Η διαδικασία χύτευσης ψευδαργύρου χρησιμοποιείται για την κατασκευή ανθεκτικών εξαρτημάτων με ακρίβεια. Οι κατασκευαστές λιώνουν τον ψευδάργυρο στη θερμοκρασία τήξης του και τον τοποθετούν σε καλούπια. Το καλούπι περιέχει το σχήμα του προϊόντος. Εμπίπτει σε οποιαδήποτε βιομηχανία, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η βιομηχανία ή η ηλεκτρονική. Βασικά, αυτή η διαδικασία είναι ιδανική για την απόκτηση ιδιαίτερα πολύπλοκων εξαρτημάτων με λιγότερη προσπάθεια.

Αυτό το άρθρο ορίζει τι είναι η χύτευση ψευδαργύρου, συμπεριλαμβανομένων των διαφόρων κραμάτων του και των χρήσεών τους. Ανακαλύψτε τις ειδικές χρήσεις, τα οφέλη και τα μειονεκτήματα αυτής της τεχνικής χύτευσης.

Τι είναι η χύτευση ψευδαργύρου;

Η χύτευση ψευδαργύρου είναι μια διαδικασία κατασκευής. Κατασκευάζει εξαρτήματα με στενές ανοχές. Αυτές μπορεί να είναι τόσο μικρές όσο 0,1 mm. Τα βασικά βήματα είναι το λιώσιμο του ψευδαργύρου και η έκχυση του στη μήτρα υπό υψηλή πίεση (1.500 έως 2.500 psi). Σε αυτό το σημείο, το υγρό μετατρέπεται σε πραγματικό σχήμα.

Κράματα χύτευσης ψευδαργύρου

Ο συνδυασμός ψευδαργύρου και άλλων μετάλλων σχηματίζει κράματα ψευδαργύρου. Αυτά είναι εξαιρετικά σημαντικά για την κατασκευή ξεχωριστά διαμορφωμένων εξαρτημάτων που υποστηρίζουν κάθε βιομηχανία. Η προσθήκη άλλων στοιχείων προκαλεί μείωση των θερμοκρασιών τήξης των κραμάτων (περίπου 385°C). Είναι επίσης ελαφρύτερα σε βάρος, με πυκνότητα 6,6 g/cm³.

ZAMAK 2:

Το κράμα Zamak 2 περιέχει 4% αλουμίνιο, 3% χαλκό και 0,1% μαγνήσιο. Αυτό το σύνθετο φέρει αντοχή σε εφελκυσμό περίπου 359 MPa. Τα μέρη που κατασκευάζονται με αυτό το κράμα έχουν σκληρότητα 91 Brinell.

Γι' αυτό ταιριάζει σε εξαρτήματα ανθεκτικά στη φθορά, όπως κλειδαριές ή γρανάζια.

Λιώνει στους 385°C. Μιλώντας για το κόστος του, μπορεί να είναι υψηλότερο κατά περίπου 15%, καθώς προστίθεται περισσότερος χαλκός.

ZAMAK 3:

Zamak 3 περιέχει 96% ψευδάργυρο, 4% αλουμίνιο και 0,04% μαγνήσιο. Ως κοινό κράμα, δίνει αντοχή σε εφελκυσμό 283 MPa και σκληρότητα 82 Brinell. Το κράμα αυτό δημιουργεί πολύ λείες επιφάνειες με μικρότερη τραχύτητα (τραχύτητα 1,6 μm).

Μπορείτε να τα ρίξετε εύκολα. Κατασκευάζουν διάφορα εξαρτήματα, όπως λαβές πορτών, ηλεκτρικούς συνδέσμους και καταναλωτικά αγαθά, λόγω της προσιτής τιμής τους.

ZAMAK 5:

Το Zamak 5 έχει χαλκό 1% και τα υπόλοιπα στοιχεία του Zamak 3. Αυτό σημαίνει ότι η αντοχή σε εφελκυσμό αυτού του κράματος φτάνει τα 328 MPA. Έχει αντέξει με επιτυχία 50.000+ κύκλους σε γρανάζια ή βιομηχανικές διατάξεις. Επίσης, το κράμα λιώνει νωρίς στους 387°C και αντιστέκεται στην επίδραση της διάβρωσης καλύτερα και από το Zamak 3.

ZA-8:

Το ZA-8 περιλαμβάνει αλουμίνιο 8,4%, χαλκό 1% και μικρή ποσότητα μαγνησίου (0,02%). Διαχειρίζεται θερμοκρασίες έως και 120 °C. Η αντοχή του σε εφελκυσμό κυμαίνεται από 374 MPa. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το κράμα σε περιβλήματα κινητήρων και ηλεκτρικά συγκροτήματα υψηλής καταπόνησης ή υψηλής θερμοκρασίας.

ACuZinc5:

Το ACuZinc5 είναι ένα κράμα που περιέχει 5% περισσότερο χαλκό και 5% αλουμίνιο. Έχει αντοχή σε εφελκυσμό 440 MPa. Η προσθήκη χαλκού αυξάνει τη σκληρότητά του. Αυτή φτάνει περίπου τα 120 Brinell. Αυτό το κράμα ταιριάζει σε μέρη που χρειάζονται αντοχή στη φθορά. Για παράδειγμα, για ρουλεμάν βαρέως τύπου ή υδραυλικά.

EZAC (ευρωπαϊκός ψευδάργυρος-αλουμίνιο-χαλκός):

Αυτό το κράμα έχει λιγότερο χαλκό, περίπου 0,5%, αλλά περιέχει αλουμίνιο 2%, οπότε η αντοχή σε εφελκυσμό κυμαίνεται από 310 MPa. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για φιλικά προς το περιβάλλον εξαρτήματα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μπορεί να επιβιώσει 1.000 ώρες ψεκασμού με αλάτι, ωστόσο, ανάλογα με τις επικαλύψεις και τις απαιτήσεις των δοκιμών. Αυτή η δοκιμή πραγματοποιείται για το θαλάσσιο υλικό.

ZA-12:

Υπάρχει περιεκτικότητα 12% σε αλουμίνιο και 0,6% σε χαλκό. Έχει δύναμη εφελκυσμού 400 MPa. Η σκληρότητα Brinell κυμαίνεται στα 110. Αυτό ταιριάζει σε δομικά εξαρτήματα, όπως οι βραχίονες σε φορτηγά ή κατασκευαστικά αντικείμενα.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Πρόκειται για ένα γερμανικό ειδικό κράμα. Υπάρχει νικέλιο 1,5% και το τιτάνιο είναι περίπου 0,5%. Αντιμετωπίζουν υψηλές θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 150°C. Οι αισθητήρες αεροδιαστημικής και οι ιατρικές απαιτήσεις πίεσης κατασκευάζονται με αυτό για να επιτυγχάνονται ανοχές ±0,05 mm.

Η διαδικασία χύτευσης ψευδαργύρου

Δημιουργία και σχεδιασμός καλουπιών:

Ανάλογα με τα τελικά εξαρτήματα, τα σχέδια διαμορφώνουν το καλούπι με κοιλότητες και χρησιμοποιούν μέταλλα από χάλυβα. Η χύτευση χρειάζεται κατάλληλες θερμοκρασίες και, ως εκ τούτου, τοποθετεί κανάλια ψύξης για τον έλεγχό τους.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι ένα σχεδιασμένο καλούπι (μήτρα) μπορεί να αντέξει μαζική παραγωγή έως και 500.000 εξαρτημάτων πριν χρειαστεί αντικατάσταση.

Λιώσιμο και χύτευση με έγχυση ψευδαργύρου:

Οι μεταλλουργοί λιώνουν τα κράματα ψευδαργύρου στη θερμοκρασία τήξης τους. Αυτό το λιωμένο υγρό στη συνέχεια μεταφέρεται προς τη μήτρα. Το χύνουν μέσα σε αυτό υπό υψηλή πίεση μέσα σε 0,1 δευτερόλεπτα.

Ψύξη και στερεοποίηση:

Η διαδικασία ψύξης βοηθά στη μείωση της θερμοκρασίας της μήτρας στους 150 °C. Τα κανάλια ψύξης στερεοποιούν τον ψευδάργυρο, συνήθως σε 5 έως 10 δευτερόλεπτα. Αντιστέκονται επίσης σε διάφορα ελαττώματα, όπως θύλακες αέρα.

Εκτίναξη και φινίρισμα:

Οι περόνες εκτίναξης χρησιμοποιούν 10 έως 20 τόνους δύναμης, η οποία λειτουργεί για την εκτόξευση στερεοποιημένων εξαρτημάτων. Τα εκτοξευόμενα εξαρτήματα πρέπει να κόβονται από το πλεονάζον υλικό, οπότε κόβονται ακμές έως 2 mm. Επίσης, πρέπει να εφαρμόσετε επιστρώσεις για να προστατεύσετε τη βάση τους και να αποκτήσετε ομαλά τελειώματα.

Ο ρόλος των μηχανών χύτευσης ψευδαργύρου:

Το αποτέλεσμα της χύτευσης εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το επιλεγμένο κράμα και τις μηχανές. Οι μηχανές χρησιμοποιούν συνήθως υδραυλικά συστήματα για τον χειρισμό της ταχύτητας και της πίεσης έγχυσης. Ειδικότερα, τα σύγχρονα μηχανήματα λειτουργούν έξυπνα και μπορούν να ολοκληρώσουν κάθε κύκλο σε όχι περισσότερο από 30 δευτερόλεπτα.

Σημασία της ακρίβειας και των στενών ανοχών:

Όταν κατασκευάζετε εξαρτήματα με χύτευση ψευδαργύρου, επιτυγχάνονται ανοχές ±0,1 mm, επιτυγχάνοντας τέλεια εφαρμογή για τη συναρμολόγηση διαφόρων εξαρτημάτων. Επειδή αυτά τα εξαρτήματα που προσαρμόζονται με κουμπώματα είναι απαραίτητα για ηλεκτρονικά, κινητήρες αυτοκινήτων και ιατρικά gadgets.

Ιδιότητες των κραμάτων ψευδαργύρου

Τα κράματα ψευδαργύρου παρέχουν καλή χυτευσιμότητα καθώς έχουν υψηλή ρευστότητα. Για το λόγο αυτό γεμίζουν πολύπλοκα σχεδιαστικά μέρη, απαιτώντας λιγότερη προσπάθεια. Επίσης, λιώνουν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, που σημαίνει λιγότερη χρήση ενέργειας και παράταση της διάρκειας ζωής του καλουπιού.

Κάθε κράμα διαθέτει διαφορετικές ιδιότητες όσον αφορά την αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή σε εφελκυσμό, τη σκληρότητα κ.λπ., όπως δείχνει ο πίνακας.

Ψευδάργυρος έναντι αλουμινίου, μαγνησίου, χάλυβα:

• Ψευδάργυρος έναντι αλουμινίου: Ο ψευδάργυρος είναι πυκνότερος κατά 40% (6,6 g/cm³ έναντι 2,7 g/cm³). Είναι, ωστόσο, πολύ πιο εύκολος στην επεξεργασία και μπορεί να πάρει πιο έντονες λεπτομέρειες.
• Ψευδάργυρος έναντι μαγνησίου: Ο ψευδάργυρος αντιστέκεται γενικά καλύτερα στη διάβρωση. Είναι επίσης 20% φθηνότερος ανά τόνο.
• Ψευδάργυρος έναντι χάλυβα: (6,6 g/cm³ έναντι 7,8 g/cm³). Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια (60%) για να λιώσει.

Πλεονεκτήματα της χύτευσης ψευδαργύρου

Αποδοτικότητα κόστους και αποδοτικότητα παραγωγής

Η προσιτή τιμή της χύτευσης ψευδαργύρου είναι ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματά της. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι λιώνει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ενέργεια.

Ένας άλλος λόγος περιλαμβάνει τη δυνατότητα ενός καλουπιού. Αυτό μπορεί να χειριστεί μεγάλη παραγωγή και έχει ως αποτέλεσμα μικρότερο κόστος κατασκευής εργαλείων. Ομοίως, οι μηχανές μπορούν να κατασκευάσουν 200 εξαρτήματα σε μία ώρα, γεγονός που μειώνει επομένως το εργατικό κόστος.

Εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας και ευελιξία σχεδιασμού

Η χύτευση ψευδαργύρου παράγει εξαρτήματα με εξαιρετική ποιότητα και λείες επιφάνειες. Εξαλείφεται η ανάγκη εφαρμογής πρόσθετων επιστρώσεων για φινίρισμα.

Επίσης, είναι σε θέση να δώσουν αρκετό χώρο για το σχεδιασμό λογότυπων, υφών ή γωνιών τόσο μικρών όσο 0,5 mm. Αυτό, ως αποτέλεσμα, καθορίζει τις αισθητικές ανάγκες.

Δυνατότητα παραγωγής σύνθετων σχημάτων και λεπτών τοιχωμάτων

Ακόμη και σε πολύπλοκα σχήματα, η χύτευση ψευδαργύρου μπορεί να προσθέσει συγκεκριμένες λεπτομέρειες, όπως τα γρανάζια με 12+ δόντια. Παράγει επίσης εξαρτήματα με λεπτότερα τοιχώματα, τόσο ελάχιστα όσο 0,8 mm.

Αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται λιγότερα βήματα συναρμολόγησης. Έτσι, ο συνολικός χρόνος παραγωγής μειώνεται επίσης με το 30%.

Ανακυκλωσιμότητα και περιβαλλοντικά οφέλη

Μπορείτε να επαναχρησιμοποιήσετε τον ψευδάργυρο, καθώς είναι ανακυκλώσιμος σε 95% και δεν χάνει την ποιότητά του. Οι τεχνικές ανακύκλωσης χρειάζονται επίσης 30% λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με τις πρώτες ύλες. Πρόκειται για ένα μέταλλο φιλικό προς το περιβάλλον.

Δυνατότητες παραγωγής υψηλού όγκου

Η χύτευση ψευδαργύρου ταιριάζει σε μεγαλύτερη παραγωγή. Το οποίο, εναλλακτικά, μειώνει το κόστος ανά μονάδα. Επίσης, ο εξοπλισμός εργαλείων και οι μηχανές διαρκούν περισσότερο.

Εφαρμογές της χύτευσης ψευδαργύρου

Βιομηχανία αυτοκινήτων

Η χύτευση ψευδαργύρου παρατείνει την αντοχή του βραχίονα έως και 200.000 χιλιόμετρα. Επίσης, δημιουργεί εγχυτήρες καυσίμου με στενές ανοχές και ακόμη και ανθεκτικά στη θερμοκρασία (120°C) περιβλήματα κιβωτίου ταχυτήτων.

Τα εξαρτήματα, όπως οι χειρολαβές των θυρών και τα περιβλήματα των καθρεπτών που κατασκευάζονται με χύτευση ψευδαργύρου, αντέχουν στις δύσκολες καιρικές συνθήκες και δεν διαβρώνονται.

Βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών

Υπάρχουν πολλά αντικείμενα που παράγονται μέσω της διαδικασίας χύτευσης ψευδαργύρου. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι σύνδεσμοι με ηλεκτρική αγωγιμότητα 16,6 MS/m, οι ψύκτρες (θερμική αγωγιμότητα 113 W/m-K) και η θήκη της μπαταρίας.

Αυτά τα μέρη, όπως η προστατευτική ασπίδα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι προστατεύουν τα μέρη από ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή. Επίσης, αντέχουν 10.000 κύκλους σύνδεσης.

Καταναλωτικά προϊόντα

Τα φερμουάρ με 1 εκατομμύριο και πλέον κύκλους, οι κλειδαριές με πείρους ακρίβειας 0,5 mm, οι χειρολαβές πορτών που υποστηρίζουν δύναμη 50 kg και τα προϊόντα διακόσμησης είναι οι καταναλωτικές εφαρμογές χύτευσης ψευδαργύρου.

Βιομηχανικός εξοπλισμός

Η χύτευση Zin κατασκευάζει γρανάζια και περιβλήματα αντλιών που αντέχουν έως και 500 ώρες ψεκασμού από αλάτι. Επίσης, τα σώματα βαλβίδων με τη διαχείριση πιέσεων 2000 psi και διάφορα προσαρμοσμένα εξαρτήματα όπως οι κύλινδροι μεταφορικών ταινιών χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία.

Αναδυόμενες εφαρμογές

Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χρησιμοποιεί τη χύτευση ψευδαργύρου για την κατασκευή πλαισίων ηλιακών πάνελ και αισθητήρων ανεμογεννητριών. Μιλώντας για τον ιατρικό τομέα, παράγει περιβλήματα χειρουργικών εργαλείων και εξαρτήματα κατεργασίας μαγνητικής τομογραφίας.

Προσαρμοσμένα εξαρτήματα και πρωτοτυποποίηση

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη χύτευση ψευδαργύρου για να κατασκευάσετε πολύπλοκα σχήματα πρωτοτύπων σε διάστημα όχι μεγαλύτερο των 2 εβδομάδων. Αυτό οφείλεται στην ευελιξία αυτής της διαδικασίας. Εν τω μεταξύ, το προσαρμοσμένο πρωτότυπο για την αυτοκινητοβιομηχανία μειώνει το κόστος ανάπτυξης (40%) σε σύγκριση με τον χάλυβα.

Χύτευση ψευδαργύρου έναντι άλλης μεθόδου κατασκευήςΧύτευση ψευδαργύρου έναντι χύτευσης αλουμινίου

Το αλουμίνιο τήκεται στους 660 °C, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια από τα κράματα ψευδαργύρου. Τα καλούπια από κράματα ψευδαργύρου διαρκούν περισσότερο, ενώ τα καλούπια από αλουμίνιο μπορεί να φθαρούν μετά από 300.000 κύκλους. Τα εξαρτήματα ψευδαργύρου περιέχουν αντοχή 280 MPa, αλλά το αλουμίνιο παίρνει 220 Mpa ανάλογα με την ποιότητά του.

Τα εξαρτήματα αλουμινίου, ωστόσο, είναι 60% ελαφρύτερα. Η χύτευση ψευδαργύρου πηγαίνει καλά με την κατασκευή εξαρτημάτων μικρού μεγέθους, αλλά το αλουμίνιο μπορεί να δημιουργήσει μεγαλύτερα μεγέθη, όπως μπλοκ κινητήρων.

Χύτευση ψευδαργύρου έναντι μαγνησίου

Ο ψευδάργυρος είναι φθηνότερος από το μαγνήσιο, το οποίο κοστίζει 25% περισσότερο ανά τόνο. Το μαγνήσιο δεν είναι βαρύτερο από τον ψευδάργυρο- είναι 30% λιγότερο. Επίσης, ο ψευδάργυρος μπορεί να επιβιώσει στη δοκιμή ψεκασμού αλατιού 5x περισσότερο.

Η αεροδιαστημική βιομηχανία επιλέγει το μαγνήσιο λόγω του ελαφρού βάρους του. Εν τω μεταξύ, ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή καταναλωτικών αγαθών, όπως τα χερούλια των πορτών, λόγω της ανθεκτικότητάς του.

Ψευδάργυρος έναντι πλαστικής χύτευσης με έγχυση

Τα εξαρτήματα ψευδαργύρου αποκτούν ισχυρότερα χαρακτηριστικά από τη χύτευση από ό,τι τα πλαστικά. Μπορούν να αντέξουν θερμότητα έως και 120°C και στρεβλώνονται λιγότερο. Τα πλαστικά καλούπια είναι φθηνότερα, αλλά τα καλούπια ψευδαργύρου δίνουν πολύ πιο αυστηρές ανοχές.

Μπορείτε να ανακυκλώσετε 95% προϊόντα ψευδαργύρου. Το πλαστικό, ωστόσο, δεν είναι ανακυκλώσιμο κάθε φορά και εξαρτάται επίσης από την ποιότητά του. Συχνά καταλήγει στις χωματερές. Η χύτευση ψευδαργύρου παράγει ηλεκτρικούς συνδέσμους, ενώ οι κατασκευαστές κατασκευάζουν περιβλήματα παιχνιδιών με πλαστικό.

Περιορισμοί της χύτευσης ψευδαργύρου

Τα πλαστικά εξαρτήματα είναι ελαφριά, επειδή ο ψευδάργυρος παράγει 3 φορές βαρύτερες εκροές. Αυτός είναι ο λόγος που περιορίζει τη χρήση του σε ελαφρές εφαρμογές.

Επίσης, το πολύ λεπτότερο τμήμα τοιχώματος και το περίπλοκο σχέδιο μπορεί να αποτελέσει πρόκληση για τη χύτευση ψευδαργύρου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μπορεί να ραγίσει κατά τη διάρκεια των εκτοξεύσεων.

Συμπέρασμα

Χύτευση ψευδαργύρου είναι μια προσιτή διαδικασία. Οι κατασκευαστές τη χρησιμοποιούν για να παράγουν εξαρτήματα μεγάλης παραγωγής με πιο ακριβή χαρακτηριστικά και εξαιρετική ποιότητα. Υπάρχουν πολλές βιομηχανίες που χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία, με πιο συνηθισμένες την αυτοκινητοβιομηχανία, τα ηλεκτρονικά και τις ιατρικές συσκευές.

Η διαδικασία προσφέρει πολύ ευέλικτα σχέδια και υποστηρίζει ανάγκες μεγάλου όγκου. Κάντε τα εξαρτήματα πιο προσιτά, ακριβή και μακράς διάρκειας χρησιμοποιώντας τη χύτευση ψευδαργύρου στον επόμενο σχεδιασμό σας.