Sinkkivaluprosessia käytetään kestävien osien valmistamiseen tarkasti. Valmistajat sulattavat sinkin sulamislämpötilassaan ja panostavat sen muotteihin. Muotti sisältää tuotteen muodon. Se kuuluu mihin tahansa teollisuudenalaan, kuten autoteollisuuteen, teollisuuteen tai elektroniikkaan. Periaatteessa tämä prosessi on ihanteellinen erittäin monimutkaisten osien saamiseksi vähemmällä vaivalla.

Tässä artikkelissa määritellään, mitä sinkkivalu on, mukaan lukien sen eri seokset ja niiden käyttötarkoitukset. Tutustu tämän valutekniikan erityisiin käyttötarkoituksiin, hyötyihin ja haittoihin.

Mitä on sinkkivalu?

Sinkkivalu on valmistusprosessi. Siinä valmistetaan osia, joiden toleranssit ovat tiukat. Ne voivat olla jopa 0,1 mm:n tarkkuudella. Tärkeimmät vaiheet ovat sinkin sulattaminen ja sen valaminen muottiin korkeassa paineessa (1 500-2 500 psi). Tässä vaiheessa neste muuttuu varsinaiseksi muodoksi.

Sinkkivaluseokset

Sinkin ja muiden metallien yhdistelmä muodostaa erilaisia sinkkiseoksia. Nämä ovat erittäin tärkeitä, jotta voidaan valmistaa erottuvia osia, jotka tukevat kutakin teollisuudenalaa. Muiden alkuaineiden lisääminen alentaa seosten sulamislämpötilaa (noin 385 °C). Ne ovat myös kevyempiä, sillä niiden tiheys on 6,6 g/cm³.

ZAMAK 2:

Zamak 2 -seoksessa on 4% alumiinia, 3% kuparia ja 0,1% magnesiumia. Tämän komposiitin vetolujuus on noin 359 MPa. Tästä seoksesta valmistettujen osien kovuus on 91 Brinellin kovuus.

Siksi se sopii kulumista kestäviin osiin, kuten lukkoihin tai hammaspyöriin.

Se sulaa 385 °C:ssa. Kustannukset voivat olla noin 15% korkeammat, koska kuparia on lisätty enemmän.

ZAMAK 3:

Zamak 3 sisältää 96% sinkkiä, 4% alumiinia ja 0,04% magnesiumia. Koska se on yleinen seos, sen vetolujuus on 283 MPa ja Brinellin kovuus 82 MPa. Tämä metalliseos luo erittäin sileitä pintoja, joiden karheus on vähäinen (karheus 1,6 µm).

Voit heittää ne helposti. Niistä valmistetaan useita osia, kuten ovenkahvoja, sähköliittimiä ja kulutustavaroita, koska ne ovat edullisia.

ZAMAK 5:

Zamak 5:ssä on 1% kuparia ja muut Zamak 3:n elementit. Tämä tarkoittaa, että tämän seoksen vetolujuus on 328 MPA. Se on kestänyt menestyksekkäästi yli 50 000 sykliä hammaspyörissä tai teollisuuslaitteissa. Lisäksi seos sulaa varhain 387 °C:seen ja kestää korroosiota paremmin kuin Zamak 3. Lisäksi seos kestää korroosiota paremmin kuin Zamak 3.

ZA-8:

ZA-8 sisältää 8,4% alumiinia, 1% kuparia ja pienen määrän magnesiumia (0,02%). Se kestää jopa 120 °C:n lämpötiloja. Sen vetolujuus on 374 MPa. Voit käyttää tätä metalliseosta moottorikoteloissa ja korkeisiin rasituksiin tai korkeisiin lämpötiloihin joutuvissa sähköisissä kokoonpanoissa.

ACuZinc5:

ACuZinc5 on seos, joka sisältää 5% enemmän kuparia ja 5% alumiinia. Sen vetolujuus on 440 MPa. Kuparin lisäys nostaa sen kovuutta. Se saavuttaa noin 120 Brinellin. Tämä seos sopii osiin, joissa tarvitaan kulutuskestävyyttä. Esimerkiksi raskaaseen käyttöön tarkoitettuihin laakereihin tai hydrauliikkaan.

EZAC (eurooppalainen sinkki-alumiini-kupari):

Tässä seoksessa on vähemmän kuparia, noin 0,5%, mutta se sisältää 2% alumiinia, joten vetolujuus on 310 MPa. Voit käyttää sitä ympäristöystävällisiin osiin. Tämä johtuu siitä, että se voi kuitenkin kestää 1000 tuntia suolasuihkua, riippuen pinnoitteista ja testivaatimuksista. Tämä testi tapahtuu merenkulun laitteille.

ZA-12:

Alumiinipitoisuus on 12% ja kuparipitoisuus 0,6%. Sen vetovoima on 400 MPa. Brinellin kovuus on 110. Tämä sopii rakenneosiin, kuten kuorma-autojen kiinnikkeisiin tai rakennustarvikkeisiin.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Se on saksalainen erikoisseos. Siinä on 1,5% nikkeliä, ja titaani on noin 0,5%. Ne kestävät korkeita lämpötiloja, jotka vaihtelevat 150 °C:n välillä. Siitä valmistetaan ilmailu- ja avaruusalan antureita ja lääketieteellisiä painevaatimuksia ±0,05 mm:n toleranssien saavuttamiseksi.

Sinkin valuprosessi

Muotin luominen ja suunnittelu:

Lopullisten osien mukaan mallit muotoilevat muotin onteloilla ja käyttävät teräsmetalleja. Valaminen edellyttää oikeaa lämpötilaa, ja sen vuoksi siihen sijoitetaan jäähdytyskanavat, joilla niitä voidaan hallita.

Mielenkiintoinen tosiasia on, että suunniteltu muotti (matriisi) voi kestää jopa 500 000 osan massiivisen tuotannon ennen kuin se tarvitsee vaihtoa.

Sulatus ja sinkin ruiskuvaluprosessi:

Metallityöntekijät sulattavat sinkkiseokset niiden sulamislämpötilassa. Tämä sula neste siirtyy sitten kohti muottia. He kaatavat sen siihen korkeassa paineessa 0,1 sekunnissa.

Jäähdytys ja jähmettyminen:

Jäähdytysprosessi auttaa laskemaan muotin lämpötilan 150 °C:een. Jäähdytyskanavat jähmettävät sinkin, mikä kestää yleensä 5-10 sekuntia. Ne myös vastustavat erilaisia vikoja, kuten ilmataskuja.

Heittäminen ja viimeistely:

Ulosheittotapit käyttävät 10-20 tonnin voimaa, joka riittää jähmettyneiden osien työntämiseen ulos. Ulos työnnettävistä osista on leikattava ylimääräinen materiaali pois, joten leikataan enintään 2 mm:n reunat. Lisäksi sinun on levitettävä pinnoitteita niiden pohjan suojaamiseksi ja sileän pinnan saamiseksi.

Sinkkivalukoneiden rooli:

Valutulos riippuu täysin valitusta seoksesta ja koneista. Koneissa käytetään yleensä hydrauliikkaa ruiskutusnopeuden ja -paineen hallintaan. Erityisesti nykyaikaiset koneet toimivat älykkäästi ja voivat suorittaa jokaisen jakson enintään 30 sekunnissa.

Tarkkuuden ja tiukkojen toleranssien merkitys:

Kun osia valmistetaan sinkkivalulla, saavutetaan ±0,1 mm:n toleranssit, jolloin eri osat sopivat täydellisesti toisiinsa. Koska näitä napsautettavia osia tarvitaan elektroniikassa, auton moottoreissa ja lääketieteellisissä laitteissa.

Sinkkiseosten ominaisuudet

Sinkkiseokset ovat hyvin valettavissa, koska niiden juoksevuus on korkea. Tämän vuoksi ne täyttävät monimutkaisia muotoilukappaleita, mikä vaatii vähemmän vaivaa. Lisäksi ne sulavat alhaisemmissa lämpötiloissa, mikä tarkoittaa pienempää energiankulutusta ja pidentää muotin käyttöikää.

Kullakin metalliseoksella on erilaiset ominaisuudet korroosionkestävyyden, vetolujuuden, kovuuden jne. suhteen, kuten taulukosta käy ilmi.

Sinkki vs. alumiini, magnesium, teräs:

• Sinkki vs. alumiini: Sinkki on 40% tiheämpi (6,6 g/cm³ vs. 2,7 g/cm³). Sitä on kuitenkin paljon helpompi työstää ja sen yksityiskohdat ovat terävämpiä.
• Sinkki vs. magnesium: Sinkki kestää korroosiota yleensä paremmin. Se on myös 20% halvempaa tonnia kohti.
• Sinkki vs. teräs: Sinkki painaa vähemmän, noin 15% (6,6 g/cm³ vs. 7,8 g/cm³). Se tarvitsee vähemmän energiaa (60%) sulamiseen.

Sinkkivalun edut

Kustannustehokkuus ja tuotannon tehokkuus

Sinkkivalun edullisuus on yksi sen suurimmista eduista. Tämä johtuu siitä, että ne sulavat alhaisemmissa lämpötiloissa. Se tarkoittaa, että energiaa tarvitaan vähemmän.

Toinen syy on sen yhden muotin kyky. Se pystyy käsittelemään suuria tuotantomääriä ja vähentää työkalukustannuksia. Samoin koneet voivat valmistaa 200 osaa tunnissa, mikä vähentää työvoimakustannuksia.

Erinomainen pintakäsittely ja suunnittelun joustavuus

Sinkkivalu tuottaa osia, joiden laatu on hieno ja pinta sileä. Niissä ei tarvita lisäpinnoitteita viimeistelyä varten.

Niissä on myös riittävästi tilaa logojen, tekstuurien tai jopa 0,5 mm:n kulmien suunnitteluun. Tämä määrittelee esteettiset tarpeet.

Kyky tuottaa monimutkaisia muotoja ja ohuita seiniä

Sinkkivalulla voidaan lisätä monimutkaisiinkin muotoihin erityisiä yksityiskohtia, kuten hammaspyörät, joissa on yli 12 hammasta. Sillä voidaan myös valmistaa osia, joiden seinämät ovat ohuemmat, niinkin pienet kuin 0,8 mm.

Tämä tarkoittaa, että kokoonpanovaiheita tarvitaan vain vähemmän. Näin ollen myös kokonaistuotantoaika lyhenee 30%:n ansiosta.

Kierrätettävyys ja ympäristöhyödyt

Sinkkiä voi käyttää uudelleen, sillä se on kierrätettävissä 95% eikä se menetä laatuaan. Kierrätystekniikat tarvitsevat myös 30% vähemmän energiaa kuin raaka-aineet. Se on ympäristöystävällinen metalli.

Suuren volyymin tuotantokapasiteetti

Sinkkivalu sopii suurempaan tuotantoon. Mikä vaihtoehtoisesti alentaa yksikkökohtaisia kustannuksia. Myös työkalulaitteet ja koneet kestävät pidempään.

Sinkkivalun sovellukset

Autoteollisuus

Sinkkivalu pidentää kiinnikkeen kestävyyttä jopa 200 000 km:iin. Sillä valmistetaan myös polttoainesuuttimia, joissa on tiukat toleranssit, ja jopa lämpötilaa (120 °C) kestäviä vaihteistokoteloita.

Sinkkivalulla valmistetut osat, kuten ovenkahvat ja peilien kotelot, kestävät kovaa säätä eivätkä ruostu.

Elektroniikkateollisuus

Sinkkivaluprosessin avulla valmistetaan monia esineitä. Niitä ovat esimerkiksi liittimet, joiden sähkönjohtavuus on 16,6 MS/m, jäähdytyslevyt (lämmönjohtavuus 113 W/m-K) ja akkukotelo.

Nämä osat, kuten suojakilpi. Tämä johtuu siitä, että ne suojaavat osia sähkömagneettisilta häiriöiltä. Ne kestävät myös 10 000 kytkentäsykliä.

Kuluttajatuotteet

Sinkkivalun kuluttajasovelluksia ovat yli miljoona sykliä kestävät vetoketjut, lukot, joissa on 0,5 mm:n tarkkuustapit, 50 kg:n voimaa kestävät ovenkahvat ja koristelutuotteet.

Teollisuuslaitteet

Zinin painevalu valmistaa hammaspyöriä ja pumppukoteloita, jotka kestävät jopa 500 tuntia suolasuihkua. Myös 2000 psi:n paineita hallitsevat venttiilirungot ja useat mukautetut osat, kuten kuljetinhihnan rullat, käyttävät tätä prosessia.

Kehitteillä olevat sovellukset

Uusiutuva energia käyttää sinkkivalua aurinkopaneelien kehysten ja tuuliturbiinien antureiden valmistukseen. Lääketieteen alalla se valmistaa kirurgisten työkalujen koteloita ja magneettiresonanssikuvauksen työstökomponentteja.

Räätälöidyt osat ja prototyyppien valmistus

Sinkkivalun avulla voit valmistaa monimutkaisia prototyyppejä enintään 2 viikossa. Tämä johtuu prosessin joustavuudesta. Samalla räätälöity autoteollisuuden prototyyppi vähentää kehityskustannuksia (40%) verrattuna teräkseen.

Sinkkivalu vs. muut valmistusmenetelmätSinkki vs. alumiinin painevalu

Alumiini sulaa 660 °C:n lämpötilassa, joten se tarvitsee enemmän energiaa kuin sinkkiseokset. Sinkkiseoksesta valmistetut muotit kestävät pidempään, kun taas alumiiniset muotit voivat kulua loppuun 300 000 käyttökerran jälkeen. Sinkkiosien lujuus on 280 MPa, mutta alumiinin 220 Mpa riippuen sen laadusta.

Alumiinikomponentit ovat kuitenkin 60% kevyempiä. Sinkkivalu sopii hyvin pienikokoisten osien valmistukseen, mutta alumiinista voidaan valmistaa suurempia kokoja, kuten moottorilohkoja.

Sinkki vs. magnesium painevalu

Sinkki on halvempaa kuin magnesium, joka maksaa 25% enemmän tonnilta. Magnesium ei ole sinkkiä raskaampaa, vaan 30% vähemmän. Lisäksi sinkki kestää suolasuihkutestin 5x pidempään.

Ilmailu- ja avaruusteollisuus valitsee magnesiumin sen keveyden vuoksi. Sinkistä taas valmistetaan lähinnä kulutustavaroita, kuten ovenkahvoja kestävyyden vuoksi.

Sinkki vs. muovin ruiskuvaluprosessi

Sinkkiosat saavat valussa vahvempia ominaisuuksia kuin muovi. Ne kestävät jopa 120 °C:n lämpöä ja vääntyvät vähemmän. Muovimuotit ovat halvempia, mutta sinkkimuotit antavat paljon tiukemmat toleranssit.

Voit kierrättää 95%-sinkkituotteita. Muovi ei kuitenkaan ole aina kierrätettävissä ja riippuu myös sen laadusta. Se päätyy usein kaatopaikoille. Sinkkivalussa valmistetaan sähköliittimiä, kun taas valmistajat tekevät muovista lelukoteloita.

Sinkkivalun rajoitukset

Muoviosat ovat kevyitä, koska sinkki tuottaa 3x raskaampia tuotoksia. Siksi se rajoittaa sen käyttöä kevyissä sovelluksissa.

Myös syvästi ohuempi seinämäinen osa ja monimutkainen muotoilu saattavat olla haasteellisia sinkkivalulle. Tämä johtuu siitä, että se voi halkeilla ulosheittojen aikana.

Päätelmä

Sinkkivalu on edullinen prosessi. Valmistajat käyttävät sitä suurten tuotanto-osien valmistukseen, joilla on tarkemmat ominaisuudet ja hieno laatu. Tätä prosessia käyttävät monet teollisuudenalat, joista yleisimpiä ovat autoteollisuus, elektroniikka ja lääkinnälliset laitteet.

Prosessi tarjoaa erittäin joustavia malleja ja tukee suuren volyymin tarpeita. Tee osista edullisempia, tarkempia ja pitkäikäisempiä käyttämällä sinkkivalua seuraavassa suunnittelussasi.