Zamak 3 ist eine Zinklegierung. Es lässt sich leicht gießen. Es ist stark und stabil. Rund 4% Aluminium hilft ihm zu fließen. Das macht detaillierte Teile möglich. Autos, Elektronik und Hardware verwenden es. Wegen seiner Weichheit braucht man für die Bearbeitung Hartmetallwerkzeuge. Beschichtungen schützen vor Korrosion.

Dieser Artikel beschreibt die Fähigkeiten von Zamak 3, seine Arbeitsweise, die wichtigsten Varianten und warum es für effiziente und präzise Projekte gewählt wird.

Definition und Überblick über Zamak 3

In Zamak 3 sind auch Aluminium, Kupfer und Magnesium enthalten, darunter das Hauptelement Zink. Es hat mehrere Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Festigkeit und Bearbeitbarkeit. Das ist für die meisten Industriezweige von Vorteil, insbesondere für die Industrie.

Dendritische Struktur und Phasen von Zamak 3

Die Zinkbasislegierung Zamak 3 hat bestimmte Eigenschaften. Ihr Mikrogefüge ist einzigartig. Während der Erstarrungsphase bildet sich eine dendritische Struktur aus.

In dieser Struktur gibt es zwei Hauptphasen (Alpha und Beta). Die Alpha-Phase besteht aus reichlich Zink, während in der Beta-Phase mehr Aluminium vorhanden ist. Diese Phasen bestimmen die Festigkeit und Haltbarkeit der Legierung.

Zusammensetzung und Eigenschaften von Zamak 3

A. Chemische Zusammensetzung

Prozentuale Spannen

Die Legierung von Zamak 3 besteht hauptsächlich aus Zink. Sie setzt sich aus anderen Legierungsbestandteilen zusammen. Es gibt, zum Beispiel, 3.5%-4.3% Aluminium und 95.6%-96.5% Zink. Es enthält auch Magnesium (0,02% - 0,05%) und Kupfer (0,10% - 0,25%).

Die Rolle der einzelnen Elemente in Zamak 3

Zinkdruckguss dient als Basiselement für die Zamak-3-Legierung. Es verleiht ihr strukturelle Integrität. Aluminium trägt zur Verbesserung der Fließfähigkeit bei. Es macht die Legierung viel stärker und bildet eine feste Lösung.

Die Magnesiumlegierung verfeinert das Korngefüge. Sie schafft eine bessere Härte und verringert dadurch die Sprödigkeit.

Um den hohen Belastungen standzuhalten, erhöht der Zusatz von Kupfer die Zugfestigkeit und die Verschleißfestigkeit von Zamak 3.

Wenn Blei, Cadmium und Zinn (Verunreinigungen) in der Legierung vorhanden sind (jeweils mehr als 0,005%), kann dies die mechanische Festigkeit beeinträchtigen. Das führt zu Rissen oder Korrosion.

B. Physikalische Eigenschaften

Wärmeausdehnungskoeffizient

Zamak 3 hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 27,4 µm/m°C. Deshalb kann sich die Legierung pro 1°C Temperatur um bis zu 0,0274 mm ausdehnen. Vor allem bei einem 1 Meter langen Werkstück.

Elektrische Leitfähigkeit

Zamak-Legierungen haben eine elektrische Leitfähigkeit. Das ist etwa 28% der Internationale Norm für geglühtes Kupfer (INVEKOS). Im Vergleich zu reinem Kupfer ist es jedoch weniger leitfähig. Aber man kann sie für Komponenten wie Steckverbinder verwenden.

Spezifische Wärmekapazität

Zamak 3 verfügt über eine Wärmekapazität von 420 Joule. Dies trägt insbesondere dazu bei, die Temperatur der 1 kg schweren Legierung um bis zu 1°C zu erhöhen.

Ich bin ein paar Minuten zu spät dran; meine vorherige Besprechung ist schon vorbei. Zamak 3 schmilzt bei 385 °C. Außerdem hat es eine latente Schmelzwärme von 113 kJ/kg.

Bei einer Temperatur von über 150 °C verliert diese Legierung eher ihre Festigkeit.

Es bleibt jedoch formstabil und eignet sich für Teile mit niedrigen bis mittleren Temperaturen.

C. Mechanische Eigenschaften von Zamak 3

Spannungs-Dehnungs-Kurven

Die Abbildung zeigt zwei Zustände der Spannungs-Dehnungs-Kurve von Zamak 3-Blöcken. Einer ist im geglühten Zustand (abgeschwächt) und die andere ist mit Lösung behandelt (SFT).

Die Streckgrenze im geglühten Zustand beträgt 143 MPa. Bei der SFT-Behandlung wird sie verbessert und erreicht 212 MPa.

Ein weiterer Grund für diese Verbesserungen ist die Umverteilung der Aluminium- und Zinkphasen während des Erhitzens.

Ermüdungsfestigkeit

Nach 10 Millionen Zyklen erreicht Zamak 3 eine Ermüdungsfestigkeit von 50 MPa. Das bedeutet auch, dass die Legierung mehrfache oder wiederholte Belastungen um 50 MPa ohne Versagen aushalten kann.

Schlagfestigkeit

Eine Schlagzähigkeit von 48 J/cm² ermöglicht es der Legierung, plötzliche Stöße zu absorbieren. Die Härte liegt bei 80 bis 100 HB (Härte). Um dies zu überprüfen, drücken die Hersteller eine 10-mm-Stahlkugel unter einer 500-fachen Belastung in den Barren.

Vorteile von Zamak 3

1. Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Zamak 3 hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Dies ist auf seine Zugfestigkeit und eine Dichte von 6,6 g/cm³ zurückzuführen. Dies wirkt sich auch auf sein Gewicht aus und macht es stärker als bestimmte Kunststoffe. Außerdem ist es leicht und dennoch haltbarer als Stahl.

2. Korrosionsbeständigkeit

Diese Legierung korrodiert weniger, weil sie eine Schutzschicht aus Zinkoxid besitzt. Diese Schicht befindet sich auf der Oberfläche und verhindert die Oxidation.

Das gilt auch für feuchte oder leicht saure Bedingungen. Im Ergebnis bieten sie also eine lange Haltbarkeit.

3. Ausgezeichnete Gießbarkeit

Mit den drei Zamak-Legierungen können Sie sehr dünnwandige Teile herstellen. Sie können komplexe Formen enthalten und bis zu 0,5 mm dünn sein.

Es entstehen Teile mit sehr guten Oberflächen. Daher müssen die Teile nur minimal bearbeitet oder nachbearbeitet werden. Das spart letztlich Produktionszeit und Arbeitskosten.

4. Schwingungsdämpfende Eigenschaften

Zamak 3 reduziert effektiv Vibrationen. Das bedeutet, dass es bis zu 30% mehr Energie absorbieren kann. Das ist besser als Stahl.

Diese Funktion reduziert Lärm und Verschleiß bei beweglichen Teilen. Deshalb entscheiden sich Maschinen und Kraftfahrzeugsysteme für diese Funktion.

Anwendungen von Zamak 3

Autoindustrie

Die Automobilindustrie entscheidet sich in der Regel für Zamak 3 zur Herstellung ihrer Teile. Zum Beispiel für Komponenten des Kraftstoffsystems, Türgriffe und Getriebegehäuse.

Außerdem hat es weniger Gewicht. Das erhöht alternativ die Kraftstoffeffizienz. Die Korrosionsbeständigkeit eignet sich für den Einsatz in rauen Umgebungen.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Hersteller stellen aus diesem Block unkritische Strukturteile her. Zum Beispiel Klammern und Befestigungselemente.

Es dämpft Vibrationen, was die Belastung verringert und die Sicherheit erhöht. Diese Eigenschaft ist bei Flugzeugsystemen hilfreich.

Elektroindustrie

Zamak 3 wird in der Elektroindustrie zur Herstellung von Steckern, Schaltern und Gehäusen verwendet.

Es hat eine gute elektrische Leitfähigkeit und kann mit empfindlichen Geräten umgehen. Das liegt an seiner elektromagnetische Störung Schild.

Hardware-Industrie

Die Eisenwarenbranche verwendet Zamak 3 für Schlösser, Scharniere und Dekorationsteile. Aufgrund seiner Gießbarkeit lassen sich damit Teile mit detaillierten Designs herstellen. Die Korrosionsbeständigkeit erhöht die Haltbarkeit von Gegenständen im Freien.

Abschirmung Anwendungen

In Elektronikverschlüssen bildet Zamak 3 EMI-Abschirmungen. Es schützt empfindliche Teile vor elektromagnetischen Wellen. Zu den Branchen gehören Telekommunikation und Computer.

Gleichwertige Materialien und Substitute

Zamak 3 Äquivalente Materialien

Vergleich von Zamak-Legierungen:

Alle anderen Zamak-Legierungen, einschließlich Zamak 2, 3, 5 und 7, weisen unterschiedliche Zusammensetzungen und Eigenschaften auf.

• Zamak 2 enthält höher legiertes Kupfer von 2,7% bis 3,3%. Daher bieten sie eine höhere Festigkeit, aber weniger Duktilität.
• Zamak 3 enthält Aluminium, Magnesium und Kupfer in unterschiedlichen Mengen. Es bietet eine ausgewogene Festigkeit und Gießbarkeit.
• Der Kupfergehalt in Zamak 5 beträgt 0,75%-1,25. Deshalb bietet die Legierung eine gute Verschleißfestigkeit.
• Zamak 7 ist aufgrund des geringeren Anteils an Magnesium (0,005% - 0,02%) sehr korrosionsbeständig.

Vertretungen

Aluminium:

Die Zugfestigkeit von Aluminium (A380) liegt bei 324 MPa. Die Dichte liegt bei 2,71 g/cm³. Leichtigkeit und Erschwinglichkeit sind seine Vorteile. Es eignet sich am besten für die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt.

Messing:

Die Zugfestigkeit von Messing C36000 beträgt 469 Mpa. Die Dichte liegt bei 8,5 g/cm³. Es ist stark und korrosionsbeständig. Allerdings kostet es mehr und ist schwerer. Wird für Sanitärinstallationen verwendet.

Bronze:

310 mpa ist die Zugfestigkeit von Bronze C93200. Sie hat eine Dichte von 8,8 g/cm³. Diese Legierung ist teuer und dicht, widersteht aber dem Verschleiß von Teilen wie Lagern.

Unter diesen Ersatzstoffen hat Zamak 3 im Vergleich zu Messing und Bronze ein geringeres Gewicht. Allerdings ist es schwerer als Aluminium. Sie können sie als eine erschwingliche Wahl für die Herstellung allgemeiner Anwendungen wählen. In der Zwischenzeit sind die Unterbäume für bestimmte Bedürfnisse geeignet.

Zerspanung und Fabrikation

Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten:

Metallverarbeiter bearbeiten Zamak 3-Barren mit einer Schnittgeschwindigkeit von 100-150 m/min. Die Vorschubgeschwindigkeit schwankt zwischen 0,05 und 0,15 mm. Mit diesen Parametern werden die Teile beim Auswerfen entfernt.

Werkstoffe

Das Werkzeugmaterial muss aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS) bestehen. Diese werden aufgrund ihrer Bearbeitbarkeit für Zamak 3 empfohlen.

Sie erfüllen wichtige Haltbarkeitsanforderungen und sorgen für eine exakte Schärfe. So dass das Werkzeug Barren Weichheit behandelt und widersteht Verschleiß.

Herausforderungen bei der Bearbeitung

Die Weichheit von Zamak 3 führt zu Werkzeugverschleiß und Gratbildung. Dies ist die größte Herausforderung bei der Bearbeitung von Zamak 3-Guss.

Die Optimierung von Werkzeugen und Konstruktionen führt zu besseren Ergebnissen. Zum Beispiel die Beibehaltung der Kühlung oder der Schnittaspekte.

Fügetechniken

Sie können die verschiedenen Teile von Zamak 3 mit Hilfe von Löttechniken oder Klebeverbindungen zusammensetzen.

Auch das Schweißen ist nicht notwendig. Denn das kann das Metall schwächen und strukturelle Probleme verursachen.

Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbehandlung

1. Korrosionsbeständigkeit

Elektrochemische Mechanismen

Zink oxydiert, wenn es Feuchtigkeit oder Sauerstoff ausgesetzt wird. Dies ist der Grund für die Korrosion von Zamak 3 durch elektrochemische Reaktionen.

Umweltfaktoren, die sich auf Zamak auswirken 3:

Korrosionsprobleme treten bei Zamak 3 verstärkt auf, wenn es mit Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, pH-Wert und Salzen in Berührung kommt.

2. Oberflächenbehandlung Zamak 3

Chromatieren:

Das Chromatieren ist eine wirksame Methode, um Teile vor Korrosion zu schützen. Bei dieser Es entsteht eine Chromoxidschicht.

Dies ist eine Art dünne Beschichtung von 0,5-2 µm. Es gibt jedoch Umweltbedenken wegen des sechswertigen Chroms.

Eloxieren:

Beim Eloxieren wird durch elektrochemische Verfahren eine dickere Oxidschicht erzeugt. Zu den Vorteilen gehören eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Oberflächenhärte.

Dieser Prozess erfordert jedoch eine angemessene Kontrolle der Spannung und der Elektrolytzusammensetzung.

Malerei:

Bei diesem Verfahren wird eine Grundierung und eine Lackschicht auf das Teil aufgetragen. Vor der Lackierung sind einige Schritte erforderlich. Dazu gehören Reinigung und Phosphatierung.

So haften die Schichten gut. Ein Teil erhält nach der Lackierung einen Schutzschild und ein schönes Aussehen. Aber die Farbe kann mit der Zeit abblättern.

Pulverbeschichtung:

Die Hersteller verwenden elektrostatisch aufgeladenes Pulver zur Pulverbeschichtung von Teilen. Es wird ordnungsgemäß ausgehärtet, um die Haftung zu gewährleisten. Die Teile erhalten eine bessere Haltbarkeit und dickere Schichten bei geringerer Umweltbelastung.

Schlussfolgerung:

Die Legierung Zamak 3 wird vor allem in allgemeinen Anwendungen eingesetzt. Es ist ein vielseitiger Barren, der eine ausgezeichnete Gießbarkeit und Festigkeit aufweist und korrosionsbeständig ist. Aufgrund ihrer ausgewogenen Eigenschaften wird sie in Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektro- und Eisenwarenindustrie verwendet.

Werkzeugmaterial, Oberflächenbehandlung und Bearbeitungsparameter sind wichtig, um die Leistung von Legierungen zu erhöhen. Es handelt sich um preiswerte und haltbare Metalle, die immer häufiger in der Industrie verwendet werden.