Zamak 5 kuuluu sinkkiseosluokkaan. Zamak 5 on sinkkiseos, jossa on 3,5-4,3% alumiinia, 0,03-0,08% magnesiumia ja 0,75-1,25% kuparia. Sen vetolujuus on 330 MPa, tiheys 6,7 g/cm³ ja sulamispiste 380-385°C. Sitä käytetään lujien osien painevaluun autoteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä kulutustavaroissa.

Tässä artikkelissa kerrotaan sen valuprosessista, fysikaalisista, mekaanisista ja kemiallisista ominaisuuksista sekä tärkeimmistä eduista.

Zamakin koostumus ja ominaisuudet 5

Zamakin kemiallinen koostumus 5

Zamak 5 on sinkkipohjainen seos, joka koostuu neljästä elementistä. Eli sinkistä, alumiinista, kuparista ja magnesiumista. Nämä elementit tuovat merkittäviä muutoksia sen suorituskykyyn.

Sinkki (96-98%):

Sinkki on Zamak five -seoksen perusta. Se soveltuu hyvin painevalutekniikoihin, koska sen sulamispisteet ovat alhaiset. Valitse 99,99%-puhdasta sinkkiä. Tämä johtuu siitä, että seoksissa olevat epäpuhtaudet vaikuttavat osien mekaanisiin ominaisuuksiin.

Esimerkiksi lyijy (yli 0,003%) tai kadmium (yli 0,002%) voi heikentää tai halkaista osia. Lisäksi sinkki kestää korroosiota hyvin puhtaana.

Alumiini (3,5-4,3%):

Alumiinin osuus Zamak 5:ssä on sen vahvistaminen parantamalla sen mikrorakennetta. Jähmettymisen aikana alumiini muodostaa metallien välisiä faaseja. Sen seurauksena se hienosäätää rakennetta ja lujuutta.

Esimerkiksi annetussa kuvassa kiinteä liuos osoittaa, että sinkkirikas osa jähmettyy 381 °C:ssa. Samaan aikaan Al-rikas faasi muodostuu, kun se saavuttaa 277 °C:n lämpötilan.

Vaihe sanelee tarkoituksellisesti kovat ja sitkeät alueet. Tämä johtuu siitä, että alumiinin lisääminen alle 3,5%:n aiheuttaa halkeamia, tai kun se ylittää 4,5%:n, se lisää haurautta ja murtuu todennäköisemmin.

Magnesium (0,03-0,08%):

Zamak five:n magnesiumpitoisuus estää epäpuhtaudet raerajoilla. Siksi se on pystynyt välttämään rakeiden välinen korroosio. Lisäksi sen lisääminen parantaa seoksen juoksevuutta ja täyttää muotin tasaisesti valun aikana.

Liian suuri määrä magnesiumia ei ole hyväksi kuumakammiovalussa (385 °C:n lämpötilassa). Hapettumisen vuoksi pinnoille syntyy tummia täpliä. Se vaatii jotenkin erittäin tiukkaa valvontaa käytön aikana.

Kupari (0,75-1,25%):

Zamak 5 -seoksen sisältämä kupari vahvistaa sen kykyä. Ne kestävät korkeita lämpötiloja. Erityisesti kun se on noin 150 °C. Seoksen rakenne vakiintuu. Se lisää siis sen virumiskestävyyttä verrattuna kuparittomaan sinkkiin.

Kupari ylläpitää myös seoksen mekaanisia ominaisuuksia. Se hidastaa sen vanhenemista, joka kestää yli 10 vuotta.

Myös kuparin liiallinen käyttö yli 1,25% johtaa haurauteen, ja pienempi määrä aiheuttaa kuparin haurastumista. venymä 30%:hen asti ja päinvastoin.

Zamakin fysikaaliset ominaisuudet 5

Tiheys:

Zamak 5:n vetolujuus on 6,7 g/cm³. Sen tiheys vaikuttaa sen painoon, joten se on 15% kevyempi vaihtoehto kuin teräs (7,85 g/cm³). Alumiiniseokseen (2,7 g/cm³) verrattuna se on kuitenkin 60% raskaampi.

Sulamispiste:

Zamak 5 -seoksessa on periaatteessa alhaisemmat sulamispisteet, jotka vaihtelevat 380 °C:n ja 385 °C:n välillä. Näin ollen ne kuluttavat myös 25% vähemmän energiaa kuin alumiiniseokset.

Lisäksi valuprosessin aikana Zamak 5:n sisältö jähmettyy hyvin nopeasti, 0,8 sekunnissa. Tämä auttaa vaihtoehtoisesti suorittamaan yhden valujakson noin 20 sekunnissa.

Vetolujuus, myötölujuus, venymä:

Zamak 5:n vetolujuus on noin 330 Mpa. Lisäksi sen myötölujuus on 220 mpa. Seos voi kuitenkin venyä 7-10%:iin asti ennen murtumista.

Lisäksi vetolujuus laskee vähintään 150 °C:n lämpötiloissa. Tämä johtuu sen termisestä pehmenemisestä tai mikrorakenteen muutoksista.

Kuvan jännitys-muodonmuutoskäyrässä on lineaarisia elastisia alueita. Se on noin 220 MPa. Myös plastinen muodonmuutos seuraa sitä.

Vetolujuuden kasvu 15%:n ympärillä johtuu pienemmästä raekokoluokasta (0,02 mm). Se estää dislokaatioiden liikkumisen.

Zamakin mekaaniset ominaisuudet 5

Kovuus:

Zamak 5 -laadun kovuus on 91 hb (Brinellin kovuus). Tämän mittaustuloksen saa painamalla 10 mm:n teräskuulaa 295 N:n voimalla. Prosessi kestää 15 sekuntia ja jättää 3,2 mm:n lommon.

Kovuusominaisuudet pinta estää naarmuja. Tämän ansiosta metalliseos soveltuu esimerkiksi koriste- tai ovenkahvoihin.

Iskunkestävyys:

Zamak 5 -luokan Charpy-iskulujuus. Se voi olla 53 J lämpötilassa 20. Tämä kuitenkin laskee 35 J:iin, kun sitkeys laskee -20 °C:een.

Laadun sitkeydellä on merkitystä aina, kun on tarpeen valmistaa osia, jotka altistuvat tärinälle.

Väsymislujuus:

Zamak 5:n avulla voit käsitellä jopa 100 Mpa:n syklisiä rasituksia 1 miljoonan syklin ajan. Karhea pinta (Ra > 1,6 µm) tai terävät reunat vaikuttavat kuitenkin raja-arvoon ja johtavat sen 70 Mpa:iin. Jatkuvaa tärinää vastaan kilpaileva zamak5 sopii pesukonelaitteisiin.

Zamak 5 -seoksen edut

Korkea lujuus-painosuhde

Sinkki-alumiiniseoksessa, Zamak 5:ssä, on 49 Mpa:n lujuus-painosuhde. Sillä on hyvä vetolujuus ja tiheys. Se on paljon korkeampi (30%) kuin A380-luokan alumiini ja noin 50% kevyempi kuin C93200-kupari.

Tämän lisäksi Zamak 5 -seoksen iskunkestävyys 53 J voittaa A380-alumiinin (40 J) ja ZA-12:n (45 J). Tämä on syy tämän laatuluokan soveltuvuuteen kevyempiin ja lujateknisiin osiin. Tällaisia voivat olla esimerkiksi porakotelot ja polkupyörän polkimet.

Hyvä korroosionkestävyys

Altistuminen kosteudelle (85% RH) tai suolaiselle ympäristölle voi johtaa osien ruostumiseen. Tässä tapauksessa kemialliset koostumukset (0,08% magnesium) estävät ruostumista.

Tämä metalli kestää suolasuihkutestejä noin 500 tuntia, ja yllättävää kyllä, pinnan eroosiomahdollisuudet ovat alle 0,1 mm.

Tällaiset laatuluokat toimivat yleensä hyvin korroosionkestävinä merenkulun laitteistoissa. Se voi esimerkiksi pysäyttää korroosion ilman pinnoitteita sellaisissa osissa kuin veneen kiinnikkeet ja kannen saranat.

Erinomainen valettavuus

Zamak 5 täyttää muotin 95%-juoksevuudella. Se tarjoaa erinomaisen valettavuuden, sillä se on seos, joka luo monimutkaisia muotoja. Sillä voi esimerkiksi suunnitella kellon hammaspyörän lisäämällä 0,5 mm:n hampaat tai kannettavan tietokoneen saranan.

Valukappaleiden seinämät ovat erittäin paksut, joten niiden jäähdytykseen kuluu vähemmän aikaa. Tämä alentaa myös tuotantokustannuksia jopa 40%, toisin kuin CNC-työstetty messinki.

Korkea sitkeys

Ilman rikkoutumista Zamak 5 -seos on venyvää, noin 7-10%. Sen suuri sitkeys mahdollistaa kylmämuovauksen. Sitä tarvitaan putkiston kulmakappaleissa tai sähköliittimissä halkeamien estämiseksi. Tällainen työstettävyys auttaa toissijaisissa toiminnoissa (kierteittäminen tai poraaminen).

Zamak 5:n sovellukset

Autoteollisuus

Zamak 5 -seoksesta valmistetaan autojen osia. Siihen kuuluvat ruiskutussuuttimet, anturikotelot ja vaihteiston kannattimet.

Se antaa jopa ±0,05 mm:n mittatarkkuuden (toleranssin) osissa, kuten moottorin kiinnikkeissä. Näin ne istuvat täydellisesti ja kilpailevat kovimmissakin tärinöissä.

Ilmailu- ja avaruusteollisuus

Zamak 5:n mekaanisten ominaisuuksien vuoksi valmistajat valmistavat muita kuin kriittisiä osia, kuten matkustamon valojen kehyksiä tai tuuletusaukkojen lamelleja. Se rajoittaa kuitenkin sen käyttöä alle 150 °C:n lämpötiloissa.

Rakennusteollisuus

Rakennusala käyttää Zamak 5:tä ovenkahvojen, ikkunalukkojen tai jopa kattokannattimien valmistukseen. Ne hyötyvät sen hienosta, kiillotetusta ulkonäöstä.

Sormenjäljet ja tahra voivat vahingoittaa hanan kahvojen ulkonäköä, ja juuri siksi sinun on käytettävä kromipinnoitteita.

Kulutustavarateollisuus

Zamak 5 on erittäin luja laatu. Sillä voidaan muotoilla kameran linssin kiinnikkeitä, sekoittimia, alustoja ja vetoketjun liukusäätimiä. Sillä on myös hyvä hitsattavuus.

Tämä tarkoittaa, että lasertyypit voivat työstää komponentteja, kuten älypuhelinten runkojen saumoja, 200 mm/min nopeudella. Tämä on syy sen alhaisempiin kokoonpanokustannuksiin.

Zamak 5:n ja Zamak 3:n välinen ero

1. Kemiallisen koostumuksen vertailu:

Suurin ero on, että Zamak 5 sisältää kuparia. Siksi se lisää korkean lämpötilan kestävyyttä.

Samaan aikaan Zamak 3:ssa on hyvin vähän kuparia. Se parantaa kuitenkin valettavuutta ja korroosionkestävyyttä esimerkiksi kosteissa ympäristöissä.

2. Mekaanisen koostumuksen vertailu:

Zamak 5:llä on parempi ja suurempi lujuus ja kovuus. Nämä sopivat siis hyvin kantavien osien valmistukseen.

Sitä vastoin Zamak 3 -seoksessa on suurempi sitkeys. Se kestää monimutkaisia ja vaikeita taivutuksia.

Sovellusten vertailu

Zamak sopii osiin, joissa tarvitaan mittatarkkuutta. Esimerkiksi autojen moottorin kiinnikkeet ja teollisuuden venttiilirungot.

Edullinen painevaluseos, Zamak Three valmistaa sileäpintaisia osia. Kuten leluja tai koristelamppujen jalustoja.

Valintatekijät:

• Vahvuus vs. kustannukset: Zamak on noin 12% kalliimpi kuin Zamak 3. Se kestää kuitenkin jopa 50% vaikeissa olosuhteissa.
• Korroosionkestävyys: Zamak 3 tarjoaa paremman korroosionkestävyyden ja sopii erinomaisesti rannikon hanoihin. Samaan aikaan zamak 5 antaa hyvän kulutuskestävyyden koneistettujen hammaspyörien kaltaisissa osissa.
• Kuormitustyyppi: Zamak 5:n suurempi kovuus mahdollistaa sen käytön dynaamisissa kuormituksissa (esim. hammaspyörät, pumpun osat). Zamak 3 soveltuu hyvin staattisiin kohteisiin, kuten koristeiden koristeluun.
• Pintakäsittely: Zamak 3 antaa erittäin houkuttelevan ja kiillotetun pinnan, joka vastaa korusoljen tarpeita. Samaan aikaan zamak 5 tarvitsee ylimääräisiä pinnoitekerroksia esteettisen ulkonäön aikaansaamiseksi.
• Säädösten noudattaminen: Zamak 5 täyttää autoteollisuuden ASTM B240-säännön. Sillä valmistetaan kuumuutta kestäviä osia. Zamak 3 noudattaa iso 301 -standardia, joka toimii kustannusherkille tuotteille.

Zamakin valmistusprosessi 5

Die Casting prosessi

Kuumakammiovalu toimii hyvin sinkki-alumiiniseosten kanssa, joten Zamak five voidaan valaa sillä. Sen sulamispisteet ovat alhaiset, ja sitä voidaan lämmittää 400 °C:ssa optimaalisen juoksevuuden saavuttamiseksi.

Sula seos ruiskutetaan teräksestä valmistettuun muottipesään. Valmistajat käyttävät 1000-3000 baarin painetta. Se saa kiinteän muodon muutamassa sekunnissa ja sisältää tiukat toleranssit.

Tämä tekniikka voi toimia suuremmassa tuotannossa, jolloin saadaan sileät pinnat (1,6 µm). Se vähentää myös jälkikäsittelyn tarvetta.

Sinkkivalu on erittäin edullinen valmistusmenetelmä. Tämän vuoksi useimmat massatuotantoalustat valitsevat sen. Tämä koskee esimerkiksi autojen kiinnikkeitä tai kulutuselektroniikan koteloita.

Prosessin parametrit

Tärkeät parametrit ovat:

• Ruiskutuspaine (700-1000 bar). Se estää vikoja,
• Muotin lämpötila (150-200 °C) ennenaikaisen jäähtymisen välttämiseksi.
• Jäähdytysnopeudet (50 °C/s) tukevat hienojakoista raekokoa (0,02 mm).

Näiden vaiheiden säätäminen on tärkeää todellisten tulostulosten saamiseksi. Se lisää mekaanisia ominaisuuksia, kuten vetolujuutta.

Nämä parametrit estävät myös osien muunnosmuuttujat. Asianmukaiset jäähdytysjärjestelmät vähentävät sisäisiä vikoja ja parantavat väsymiskestävyyttä.

Koneistus ja viimeistely

Zamak 5 -laatua voidaan työstää leikkausnopeudella 150 m/min. Sen syöttönopeudet vaihtelevat noin 0,1 mm/kierros. Se riippuu kovametallityökalusta.

Vesipohjaiset jäähdytyskanavat poistavat liiallisen lämmön. Se tukee vaihtoehtoisesti erittäin tarkkaa kierteitystä tai uritusta.

Laadukkaasti viimeisteltyjen osien valmistaminen on yksi vaadittavimmista vaiheista. jälkeen galvanointi, osat kestävät korroosiota paremmin.

Valmistajat käyttävät eri viimeistelyvaihtoehtoja jauhemaalausta arkkitehtonisiin laitteistoihin kestävän viimeistelyn lisäämiseksi. Samaan aikaan maalipinnoitteet tarttuvat täydellisesti koriste-esineisiin, kuten lampunjalustoihin.

Kaikki edellä mainitut ympäristövaikutukset ovat paljon tärkeämpiä. Ottakaa siis käyttöön ympäristöystävällisiä käytäntöjä. Esimerkiksi pulverikerrosten levittämisessä voidaan käyttää suljetun kierron vesijärjestelmiä.

Johtopäätökset:

Zamak 5 on sinkkipohjainen metalli. Se sisältää monia alkuaineita, kuten alumiinia, magnesiumia ja kuparia. Siksi niillä on parempi lujuus-painosuhde, korroosionkestävyys ja erinomainen valettavuus. Käytät painevalutekniikkaa massatuotannon vaatimusten täyttämiseksi. Se on kustannustehokasta ja päihittää sellaiset vaihtoehdot kuin Zamak 3 tai alumiini.