Das Verfahren des Zinkgusses wird zur exakten Herstellung langlebiger Teile verwendet. Die Hersteller schmelzen Zink bei seiner Schmelztemperatur und füllen es in Formen ein. Die Form enthält die Produktform. Das Verfahren kann in allen Branchen eingesetzt werden, z. B. in der Automobilindustrie, der Industrie oder der Elektronik. Im Grunde ist dieses Verfahren ideal, um hochkomplexe Teile mit geringem Aufwand herzustellen.

In diesem Artikel wird definiert, was Zinkguss ist, einschließlich der verschiedenen Legierungen und ihrer Verwendung. Entdecken Sie die besonderen Anwendungen, Vorteile und Nachteile dieser Gusstechnik.

Was ist Zinkgießen?

Zinkguss ist ein Fertigungsverfahren. Dabei werden Teile mit engen Toleranzen hergestellt. Diese können bis zu 0,1 mm klein sein. Die wichtigsten Schritte sind das Schmelzen von Zink und das Gießen in die Form unter hohem Druck (1.500 bis 2.500 psi). Dabei wird die Flüssigkeit in eine konkrete Form umgewandelt.

Zink-Gusslegierungen

Die Kombination von Zink und anderen Metallen bildet verschiedene Zinklegierungen. Diese sind äußerst wichtig für die Herstellung unterschiedlich geformter Teile, die jede Industrie unterstützen. Durch den Zusatz anderer Elemente wird die Schmelztemperatur der Legierungen gesenkt (ca. 385 °C). Außerdem sind sie mit einer Dichte von 6,6 g/cm³ leichter.

ZAMAK 2:

Die Legierung Zamak 2 besteht aus 4% Aluminium, 3% Kupfer und 0,1% Magnesium. Dieser Verbundwerkstoff bringt eine Zugfestigkeit von rund 359 MPa. Die mit dieser Legierung hergestellten Teile haben eine Härte von 91 Brinell.

Deshalb eignet es sich für verschleißfeste Teile wie Schlösser oder Zahnräder.

Es schmilzt bei 385°C. Was die Kosten betrifft, so können sie um 15% höher sein, da mehr Kupfer hinzugefügt wird.

ZAMAK 3:

Zamak 3 enthält 96% Zink, 4% Aluminium und 0,04% Magnesium. Es handelt sich um eine gängige Legierung, die eine Zugfestigkeit von 283 MPa und eine Brinell-Härte von 82 aufweist. Diese Legierung erzeugt sehr glatte Oberflächen mit geringer Rauheit (1,6 µm Rauheit).

Man kann sie leicht gießen. Sie stellen verschiedene Teile her, wie Türgriffe, elektrische Steckverbinder und Konsumgüter, weil sie so günstig sind.

ZAMAK 5:

Zamak 5 enthält 1% Kupfer und die restlichen Elemente von Zamak 3. Das bedeutet, dass die Zugfestigkeit dieser Legierung 328 MPA erreicht. Sie hat mehr als 50.000 Zyklen in Getrieben oder industriellen Anlagen erfolgreich überstanden. Außerdem schmilzt die Legierung bereits bei 387°C und ist korrosionsbeständiger als Zamak 3.

ZA-8:

ZA-8 enthält 8,4% Aluminium, 1% Kupfer und eine kleine Menge Magnesium (0,02%). Es hält Temperaturen bis zu 120 °C stand. Seine Zugfestigkeit liegt bei 374 MPa. Sie können diese Legierung in Motorgehäusen und elektrischen Baugruppen mit hoher Beanspruchung oder hohen Temperaturen verwenden.

ACuZinc5:

ACuZinc5 ist eine Legierung, die 5% mehr Kupfer und 5% Aluminium enthält. Sie hat eine Zugfestigkeit von 440 MPa. Der Zusatz von Kupfer erhöht die Härte. Sie erreicht etwa 120 Brinell. Diese Legierung eignet sich für Teile, die verschleißfest sein müssen. Zum Beispiel, Schwerlastlager oder Hydraulik.

EZAC (Europäisches Zink-Aluminium-Kupfer):

Diese Legierung hat weniger Kupfer, etwa 0,5%, enthält aber 2% Aluminium, so dass die Zugfestigkeit bei 310 MPa liegt. Sie können es für umweltfreundliche Teile verwenden. Das liegt daran, dass es 1.000 Stunden Salzsprühnebel überstehen kann, allerdings abhängig von Beschichtungen und Testanforderungen. Dieser Test erfolgt für marine Hardware.

ZA-12:

Es besteht aus 12% Aluminium und 0,6% Kupfer. Es hat eine Zugkraft von 400 MPa. Die Brinell-Härte liegt bei 110. Dies passt zu strukturellen Komponenten wie die Klammern in Lastwagen oder Bauelemente.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Es handelt sich um eine deutsche Speziallegierung. Sie besteht aus 1,5% Nickel, und das Titan hat einen Anteil von 0,5%. Sie sind für hohe Temperaturen von 150°C geeignet. Sensoren für die Luft- und Raumfahrt und medizinische Druckanforderungen werden damit hergestellt, um Toleranzen von ±0,05 mm zu erreichen.

Das Zinkgussverfahren

Gestaltung und Design von Formen:

Je nach den endgültigen Teilen, die Entwürfe Form der Form mit Hohlräumen und verwenden Stahlmetalle. Das Gießen erfordert angemessene Temperaturen und daher Kühlkanäle, um diese zu kontrollieren.

Eine interessante Tatsache ist, dass eine konstruierte Form (Matrize) eine Massenproduktion von bis zu 500.000 Teilen bewältigen kann, bevor sie ersetzt werden muss.

Schmelzen und Zink-Spritzgießen:

Die Metallarbeiter schmelzen Zinklegierungen bei ihrer Schmelztemperatur. Diese geschmolzene Flüssigkeit fließt dann zur Matrize. Sie gießen sie unter hohem Druck innerhalb von 0,1 Sekunden hinein.

Abkühlung und Erstarrung:

Der Abkühlungsprozess trägt dazu bei, die Formtemperatur auf 150 °C zu senken. Die Kühlkanäle lassen das Zink erstarren, was in der Regel 5 bis 10 Sekunden dauert. Sie widerstehen auch verschiedenen Defekten, wie z. B. Lufteinschlüssen.

Auswurf und Fertigstellung:

Die Auswerferstifte arbeiten mit einer Kraft von 10 bis 20 Tonnen, die zum Ausstoßen der erstarrten Teile ausreicht. Die ausgestoßenen Teile müssen von überschüssigem Material befreit werden, also schneiden Sie die Kanten bis zu 2 mm ab. Außerdem müssen Beschichtungen aufgetragen werden, um die Basis zu schützen und glatte Oberflächen zu erhalten.

Die Rolle der Zinkdruckgussmaschinen:

Das Ergebnis des Gießens hängt ganz von der gewählten Legierung und den Maschinen ab. Die Maschinen verwenden in der Regel Hydraulik, um die Einspritzgeschwindigkeit und den Druck zu steuern. Vor allem moderne Maschinen arbeiten intelligent und können jeden Zyklus in höchstens 30 Sekunden abschließen.

Die Bedeutung von Präzision und engen Toleranzen:

Bei der Herstellung von Teilen mit Zinkdruckguss werden Toleranzen von ±0,1 mm erreicht, so dass sich verschiedene Teile perfekt zusammenfügen lassen. Denn diese Schnappteile werden für Elektronik, Automotoren und medizinische Geräte benötigt.

Eigenschaften von Zinklegierungen

Zinklegierungen lassen sich gut gießen, da sie eine hohe Fließfähigkeit aufweisen. Deshalb lassen sich mit ihnen komplexe Designteile mit weniger Aufwand füllen. Außerdem schmelzen sie bei niedrigeren Temperaturen, was einen geringeren Energieverbrauch und eine längere Lebensdauer der Form bedeutet.

Jede Legierung hat unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Zugfestigkeit, Härte usw., wie die Tabelle zeigt.

Zink vs. Aluminium, Magnesium, Stahl:

• Zink vs. Aluminium: Zink ist 40% dichter (6,6 g/cm³ vs. 2,7 g/cm³). Es ist jedoch viel einfacher zu bearbeiten und kann schärfere Details aufnehmen.
• Zink vs. Magnesium: Zink widersteht den Auswirkungen von Korrosion im Allgemeinen besser. Es ist auch 20% billiger pro Tonne.
• Zink vs. Stahl: Das Gewicht von Zink ist geringer, etwa 15% (6,6 g/cm³ gegenüber 7,8 g/cm³). Es benötigt weniger Energie (60%) zum Schmelzen.

Vorteile des Zinkgusses

Kosteneffizienz und Produktionseffizienz

Die Erschwinglichkeit von Zinkguss ist einer seiner größten Vorteile. Das liegt daran, dass sie bei niedrigeren Temperaturen schmelzen. Das bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird.

Ein weiterer Grund ist die Möglichkeit, eine einzige Form zu verwenden. Dies ermöglicht eine große Produktion und führt zu geringeren Werkzeugkosten. Außerdem können die Maschinen 200 Teile in einer Stunde herstellen, was die Arbeitskosten senkt.

Ausgezeichnete Oberflächengüte und Designflexibilität

Beim Zinkguss entstehen Teile mit feiner Qualität und glatten Oberflächen. Sie machen zusätzliche Beschichtungen für die Endbearbeitung überflüssig.

Außerdem bieten sie genügend Platz für die Gestaltung von Logos, Texturen oder Winkeln mit einer Größe von nur 0,5 mm. Damit sind die ästhetischen Anforderungen definiert.

Fähigkeit zur Herstellung komplexer Formen und dünner Wände

Selbst bei komplexen Formen können durch den Zinkguss spezifische Details hinzugefügt werden, wie z. B. Zahnräder mit mehr als 12 Zähnen. Es können auch Teile mit dünneren Wänden hergestellt werden, die nur 0,8 mm dick sind.

Das bedeutet, dass nur weniger Montageschritte erforderlich sind. Die Gesamtproduktionszeit wird durch 30% also ebenfalls reduziert.

Wiederverwertbarkeit und Umweltvorteile

Zink kann wiederverwendet werden, da es mit 95% recycelbar ist und seine Qualität nicht verliert. Die Recyclingtechniken benötigen außerdem 30% weniger Energie als bei Rohstoffen. Es ist ein umweltfreundliches Metall.

Produktionskapazitäten für hohe Stückzahlen

Zinkdruckguss eignet sich für größere Produktionen. Dadurch sinken die Kosten pro Einheit. Außerdem halten die Werkzeugausrüstung und die Maschinen länger.

Anwendungen des Zinkgusses

Autoindustrie

Zinkguss verlängert die Lebensdauer der Halterungen auf bis zu 200.000 km. Außerdem entstehen so Einspritzdüsen mit engen Toleranzen und sogar temperaturbeständige (120°C) Getriebegehäuse.

Die aus Zinkguss gefertigten Teile wie Türgriffe und Spiegelgehäuse widerstehen rauer Witterung und korrodieren nicht.

Elektronikindustrie

Es gibt viele Teile, die im Zinkgussverfahren hergestellt werden. Dazu gehören Steckverbinder mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 16,6 MS/m, Kühlkörper (113 W/m-K Wärmeleitfähigkeit) und das Batteriegehäuse.

Diese Teile, wie der Schutzschild. Das liegt daran, dass sie die Teile vor elektromagnetischer Beeinflussung schützen. Sie halten auch 10.000 Steckzyklen aus.

Konsumgüter

Reißverschlüsse mit mehr als 1 Million Zyklen, Schlösser mit 0,5 mm genauen Stiften, Türgriffe, die einer Kraft von 50 kg standhalten, und Dekorationsartikel sind die Verbraucheranwendungen für Zinkguss.

Industrielle Ausrüstung

Zin-Druckguss stellt Zahnräder und Pumpengehäuse her, die bis zu 500 Stunden Salzsprühnebel widerstehen. Auch die Ventilgehäuse, die einen Druck von 2000 psi bewältigen können, und verschiedene kundenspezifische Teile wie Förderbandrollen werden in diesem Verfahren hergestellt.

Aufkommende Anwendungen

Erneuerbare Energie verwendet Zinkguss für die Herstellung von Solarpanelrahmen und Windturbinensensoren. Im Bereich der Medizintechnik werden Gehäuse für chirurgische Instrumente und Komponenten für die MRT-Bearbeitung hergestellt.

Kundenspezifische Teile und Prototyping

Mit Zinkguss können Sie komplexe Formen von Prototypen in höchstens 2 Wochen herstellen. Der Grund dafür ist die Flexibilität dieses Verfahrens. Gleichzeitig senkt der kundenspezifische Automobilprototyp die Entwicklungskosten (40%) im Vergleich zu Stahl.

Zinkguss vs. andere HerstellungsverfahrenZink- vs. Aluminiumdruckguss

Aluminium schmilzt bei 660 °C, was bedeutet, dass es mehr Energie benötigt als Zinklegierungen. Formen aus Zinklegierungen halten länger, während Formen aus Aluminium nach 300.000 Zyklen abgenutzt sein können. Die Zinkteile haben eine Festigkeit von 280 MPa, während Aluminium je nach Sorte 220 MPa erreicht.

Aluminiumteile sind jedoch 60% leichter. Zinkguss eignet sich gut für die Herstellung kleinerer Teile, aber mit Aluminium lassen sich auch größere Teile wie Motorblöcke herstellen.

Zink- vs. Magnesium-Druckguss

Zink ist billiger als Magnesium, das pro Tonne 25% mehr kostet. Magnesium ist nicht schwerer als Zink; es ist 30% leichter. Außerdem kann Zink den Salzsprühtest 5x länger überstehen.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie wählt Magnesium wegen seines geringen Gewichts. In der Zwischenzeit werden aus Zink vor allem Konsumgüter wie Türklinken hergestellt, die eine lange Lebensdauer aufweisen.

Zink vs. Kunststoff-Spritzgießen

Teile aus Zink erhalten durch das Gießen stärkere Eigenschaften als Kunststoff. Sie können bis zu 120°C Hitze aushalten und verziehen sich weniger. Kunststoffformen sind billiger, aber Zinkformen bieten viel engere Toleranzen.

Sie können 95%-Zinkprodukte recyceln. Kunststoff ist jedoch nicht immer wiederverwertbar und hängt auch von seiner Qualität ab. Er landet oft auf der Mülldeponie. Aus Zinkguss werden elektrische Steckverbinder hergestellt, während die Hersteller von Spielzeuggehäusen Kunststoff verwenden.

Beschränkungen des Zinkgusses

Kunststoffteile sind leicht, weil das Zink dreimal so viel Gewicht hat. Aus diesem Grund ist die Verwendung in Leichtbauanwendungen begrenzt.

Außerdem können die sehr dünnwandigen Teile und das komplizierte Design eine Herausforderung für den Zinkguss darstellen. Dies liegt daran, dass es beim Auswerfen zu Rissen kommen kann.

Schlussfolgerung

Zinkguss ist ein kostengünstiges Verfahren. Die Hersteller verwenden es, um Großserienteile mit genaueren Merkmalen und höherer Qualität herzustellen. Es gibt viele Branchen, die dieses Verfahren nutzen, vor allem die Automobilindustrie, die Elektronik und die Medizintechnik.

Das Verfahren bietet sehr flexible Konstruktionen und unterstützt den Bedarf an hohen Stückzahlen. Machen Sie Ihre nächste Konstruktion mit Zinkguss günstiger, präziser und langlebiger.