Sinkkivalu, sen prosessi, sovellukset ja suunnitteluvinkit

Kun on kyse metalliosien valmistuksesta, sinkkivalu osa on erittäin kysytty vaihtoehto. Siinä käytetään erilaisia seoksia monimutkaisten sinkkimetalliosien valmistukseen. Näillä osilla on vahvat mekaaniset ominaisuudet. Lujuutensa lisäksi näillä osilla on poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet. Siksi niitä käytetään laajalti eri sovelluksissa. Tässä käsitellään näitä sovelluksia yksityiskohtaisesti. Lisäksi käsittelemme yksityiskohtaisesti koko prosessia, suunnitteluvinkkejä, etuja, haittoja ja vaihtoehtoja.

Miten määrittelisit sinkkivalun?

Se on metalliseosvaluprosessi. Ensin sinkkiseos sulaa sulaan tilaan. Seuraavaksi korkea paine pakottaa sulan sinkin muotin onteloon (metallin painevalumuottiin). Tämän jälkeen sinkki saavuttaa muotin muodon. Tämän jälkeen sinkki jäähtyy ja poistuu muotista. Siksi tämä tekniikka soveltuu parhaiten suurten määrien keskisinkkiseoksesta valmistettujen osien valmistukseen. Tätä menetelmää käytetään usein erittäin tarkkojen osien valmistamiseen. Lisäksi sillä voidaan käsitellä erilaisia sinkkiseoksia, kuten Zamak- (zamak 3, zamak 5) ja ZA-sarjaa.

Mitä prosesseja sinkkipuristukseen liittyy?

Seuraavassa on yksityiskohtainen kuvaus sinkkivalukomponenttien valmistusvaiheista.

1. Suunnittelu ja työkalut

Sinkkivalu alkaa suunnitteluvaiheesta. Tähän vaiheeseen voi sisältyä sinkkiseoksesta valmistetun osan suunnittelu ja työkalujen suunnittelu. Insinöörit käyttävät osien ja työkalujen suunnitteluun älykkäitä ohjelmistoja eli CAD- tai CAM-ohjelmia. He lisäävät suunnitelmiin kaikki pienet yksityiskohdat sinkkiseososan tarkkuuden varmistamiseksi. He ottavat huolellisesti huomioon seuraavat osien suunnitteluun liittyvät näkökohdat:

• Luonnoskulma: Insinöörit asettivat vetokulmat 1-3 asteen välille. Se auttaa poistamaan sinkkiseososan muotista.
• Seinämän paksuus: Ne säilyttävät tasaisen seinämäpaksuuden. Ne voivat siis estää vikoja ja mahdollistaa asianmukaisen täytön.
• Kyljykset ja fileet: Insinöörit sisällyttävät suunnitteluunsa kylkiluut ja fileet. Kylkiluut vahvistavat metalliseoskomponenttia. Suikaleet auttavat välttämään teräviä kulmia jännityksen ehkäisemiseksi.

Lisäksi työkalujen suunnittelussa insinöörit tekevät ensin muotin tai muotin. Insinöörit rakentavat sen yleensä korkealaatuisista teräksistä, kuten H13, 8407 ja 1.2344. Muotti koostuu siis kahdesta puoliskosta, eli kansipuoliskosta (kiinnityspuolisko) ja ulosheittomuotista (liikkuva puolisko). Siksi olemme suunnitelleet muotin asianmukaisesti CAD-mallien mukaiseksi. Se takaa, että lopullinen osa on täsmälleen muotin kaltainen.

2. Sulatus ja ruiskutus

Tässä vaiheessa sinkkimateriaali sulatetaan. Tämä tapahtuu yleensä uunissa. Tällöin varmistetaan, että lämpötila on 370-430 °C:n (700-800 °F) välillä. Tämä vaihteluväli auttaa pitämään sinkkimetallin sulassa tilassa. Tämän jälkeen sula sinkki voidaan ruiskuttaa painevalukoneeseen. Koneessa on lyöntimutteri, muotin ontelo ja jäähdytyskammio. Kun sula metalliseos on ruiskutettu koneeseen, lyöntipaine kohdistuu korkeaan paineeseen, joka pakottaa metalliseoksen muotin onteloon. Tämän jälkeen sula sinkki ottaa muotin muodon ja saavuttaa kaikki sen mitat.

3. Jäähdytys ja jähmettyminen

Ruiskutusprosessin jälkeen sula sinkki jäähdytetään jäähdytysjärjestelmällä. Teräsmuotti alkaa jäähdyttää sulaa sinkkiä nopeasti. Tällä jäähdytyksellä on kuitenkin tietyt rajat. Niinpä se kiinnitetään yleensä jäähdytyskanavien avulla. Jäähdytysneste eli vesi pääsee kulkemaan tämän kanavan läpi. Ne auttavat jäähdyttämään sinkkiä. Jäähdytyksen jälkeen sinkki alkaa jähmettyä. Tässä vaiheessa se ottaa muotin mitat. Tämän lisäksi nopea jäähdytys auttaa saamaan hienorakeisia rakenteita, joilla on suuri lujuus. Lisäksi jäähdytysaika riippuu osan koosta ja monimutkaisuudesta. Yksinkertaisemmat mallit jäähtyvät aikaisemmin.

4. Heittäminen ja trimmaus

Sinkkivaluprosessin viimeinen vaihe on sinkkikappaleen poistaminen ja leikkaaminen. Jähmettymisen jälkeen muotti aukeaa. Sitten heittotapit alkavat työntää osaa ulos muotista. Tämä muotti on suunniteltu älykkäästi. Se voi tulla helposti ulos muotin ontelosta aiheuttamatta mitään vahinkoa. Lisäksi jos materiaalia on liikaa, eli leimahdus, se kiinnittyy sinkkiosan reunoille. On tärkeää poistaa se. Tämä onnistuu trimmausprosessilla. Tässä prosessissa voidaan käyttää erilaisia mekaanisia toimintoja, kuten leikkaamista, hiontaa tai viilausta. Kaikki nämä prosessit johtavat hienojen osien valmistukseen.

5. Toissijaiset prosessit

Jotkin osat viimeistellään leikkauksen jälkeen. Mutta muutamat niistä tarvitsevat lisäprosesseja. Ne voivat saada paremman ulkonäön ja tietyt mitat. Esimerkiksi reikien poraaminen, kierteittäminen tai pintojen hiominen. Kun taas jotkin osat saattavat tarvita parempaa ulkonäköä ja lisäominaisuuksia, kuten korroosionkestävyyttä ja toimivuutta, niille voidaan suorittaa maalausprosessi. Lisäksi jotkin sinkkiosat saattavat tarvita kestävää viimeistelyä. Ne kestävät ankaria ympäristöolosuhteita; niille voidaan tehdä jauhemaalausprosessi.

Yleisesti käytetyt sinkkiseokset painevalussa käytettävät sinkkiseokset

Seuraavassa on lueteltu erilaisia sinkkiseoksia. Niillä on erilaisia sovelluksia eri aloilla. Keskustellaan niiden ominaisuuksista, koostumuksesta ja sovelluksista yksityiskohtaisesti.

Zn-seos	Koostumus	Ominaisuudet	Tyypilliset sovellukset
Zamak 3	Zn 96%, Al 4%, Mg 0,03%, Mg 0,03%.	Lujuuden, sitkeyden ja valettavuuden hyvä tasapaino.	Autonosat, laitteistot, sähkökotelot
Zamak 5	Zn 95%, Al 4%, Cu 1%.	Suurempi lujuus ja kovuus, hyvä virumiskestävyys	Hammaspyörät, vivut, pienet mekaaniset osat
Zamak 7	Zn 99,99%, Al 0,05%, Mg 0,01%.	Erinomainen sitkeys ja juoksevuus, korkea puhtaus.	Elektroniset liittimet, tarkkuuskomponentit
Zamak 2	Zn 94%, Al 4%, Cu 3%.	Zamak-seosten korkein lujuus ja kovuus.	Raskaat mekaaniset osat, työkalut
ZA-8	Zn 92%, Al 8%, Cu 1%.	Korkea lujuus ja kovuus, hyvät laakerointiominaisuudet	Laakerit, holkit, pienet koneenosat
ZA-12	Zn 88%, Al 12%, Cu 1%.	Korkea lujuus, kovuus, hyvä valettavuus	Rakenteelliset osat, korkean kuormituksen komponentit
ZA-27	Zn 73%, Al 27%, Cu 2%.	Korkein lujuus ja kovuus, pienempi tiheys	Raskaat sovellukset, suuret koneiden osat

 

Sinkkivalun perustavanlaatuisia suunnitteluvinkkejä

Seuraavassa on muutamia tärkeitä vinkkejä, joiden avulla voit tehdä sinkkivalusta tehokkaampaa ja toimivampaa.

Suunnittelun näkökulma	Perusvihjeitä	Yksinkertaistetut piirustukset
Luonnoskulmat	Sisällytä vetokulmat (tyypillisesti 1-3 astetta).
Seinämän paksuus	Säilytä tasainen seinämän paksuus (0,040-0,120 tuumaa sinkille).
Kylkiluut	Lisää kylkilistoja alueiden vahvistamiseksi lisäämättä kokonaispaksuutta.
Fileet	Käytä terävien kulmien (säde vähintään 0,020 tuumaa) sijasta viiloja.
Alitukset	Minimoi alileikkaukset tai käytä tarvittaessa liukusydämiä.
Pomot	Suunnittele sopivan korkuiset ja halkaisijaltaan sopivat pylväät (suhde 1:1 - 3:1).
Reiät ja urat	Suunnitellaan yhdenmukaisen kokoisiksi ja tasaisin välein (halkaisija vähintään 0,040 tuumaa).
Teksturointi	Lisää tekstuureja tasaisille pinnoille esteettisyyden parantamiseksi.
Toleranssit	Käytä realistisia toleransseja (±0,002 ±0,005 tuumaa).
Erotusviiva	Aseta jakolinja strategisesti.

Sinkkivalun sovellukset

Kuten muitakin prosesseja, myös sinkkivalua käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla. Keskustellaan sen sovelluksista yksityiskohtaisesti.

 

1. Autoteollisuus

Sinkkivalulla on monia sovelluksia autoteollisuudessa. Sitä käytetään tarkkojen ja kestävien osien valmistukseen. Niitä voivat olla esimerkiksi kaasuttimet. Nämä kaasuttimet vaativat suurta mittatarkkuutta ja pintakäsittelyä. Sinkkipainevalu on paras vaihtoehto. Tämän lisäksi jotkin jarruosat tarvitsevat suurta lujuutta ja luotettavuutta. Tässä tapauksessa sinkkipainevalu on siis hyvä vaihtoehto. Lisäksi sinkkipainevalulla on monia sovelluksia sellaisten osien valmistukseen, jotka kestävät rasitusta ja kulumista.

2. Elektroniikkateollisuus

Sinkkivalua on sovellettu elektroniikkateollisuudessa. Sen avulla voidaan valmistaa monimutkaisia ja yksityiskohtaisia osia. Näillä osilla on erinomaiset sähkönjohtavuus- ja suojausominaisuudet. Tämän lisäksi sinkkivalukappaleet ovat kevyempiä. Näin ollen ne ovat lujempia ja kestävämpiä. Lisäksi sähköliittimet vaativat tarkkuutta ja johdonmukaisia muotoja. Tähän sinkkivalukappaleet sopivat erittäin hyvin. Se auttaa myös haihduttamaan lämpöä elektroniikkakomponenteista. Kaiken kaikkiaan se lisää komponentin suorituskykyä ja pitkäikäisyyttä.

3. Kulutustavarat

Tällä alalla sinkkivalu on suhteellisen kustannustehokas ratkaisu. Sillä voidaan lisätä toiminnallisiin osiin esteettisyyttä. Lisäksi se on melko kestävä ja helppokäyttöinen. Niinpä sitä käytetään laajalti räätälöityjen muotojen ja mittojen irtotavaramäärien valmistukseen. Sitä käytetään erilaisten tuotteiden valmistukseen. Niihin kuuluvat yleensä matkalaukut, ovet ja laitteet. Se johtuu niiden lujuudesta ja esteettisestä viimeistelystä.

4. Teollisuuslaitteet

Muiden alojen lisäksi sinkkivalulla on monia sovelluksia teollisuudessa. Sitä käytetään erilaisten komponenttien valmistukseen. Nämä vaativat yleensä suurta tarkkuutta ja lujuutta. Lisäksi ne kestävät hyvin vaikeita ympäristöolosuhteita. Paras esimerkki ovat pumppujen osat. Sinkkivalujen avulla voidaan valmistaa näitä osia. Ne ovat yleensä koteloita ja juoksupyöriä. Lisäksi tätä prosessia käytetään laajalti myös venttiilien, koneiden ja laitteiden valmistukseen.

Mitkä ovat sinkkivalun edut?

Kuten muutkin menetelmät, myös sinkkivalu tarjoaa erilaisia etuja. Keskustellaan niistä yksityiskohtaisesti.

1. Tarkkuus

Tämä tekniikka antaa suuren ulottuvuuden tarkkuuden. Sillä voidaan tuottaa monimutkaisia yksityiskohtia. Tämän lisäksi sinkkivalu soveltuu erinomaisesti sellaisten osien valmistukseen, joissa tarvitaan tiukkoja toleransseja. Sen tarkkuus itsessään todistaa, että lopputuote täyttää varmasti suunnittelun vaatimukset. Se auttaa vähentämään laajoja jälkivaluprosesseja ja koneistusta. Tämän lisäksi se myös minimoi viimeistelyn tarpeen.

2. Lujuus ja kestävyys

Sinkkivalu mahdollistaa eri seosten käytön. Nämä seokset tarvitsevat erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Niihin voi kuulua hyvä iskunkestävyys ja vetolujuus. Tämän lisäksi se tekee sinkkivalukappaleista vahvoja ja kestäviä. Osasta tulee siten entistä paremmin kykenevä kestämään merkittävää mekaanista rasitusta ja kulumista. Siksi sinkkivalua käytetään laajalti sovelluksissa, kuten autoteollisuudessa ja teollisuuslaitteissa.

3. Pinnan viimeistely

Sinkkivalun avulla voidaan valmistaa sileäpintaisia osia. Näin ollen pinnoitus ja viimeistely on todella helppoa. Tämän lisäksi sillä on luontainen pinnanlaatu. Se mahdollistaa siis erilaiset jälkivaluprosessit. Niitä voivat olla maalaus, jauhemaalaus ja galvanointi. Sinkkivalukappaleet takaavat siis esteettisyyden ja korroosionkestävyyden. Tämän lisäksi se tuottaa myös erittäin tarkkoja lopputuotteita.

4. Tehokkuus

Sinkkivalu on tehokas ja luotettava tapa valmistaa metalliosia. Sen tuotantonopeus on korkea, ja koneistusta tarvitaan vain vähän. Lisäksi sillä voidaan valmistaa suuria määriä. Ne soveltuvat siis suurten tuotantosarjojen valmistamiseen. Näin ne vähentävät valmistusaikaa ja kustannuksia.

5. Kustannustehokas

Tämä tekniikka on erittäin taloudellinen verrattuna muihin painevalumenetelmiin. Se antaa itsestään sileän pinnan. Jälkikäsittelyjä ei siis tarvita. Sinkkivalun alkukustannukset ovat kuitenkin melko korkeat, eli työkalujen suunnittelukustannukset. Mutta kun kyseessä on massatuotanto, kustannukset laskevat ja antavat tasaisia tuloksia.

Mitkä ovat sinkkivalun haitat?

Sinkkivalulla on etujen tavoin myös joitakin haittoja. Keskustellaanpa niistä tässä.

1. Kokorajoitukset

Sinkkivalu sopii pieniin tai keskisuuriin tuotantoihin. Jos yrität valmistaa suurikokoisia osia, tässä prosessissa on rajoituksia. Se johtuu yleensä painevalukoneiden ja muottien koosta. Voit siis löytää muita vaihtoehtoja suurten osien valmistamiseen.

2. Korkeat alkukustannukset

Kuten aiemmin on todettu, sinkkivalumenetelmä vaatii erityisiä malleja ja työkaluja. On siis selvää, että sen kustannukset ovat korkeammat kuin muiden tekniikoiden. Tämä tekee siitä vähemmän käyttökelpoisen pientuotannossa. Sitä voidaan kuitenkin käyttää suurten tuotantomäärien tuottamiseen johdonmukaisin mallein.

3. Lämmönjohtavuus

Sinkkiseokset ovat parempia lämmönjohtimia kuin muut metallit. Lämpöä on siis vaikea käsitellä prosessin aikana. Muotti on siis suunniteltava huolellisesti. Tämän lisäksi sinun on myös lisättävä asianmukaisia jäähdytysstrategioita vikojen välttämiseksi.

Mitä vaihtoehtoja sinkkivalulle on tarjolla?

Vertailemalla sinkkivalun etuja ja haittoja voimme kokeilla eri vaihtoehtoja haluttujen osien valmistamiseksi. Niiden selitys on siis alla olevassa taulukossa.

Vaihtoehtoinen	Materiaali	Edut	Haitat	Sovellukset
Alumiini Die Casting	Alumiiniseokset	Kevyt, korroosionkestävä	Korkeampi sulamispiste	Autojen osat, ilmailu- ja avaruusteollisuuden komponentit
Magnesium Die Casting	Magnesiumseokset	Erittäin kevyt, hyvä lujuus-painosuhde	Kalliimpi materiaali	Viihde-elektroniikka, autoteollisuuden komponentit
Muovin ruiskuvaluprosessi	Kestomuovit	Kevyt, monipuolinen	Pienempi lujuus ja kestävyys	Kulutustavarat, lääkinnälliset laitteet
Hiekkavalu	Erilaiset metallit	Hyvä suurille osille, alhaisemmat työkalukustannukset	Karkea pintakäsittely, alhaisempi tarkkuus	Moottorilohkot, suurten koneiden osat
Sijoitusvalu	Erilaiset metallit	Korkea tarkkuus, erinomainen pintakäsittely	Korkeat kustannukset, pidempi tuotantoaika	Turbiinien lavat, lääketieteelliset implantit
Jauhemetallurgia	Metallit ja metalliseokset	Korkea tarkkuus, minimaalinen hävikki	Pienemmät osat, korkeat työkalukustannukset	Hammaspyörät, laakerit, rakenneosat
Leimaaminen	Metallit	Nopea tuotanto, alhaiset kustannukset	Litteät tai yksinkertaiset muodot, korkeat alkuvaiheen työkalukustannukset	Autoteollisuuden paneelit, elektroniikkakomponentit
Taonta	Metallit	Korkea lujuus, erinomainen kestävyys	Yksinkertaisemmat muodot, suurempi materiaalihukka	Autoteollisuuden, ilmailu- ja avaruusteollisuuden komponentit

Päätelmä

Yhteenvetona voidaan todeta, että sinkkivalu on älykäs tekniikka metalliosien valmistukseen. Sillä on monia sovelluksia monilla teollisuudenaloilla. Tässä menetelmässä sinkkimetalli muuttuu sulaksi ja ruiskutetaan uuniin. Sen jälkeen siihen kohdistuu korkea paine ja se työnnetään muotin onteloon. Sitten se alkaa saada muotin muotoa ja sen annetaan jäähtyä. Jähmettymisen jälkeen sinkkikappale työntyy ulos muotin ontelosta ja tarkistetaan, tarvitseeko se viimeistelyä tai pintakäsittelyä. Tämä on siis varsin yksinkertainen vaihe. Tätä käytetään merkittävästi pienten osien valmistukseen ja suurten tuotantojen palvelemiseen. Sitä käytetään siis laajalti monilla teollisuudenaloilla.

Usein kysytyt kysymykset

Q1. Miten voit verrata sinkkivalua alumiinin painevaluun?

No, molemmat sinkkivalu ja alumiinin painevalukomponentit alkavat metallin sulattamisella, minkä jälkeen se saa muotin muodon. Sinkkivalussa on kuitenkin tarkkuutta ja pintakäsittelyä. Toisaalta alumiiniset painevalukappaleet ovat käyttökelpoisia kevyempiin osiin, joilla on hyvä korroosionkestävyys.

Q2. Voitteko kierrättää painevaletut sinkkiosat?

Ehdottomasti Kyllä, sinkkivaletut osat ovat lämpöjohtavia. Ne voivat siis helposti sulaa tietyissä lämpötiloissa. Ne ovat siis täysin kierrätettäviä ja erittäin hyviä ympäristölle.

Q3. Mitä jälkikäsittelytekniikoita käytetään yleensä sinkkivalettujen osien valmistuksessa?

Niitä on useita. Yleisimpiä jälkikäsittelytekniikoita ovat koneistus, pinnoitus, maalaus ja jauhemaalaus.

Etusivu    Ratkaisu   Tuki    Linkit    Työurat    Blogi    Sivukartta

Tekijänoikeus © 2011-2014 GC Precision Mold kaikki oikeudet pidätetään