Το Zamak 5 ανήκει στην κατηγορία των κραμάτων ψευδαργύρου. Το Zamak 5 είναι ένα κράμα ψευδαργύρου με 3,5-4,3% αλουμίνιο, 0,03-0,08% μαγνήσιο και 0,75-1,25% χαλκό. Έχει αντοχή σε εφελκυσμό 330 MPa, πυκνότητα 6,7 g/cm³ και σημείο τήξης 380-385°C. Χρησιμοποιείται για τη χύτευση εξαρτημάτων υψηλής αντοχής στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική και τα καταναλωτικά αγαθά.

Σε αυτό το άρθρο, μάθετε τη διαδικασία χύτευσης, τις φυσικές, μηχανικές και χημικές ιδιότητές του, καθώς και τα βασικά πλεονεκτήματά του.

Σύνθεση και ιδιότητες του Zamak 5

Χημική σύνθεση του Zamak 5

Το Zamak 5 είναι ένα κράμα ψευδαργύρου με βάση τον ψευδάργυρο και αποτελείται από τέσσερα στοιχεία. Δηλαδή ψευδάργυρο, αλουμίνιο, χαλκό και μαγνήσιο. Τα στοιχεία αυτά επιφέρουν σημαντικές αλλαγές στο ρόλο της απόδοσής του.

Ψευδάργυρος (96-98%):

Ο ψευδάργυρος είναι η βάση του κράματος Zamak five. Ταιριάζει καλά με τις τεχνικές χύτευσης λόγω των χαμηλών σημείων τήξης του. Επιλέξτε ψευδάργυρο που είναι 99,99% καθαρός. Αυτό συμβαίνει επειδή οι προσμίξεις στα κράματα επηρεάζουν τις μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων.

Για παράδειγμα, ο μόλυβδος (πάνω από 0,003%) ή το κάδμιο (πάνω από 0,002%) μπορεί να αποδυναμώσει ή να προκαλέσει ρωγμές στα εξαρτήματα. Επίσης, η καθαρή κατάσταση του ψευδαργύρου αντιστέκεται καλά στη διάβρωση.

Αλουμίνιο (3,5-4,3%):

Η συμβολή του αλουμινίου στο Zamak 5 είναι η ενίσχυσή του μέσω της βελτίωσης της μικροδομής του. Κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης, το αλουμίνιο σχηματίζει μεσομεταλλικές φάσεις. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της δομής και της αντοχής.

Για παράδειγμα, στη συγκεκριμένη εικόνα, το στερεό διάλυμα δείχνει ότι το πλούσιο σε ψευδάργυρο τμήμα στερεοποιείται στους 381°C. Εν τω μεταξύ, η πλούσια σε Al φάση σχηματίζεται όταν φτάσει στους 277°C.

Η φάση υπαγορεύει σκόπιμα σκληρές και όλκιμες περιοχές. Αυτό συμβαίνει επειδή η προσθήκη αλουμινίου κάτω από 3,5% προκαλεί ρωγμές, ή όταν υπερβαίνει το 4,5%, αυξάνει την ευθραυστότητα και είναι πιο πιθανό να σπάσει.

Μαγνήσιο (0,03-0,08%):

Η περιεκτικότητα σε μαγνήσιο στο Zamak five μπλοκάρει τις προσμίξεις στα όρια των κόκκων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχει καταστεί ικανό να αποφύγει ενδοκοκκώδης διάβρωση. Επίσης, η προσθήκη του καθιστά τη ρευστότητα του κράματος πολύ καλύτερη, γεμίζοντας ομοιόμορφα το καλούπι κατά τη χύτευση.

Οι υπερβολικές ποσότητες μαγνησίου δεν είναι καλές για τη χύτευση σε καυτό θάλαμο (στους 385°C). Λόγω της οξείδωσής του, εμφανίζονται σκούρες κηλίδες στις επιφάνειες. Χρειάζεται κατά κάποιο τρόπο πολύ αυστηρός έλεγχος κατά τη λειτουργία.

Χαλκός (0,75-1,25%):

Ο χαλκός στο κράμα Zamak 5 ενισχύει την ικανότητά του. Μπορούν να αντέξουν υψηλές θερμοκρασίες. Συγκεκριμένα, όταν είναι περίπου 150°C. Η δομή του κράματος σταθεροποιείται. Αυτό, επομένως, αυξάνει την αντοχή του σε ερπυσμό σε σύγκριση με τον ψευδάργυρο χωρίς χαλκό.

Ο χαλκός συμβάλλει επίσης στη διατήρηση των μηχανικών ιδιοτήτων του κράματος. Επιβραδύνει τη γήρανσή του, που διαρκεί περισσότερο από 10 χρόνια.

Επίσης, η υπερβολική χρήση χαλκού πάνω από 1,25% οδηγεί σε ευθραυστότητα, ενώ η μειωμένη ποσότητα προκαλεί επιμήκυνση έως 30% αντίστροφα.

Φυσικές ιδιότητες του Zamak 5

Πυκνότητα:

Η αντοχή σε εφελκυσμό στο Zamak 5 είναι 6,7 g/cm³. Η πυκνότητά του επηρεάζει το βάρος του, καθιστώντας το κατά 15% ελαφρύτερη επιλογή από τον χάλυβα (7,85 g/cm³). Σε σύγκριση με το κράμα αλουμινίου (2,7 g/cm³), είναι, ωστόσο, κατά 60% βαρύτερο.

Σημείο τήξης:

Το κράμα Zamak 5 περιέχει βασικά χαμηλότερα σημεία τήξης που κυμαίνονται μεταξύ 380°C και 385°C. Έτσι, ως αποτέλεσμα, καταναλώνουν επίσης 25% λιγότερη ενέργεια από αυτά του αλουμινίου.

Επιπλέον, κατά τη διαδικασία χύτευσης, το περιεχόμενο Zamak 5 στερεοποιείται πολύ γρήγορα, εντός 0,8 δευτερολέπτων. Αυτό βοηθά εναλλακτικά στην ολοκλήρωση ενός κύκλου σε περίπου 20 δευτερόλεπτα.

Αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή απόδοσης, επιμήκυνση:

Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι περίπου 330 Mpa στο Zamak 5. Επίσης, έχει όριο διαρροής 220 mpa. Το κράμα, ωστόσο, μπορεί να τεντωθεί μέχρι 7-10% πριν σπάσει.

Επιπλέον, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται σε θερμοκρασίες 150°C ή υψηλότερες. Αυτό οφείλεται στη θερμική του μαλάκυνση ή στις μικροδομικές αλλαγές.

Η καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης στην εικόνα δείχνει γραμμικές ελαστικές περιοχές. Δηλαδή περίπου 220 MPa. Επίσης, ακολουθεί πλαστική παραμόρφωση.

Η αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό γύρω από το 15% συμβαίνει λόγω του μικρότερου μεγέθους κόκκων (0,02 mm). Εμποδίζει την κίνηση των εξαρθρώσεων.

Μηχανικές ιδιότητες του Zamak 5

Σκληρότητα:

Ο βαθμός Zamak 5 έχει 91 hb ( σκληρότητα Brinell). Η συμπίεση μιας χαλύβδινης σφαίρας 10 mm με δύναμη 295 N βοηθάει στη λήψη αυτής της μέτρησης. Η διαδικασία αυτή διαρκεί 15 δευτερόλεπτα, αφήνοντας ένα βαθούλωμα 3,2 mm.

Η επιφάνεια διαθέτει σκληρότητα για την αποφυγή γρατζουνιών. Αυτό καθιστά το κράμα κατάλληλο για αντικείμενα όπως διακοσμητικά ή λαβές πορτών.

Αντοχή σε κρούση:

Αντοχή σε κρούση Charpy του βαθμού Zamak 5. Αυτό μπορεί να είναι 53 J σε 20. Αυτό, ωστόσο, πέφτει στα 35 J όταν η ολκιμότητα μειώνεται στους -20°C.

Η ανθεκτικότητα του βαθμού έχει σημασία κάθε φορά που υπάρχει ανάγκη παραγωγής εξαρτημάτων που εκτίθενται σε κραδασμούς.

Αντοχή σε κόπωση:

Με το Zamak 5 μπορείτε να διαχειριστείτε κυκλικές καταπονήσεις έως και 100 Mpa για την ολοκλήρωση 1 εκατομμυρίου κύκλων. Ωστόσο, το αποτέλεσμα μιας τραχιάς επιφάνειας (Ra > 1,6 μm) ή αιχμηρών ακμών επηρεάζει το όριο και το οδηγεί στα 70 Mpa. Ανταγωνιζόμενο τους συνεχείς κραδασμούς, το zamak5 ταιριάζει στον εξοπλισμό των πλυντηρίων ρούχων.

Πλεονεκτήματα του κράματος Zamak 5

Υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος

Υπάρχει λόγος αντοχής προς βάρος 49 Mpa σε ένα κράμα ψευδαργύρου αλουμινίου, Zamak 5. Έχει καλή αντοχή σε εφελκυσμό και πυκνότητα. Αυτό είναι πολύ υψηλότερο (30%) από την ποιότητα αλουμινίου A380 και περίπου 50% πιο ελαφρύ από το χαλκό C93200.

Επιπλέον, η αντοχή σε κρούση του κράματος Zamak 5 53 J χτυπάει το αλουμίνιο A380 (40 J) και το ZA-12 (45 J). Αυτός είναι ο λόγος για την καταλληλότητα αυτού του τύπου σε ελαφρύτερα και υψηλής αντοχής εξαρτήματα. Αυτά μπορεί να είναι τα περιβλήματα τρυπανιών και τα πεντάλ ποδηλάτων.

Καλή αντίσταση στη διάβρωση

Η έκθεση σε υγρασία (85% RH) ή σε αλμυρό περιβάλλον μπορεί να οδηγήσει σε σκουριά στα εξαρτήματα. Για την περίπτωση αυτή, οι χημικές συνθέσεις (0,08% μαγνήσιο) αποφεύγουν τη σκουριά.

Αυτό το μέταλλο επιβιώνει σε δοκιμές ψεκασμού αλατιού για περίπου 500 ώρες και εκπληκτικά παρουσιάζει πιθανότητες διάβρωσης της επιφάνειας μικρότερες από 0,1 mm.

Αυτού του είδους οι ποιότητες λειτουργούν συνήθως καλά για την αντίσταση στη διάβρωση σε ναυτικό υλικό. Για παράδειγμα, μπορεί να σταματήσει τη διάβρωση χωρίς επιστρώσεις σε μέρη όπως οι τάπες σκαφών και οι μεντεσέδες καταστρώματος.

Εξαιρετική χυτευσιμότητα

Το Zamak 5 γεμίζει το καλούπι με ρευστότητα 95%. Προσφέρει εξαιρετική χυτευσιμότητα, όντας ένα κράμα που δημιουργεί περίπλοκα σχήματα. Για παράδειγμα, μπορεί να σχεδιάσει γρανάζια ρολογιών προσθέτοντας δόντια 0,5 mm ή έναν μεντεσέ φορητού υπολογιστή.

Οι χύτευση παράγει εξαρτήματα με πολύ παχύτερα τοιχώματα, οπότε χρειάζονται λιγότερο χρόνο για ψύξη. Αυτό μειώνει επίσης το κόστος παραγωγής έως και 40%, σε αντίθεση με τον ορείχαλκο που κατεργάζεται με CNC.

Υψηλή ολκιμότητα

Χωρίς να σπάσει, ένα κράμα Zamak 5 είναι ελαστικό, περίπου 7-10%. Η υψηλή ολκιμότητά του επιτρέπει την ψυχρή διαμόρφωση. Αυτό είναι απαραίτητο για τους αγκώνες υδραυλικών εγκαταστάσεων ή τους ηλεκτρικούς συνδέσμους για την αποφυγή ρωγμών. Αυτού του είδους η κατεργασιμότητα βοηθά σε δευτερεύουσες εργασίες (σπείρωμα ή διάτρηση).

Εφαρμογές του Zamak 5

Βιομηχανία αυτοκινήτων

Το κράμα Zamak 5 κατασκευάζει εξαρτήματα αυτοκινήτων. Αυτό περιλαμβάνει ακροφύσια εγχυτήρων, περιβλήματα αισθητήρων και βραχίονες κιβωτίου ταχυτήτων.

Παρέχει σταθερότητα διαστάσεων (ανοχή) έως ±0,05 mm σε μέρη όπως οι βάσεις του κινητήρα. Έτσι ώστε να εφαρμόζουν τέλεια, ανταγωνιζόμενα τους υψηλότερους κραδασμούς.

Αεροδιαστημική βιομηχανία

Λόγω των μηχανικών χαρακτηριστικών του Zamak 5, οι κατασκευαστές κατασκευάζουν μη κρίσιμα εξαρτήματα, όπως πλαίσια φώτων καμπίνας ή πτερύγια εξαερισμού. Ωστόσο, περιορίζει τη χρήση του κάτω από θερμοκρασίες 150°C.

Κατασκευαστική βιομηχανία

Οι κατασκευαστικοί κλάδοι χρησιμοποιούν το Zamak 5 για την κατασκευή χερουλιών πόρτας, κλειδαριών παραθύρων ή ακόμη και στηριγμάτων στέγης. Επωφελούνται από την ωραία, γυαλιστερή εμφάνισή του.

Τα δακτυλικά αποτυπώματα και το αμαύρωμα μπορούν να βλάψουν την εμφάνιση των λαβών της βρύσης, γι' αυτό ακριβώς πρέπει να εφαρμόσετε επιστρώσεις χρωμίου.

Βιομηχανία καταναλωτικών αγαθών

Το Zamak 5 είναι ένας βαθμός υψηλής αντοχής. Αυτό μπορεί να διαμορφώσει βάσεις φακών φωτογραφικών μηχανών, μπλέντερ, βάσεις και ρυθμιστές φερμουάρ. Επίσης, έχει καλή συγκολλησιμότητα.

Αυτό σημαίνει ότι οι τύποι λέιζερ μπορούν να εργαστούν σε εξαρτήματα όπως οι ραφές σε πλαίσια smartphone με ταχύτητα 200 mm/min. Αυτός είναι ο λόγος για το μειωμένο κόστος συναρμολόγησης.

Διαφορά μεταξύ Zamak 5 και Zamak 3

1. Σύγκριση της χημικής σύνθεσης:

Η βασική διαφορά είναι ότι το Zamak 5 περιέχει χαλκό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυξάνει την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.

Εν τω μεταξύ, το Zamak 3 έχει πολύ λίγο χαλκό. Ωστόσο, είναι για βελτιωμένη χυτευσιμότητα και αντοχή στη διάβρωση σε περιβάλλοντα όπως το υγρό.

2. Σύγκριση της μηχανικής σύνθεσης:

Το Zamak 5 έχει καλύτερη και υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα. Έτσι, αυτά πηγαίνουν καλά για την κατασκευή εξαρτημάτων που φέρουν φορτίο.

Αντίθετα, υπάρχει μεγαλύτερη ολκιμότητα στο κράμα Zamak 3. Υποστηρίζει πολύπλοκες και δύσκολες κάμψεις.

Σύγκριση εφαρμογών

Το Zamak ταιριάζει σε μέρη στα οποία είναι απαραίτητη η σταθερότητα των διαστάσεων. Για παράδειγμα, βραχίονες κινητήρων αυτοκινήτων και βιομηχανικά σώματα βαλβίδων.

Κράμα χύτευσης χαμηλού κόστους, το Zamak Three κατασκευάζει εξαρτήματα με λεία επιφάνεια. Όπως παιχνίδια ή διακοσμητικές βάσεις λαμπτήρων.

Παράγοντες επιλογής:

• Δύναμη έναντι κόστους: Το Zamak είναι περίπου 12% πιο ακριβό από το Zamak 3. Ωστόσο, διαρκεί έως και 50% σε σκληρά περιβάλλοντα.
• Αντοχή στη διάβρωση: Zamak 3 προσφέρει καλύτερη αντοχή στη διάβρωση και είναι ιδανική για βρύσες σε παράκτιες περιοχές. Εν τω μεταξύ, το zamak 5 παρέχει καλή αντοχή στη φθορά σε μέρη όπως κατεργασμένα γρανάζια.
• Τύπος φορτίου: Η παρουσία υψηλότερης σκληρότητας στο Zamak 5 του επιτρέπει να ανταγωνίζεται δυναμικά φορτία (π.χ. γρανάζια, εξαρτήματα αντλιών). Το Zamak 3 λειτουργεί καλά για στατικά στοιχεία όπως διακοσμητικά στοιχεία.
• Φινίρισμα επιφάνειας: Zamak 3 δίνει ένα πολύ ελκυστικό και γυαλισμένο φινίρισμα, το οποίο ανταποκρίνεται στις ανάγκες των κούμπωμα κοσμήματος. Εν τω μεταξύ, το zamak 5 χρειάζεται πρόσθετη επίστρωση επίστρωσης για να αποκτήσει αισθητική εμφάνιση.
• Κανονιστική συμμόρφωση: Zamak 5 πληροί τον κανόνα ASTM B240 για την αυτοκινητοβιομηχανία. Κατασκευάζει ανθεκτικά στη θερμότητα εξαρτήματα. Το Zamak 3 ακολουθεί το πρότυπο iso 301 που εργάζεται για προϊόντα ευαίσθητα στο κόστος.

Διαδικασία κατασκευής του Zamak 5

Διαδικασία χύτευσης

Η χύτευση σε καυτό θάλαμο λειτουργεί καλά με κράματα ψευδαργύρου-αλουμινίου, οπότε το Zamak five μπορεί να χυθεί σε αυτό. Έχει χαμηλά σημεία τήξης και μπορεί να θερμανθεί στους 400°C για βέλτιστη ρευστότητα.

Το λιωμένο κράμα εγχέεται στην κοιλότητα του καλουπιού από χάλυβα. Οι κατασκευαστές εφαρμόζουν πίεση 1000 έως 3000 bar. Παίρνει στερεή μορφή σε λίγα δευτερόλεπτα, περιέχοντας στενές ανοχές.

Αυτή η τεχνική μπορεί να λειτουργήσει για μεγαλύτερη παραγωγή, επιτυγχάνοντας λεία επιφάνεια (1,6 μm). Επίσης, μειώνει τις ανάγκες μετεπεξεργασίας.

Η χύτευση ψευδαργύρου είναι μια πολύ προσιτή μέθοδος κατασκευής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο επιλέγεται από τις περισσότερες πλατφόρμες μαζικής παραγωγής. Αυτό περιλαμβάνει υποστηρίγματα αυτοκινήτων ή περιβλήματα καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών.

Παράμετροι διαδικασίας

Οι σημαντικές παράμετροι είναι:

• Πίεση έγχυσης (700-1000 bar). Αποτρέπει τα ελαττώματα,
• Θερμοκρασία μήτρας (150-200°C) για την αποφυγή πρόωρης ψύξης
• Οι ρυθμοί ψύξης (50°C/s) υποστηρίζουν εκλεπτυσμένο μέγεθος κόκκων (0,02 mm).

Η προσαρμογή αυτών των βημάτων είναι σημαντική για την επίτευξη πραγματικών αποτελεσμάτων εξόδου. Αυξάνει τις μηχανικές ιδιότητες, όπως η αντοχή σε εφελκυσμό.

Αυτές οι παράμετροι αποτρέπουν επίσης τις μεταβλητές παραλλαγών στα μέρη. Τα κατάλληλα συστήματα ψύξης μειώνουν τα εσωτερικά ελαττώματα και βελτιώνουν την αντοχή στην κόπωση.

Κατεργασία και φινίρισμα

Η ποιότητα Zamak 5 μπορεί να κατεργαστεί σε ταχύτητες κοπής 150m/min. Οι ταχύτητες πρόωσης κυμαίνονται γύρω στα 0,1 mm/περιστροφή. Αυτό εξαρτάται από το εργαλείο καρβιδίου.

Τα κανάλια ψύξης με βάση το νερό απομακρύνουν την υπερβολική θερμότητα. Αυτό εναλλακτικά υποστηρίζει σπείρωμα ή αυλάκωση υψηλής ακρίβειας.

Η κατασκευή εξαρτημάτων με φινίρισμα υψηλής ποιότητας είναι ένα από τα πιο απαιτούμενα βήματα. Μετά το ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, τα εξαρτήματα θα αντισταθούν καλύτερα στη διάβρωση.

Σε διάφορες επιλογές φινιρίσματος, οι κατασκευαστές εφαρμόζουν βαφή πούδρας σε αρχιτεκτονικό υλικό για να προσθέσουν ένα ανθεκτικό φινίρισμα. Εν τω μεταξύ, οι επιστρώσεις χρώματος προσκολλώνται τέλεια σε διακοσμητικά αντικείμενα όπως οι βάσεις φωτιστικών.

Όλα τα παραπάνω, όσον αφορά τον περιβαλλοντικό αντίκτυπο, είναι πολύ πιο σημαντικά. Έτσι, υιοθετήστε πρακτικές φιλικές προς το περιβάλλον. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συστήματα νερού κλειστού κυκλώματος για την εφαρμογή στρώσεων σκόνης.

Συμπέρασμα:

Το Zamak 5 είναι ένα μέταλλο με βάση τον ψευδάργυρο. Περιέχει πολλά στοιχεία όπως αλουμίνιο, μαγνήσιο και χαλκό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχουν καλύτερη αναλογία αντοχής προς βάρος, αντοχή στη διάβρωση και εξαιρετική χυτευσιμότητα. Χρησιμοποιείτε τεχνικές χύτευσης υπό πίεση για να ικανοποιήσετε τις απαιτήσεις μαζικής παραγωγής. Είναι οικονομικά αποδοτικό και υπερτερεί έναντι εναλλακτικών λύσεων όπως το Zamak 3 ή το αλουμίνιο.