponentů znamená také vysokou úsporu paliva a nízkou hmotnost zatížení systému.

Rychlost a obrátkovost výroby

Tlakové lití hliníku je proces, který trvá déle než tlakové lití zinku. Složitost a tloušťka. Dílce se vyrábějí 20-60 sekund/výstřel.

Střední i velké objemy s pomalými cykly jsou při použití tlakového lití hliníku stále rentabilní.

Kapacita velkých a složitých dílů

Tlakové odlitky modelované z hliníku mohou obsahovat větší díly než ty modelované ze zinku. Pomocí vysokotlakého zařízení pro tlakové lití lze vyrobit díly o hmotnosti vyšší než 15-20 kg.

Z tohoto důvodu lze hliník použít také ve skříních motorů, převodovek a konstrukčních rámech.

Ochrana proti korozi a ochrana životního prostředí

Pasivní koroze je jednou z přirozených konstrukcí, která se připravuje pomocí hliníku, který vytváří oxid. To umožňuje využití hliníku ve venkovních a námořních konstrukcích.

Hliník je 100% recyklovatelný. Uvádí se totiž, že při recyklaci hliníku se spotřebuje 5 % energie, která se spotřebuje hlavně na výrobu hliníku, a recyklace tedy spotřebovává velké množství energie.

Hliníkové tlakové odlitky se používají v aplikacích

V dalších dílech se uplatňuje v:

• Části motoru a převodovky Carmotor.
• Případ baterií elektrických vozidel.
• Chladiče a elektronické skříně.
• Letecké konstrukční díly
• Součásti průmyslových strojů.

Tlakové lití hliníku má své nevýhody a výhody

Přednosti hliníkového tlakového odlitku

Lehký materiál

Hustota hliníku je nízká a činí přibližně 2,7 g/cm3. Díky tomu jsou hliníkové kusy téměř o 60 % lehčí než zinek a mnohem lehčí než ocel.

Snížení hmotnosti zvyšuje palivovou účinnost automobilu. Snižuje se také hmotnost konstrukce strojů a elektronických systémů.

Poměr hmotnosti k pevnosti je vysoký

Slitiny hliníkového tlakového lití jsou účinné z hlediska mechanické pevnosti, ale jsou lehké. Některé z mechanických vlastností jsou běžné a patří mezi ně následující:

• Maximální pevnost v tahu: 220-330 Mpa.
• Pevnost v tahu: 130-180 MPa

Právě kombinace těchto dvou vlastností umožňuje, aby byl hliník nejvhodnější v oblasti konstrukce a nosnosti.

Vynikající kvalita Odolnost proti korozi

Hliník je od přírody obdařen schopností pokrývat se oxidovou vrstvou. Ve většině případů tento povlak zabraňuje oxidaci a korozi.

Ve vlhkém klimatickém prostředí je marine/outdoor vynikajícím produktem. Míra koroze při vystavení atmosférickým vlivům je menší než 0,05 mm/rok.

Dobrá tepelná vodivost

Hliník je tepelný vodič s tepelnou vodivostí 90-155 W/mK. Tím je zajištěn snadný odvod tepla.

Díky tomuto materiálu se hliník používá v chladičích, součástech motorů a elektronických skříních.

Dovednost vysokých a složitých dílů

Obrovské díly jsou odlity z hliníku. Součásti o hmotnosti až 15-20 kg lze vyrábět na vysokotlakých licích strojích.

Díky tomu je hliník vhodný pro bloky motorů, skříně převodovek a konstrukční rámy.

Rozměrová stabilita při vysokých teplotách

Hliník je odolnější vůči teplu, které je vyšší než zinek. Většina slitin je zpracovatelná při teplotě 200-250 C.

Při tom se používá hliník při vysokých teplotách.

Velká recyklovatelnost a udržitelnost

Hliník je 100% recyklovatelný. Ve srovnání s primární výrobou hliníkových materiálů se spotřebuje polovina energie, která se spotřebuje při recyklaci hliníku.

To výrazně pomáhá minimalizovat dopady znečišťování životního prostředí a výrobní náklady.

Nevýhody tlakového lití hliníku

Vysoká teplota tání

Hliník se taví při teplotě 660-690 °C. To je vyšší bod tavení, a proto se při odlévání spotřebuje více energie.

Teplota je vysoká, což znamená, že formy jsou vystaveny vysokému tepelnému namáhání. Kvalita forem určuje průměrnou životnost formy, která se pohybuje mezi 100 a 300 cykly.

Odlévání do zinku s menší rozměrovou přesností

Hliník se při tuhnutí také více smršťuje a přirozená kontrakce je 1,0-1,3%.

Z toho vyplývají slabší tolerance. Tyto tolerance jsou často +0,2 -0,1 mm/25 mm. Často to vyžaduje sekundární obrábění.

Drsnější povrchová úprava

Hliníkové odlitky mají obvykle přibližnou hodnotu drsnosti povrchu 3,2-6,3 um.
Dekorační procesy mohou vyžadovat i další povrchové úpravy, např. obrábění, leštění nebo lakování.

Zkrácení doby flexibilního výrobního cyklu

V porovnání se zinkem vyžaduje hliník také delší dobu k vychladnutí. Výstřel trvá až 20-60 sekund.
Náklady na dlouhou dobu cyklu snižují velkosériovou výrobu.

Zvýšení nákladů na nástroje a údržbu

Provozní teploty jsou vysoké, a proto se zvyšuje opotřebení hliníkových matric. Na rozdíl od zinkového tlakového lití jsou nástroje také velmi nákladné.
Přesnost rozměrů a kvalita povrchu se obvykle udržuje pomocí údržby.

Problémy s pórovitostí

Hliník má pórovitost plynu, který je pravděpodobně odlitý pod tlakem. Pórovitost, která se běžně vyskytuje, pokud řízení procesu není optimální, je pórovitost 1-3 %.
Jakákoli pórovitost může způsobit ztrátu mechanické pevnosti a omezit jeho použití na těsný tlak.

O společnosti GC Precision Mould

Čínskou společností, která je ztotožňována s tlakovými odlitky, je GC Precision Mould. Slavíme 20. výročí dodávek kvalitních a přesných kovových dílů.

Naše služby

Zabýváme se také tlakovým litím hliníku, zinku a hořčíku. Disponujeme zdroji pro navrhování forem, vysokotlaké lití, CNC obrábění a povrchovou úpravu. Projekty máme ve fázi nápadu až po fázi finalizace výrobku.

Kvalita a aplikace

Máme kvalitní komponenty. Nacházejí uplatnění v automobilovém, elektrotechnickém, železářském a průmyslovém odvětví.

Proč si vybrat právě nás?

Vyberte si přesnou formu GC, která je přesná, odolná a spolehlivá. Nabízíme levné služby, které splní vaše potřeby.

Závěr

Tlakové lití (Zinek a tlakové lití Hliník) hraje v moderním světě výroby klíčovou roli. Tyto dva materiály jsou spojeny s několika silnými a slabými stránkami.

Zinek není špatný ani z hlediska přesnosti, povrchové úpravy a rychlé výroby. Hliník se může pochlubit nízkou hmotností, lepšími vlastnostmi při korozi a regulaci tepla.

Chybí poslední nejlepší alternativa. Vhodná volba by byla provedena v závislosti na požadavcích na konstrukci, provozních požadavcích, nákladových cílech a aplikacích.

Výhody a nevýhody obou materiálů by výrobcům pomohly při správném výběru. To vede ke kvalitě zboží, úspěchu a efektivitě v dlouhodobém horizontu.

Nejčastější dotazy

Jaké jsou vaše suroviny, odlitky?

Jedná se o slitiny hliníku, zinku a hořčíku. Skládají se z materiálů, které jsou vysoce přesné, houževnaté a mají vysoce kvalitní povrchovou úpravu, kterou lze použít při různých činnostech.

Jaké jsou tedy služby společnosti GC Precision Mould?

Nabízíme kompletní zakázku na tlakové lití, která zahrnuje vysokotlaké tlakové lití, CNC obrábění, povrchovou úpravu a návrh forem. Až do konce se ničeho nedržíme.

V jakých odvětvích působíte?

Zabýváme se automobilovým, elektronickým, železářským a průmyslovým průmyslem. Máme vysoce výkonné a kvalitní zakázkové díly.

Jakou záruku kvality poskytujete zákazníkům u výrobků?

Opatření pro kontrolu kvality ve všech fázích jsou velmi přísná, s nejmodernějším kontrolním zařízením a testováním. Od našeho zboží se očekává, že bude mimořádně přesné, robustní a uspokojivé pro zákazníka.

Z jakého důvodu jste se rozhodli dát přednost společnosti GC Precision Mould?

Zvolte si společnost GC Precision Mould, protože se vyznačuje přesností, spolehlivostí a nákladovou efektivitou při řešení tlakových odlitků. Jsme více než 20 let staří, a to nám umožní nabídnout vám osobní řešení problémů.