A Zamak 5 a cinkötvözet kategóriába tartozik. A Zamak 5 egy cinkötvözet 3,5-4,3% alumíniummal, 0,03-0,08% magnéziummal és 0,75-1,25% rézzel. Szakítószilárdsága 330 MPa, sűrűsége 6,7 g/cm³, olvadáspontja 380-385°C. Nagy szilárdságú alkatrészek öntésére használják az autóiparban, a repülőgépiparban és a fogyasztási cikkekben.

Ebben a cikkben megismerheti az öntési folyamatot, a fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságokat, valamint a legfontosabb előnyöket.

A Zamak összetétele és tulajdonságai 5

A Zamak 5 kémiai összetétele

A cinkalapú ötvözet, a Zamak 5 négy elemből áll. Ez a cink, az alumínium, a réz és a magnézium. Ezek az elemek jelentős változásokat hoznak a teljesítményének szerepében.

Cink (96-98%):

A Zamak five ötvözet alapanyaga a cink. Alacsony olvadáspontja miatt jól alkalmazható a fröccsöntési technikákhoz. Válasszon 99,99% tisztaságú cinket. Ennek oka, hogy az ötvözetekben lévő szennyeződések befolyásolják az alkatrészek mechanikai tulajdonságait.

Például az ólom (0,003% felett) vagy a kadmium (0,002% felett) meggyengítheti vagy megrepesztheti az alkatrészeket. A cink tiszta állapotában is jól ellenáll a korróziónak.

Alumínium (3,5-4,3%):

Az alumínium hozzájárulása a Zamak 5-ben az, hogy mikroszerkezetének finomításával erősíti azt. A megszilárdulás során az alumínium intermetallikus fázisokat képez. Ennek eredményeként finomítja a szerkezetet és a szilárdságot.

Az adott képen például a szilárd oldat azt mutatja, hogy a cinkben gazdag rész 381 °C-on szilárdul meg. Eközben az Al-ban gazdag fázis 277°C elérésekor alakul ki.

A fázis szándékosan kemény és képlékeny területeket határoz meg. Ez azért van, mert az alumínium hozzáadása 3,5% alatt repedéseket okoz, vagy ha meghaladja a 4,5%-t, akkor növeli a ridegséget és nagyobb a törés valószínűsége.

Magnézium (0,03-0,08%):

A Zamak five magnéziumtartalma blokkolja a szennyeződéseket a szemcsehatárokon. Ezért vált képesnek arra, hogy elkerülje szemcseközi korrózió. Ezenkívül a hozzáadása sokkal jobbá teszi az ötvözet folyékonyságát, és az öntés során egyenletesen kitölti a formát.

A túl nagy mennyiségű magnézium nem jó a forró kamrás (385 °C-os) öntéshez. Oxidációja miatt a felületeken sötét foltok keletkeznek. Valahogy nagyon szigorú ellenőrzést igényel a működés során.

Réz (0,75-1,25%):

A Zamak 5 ötvözetben lévő réz erősíti a képességét. Magas hőmérsékletet is elbírnak. Különösen, ha az 150 °C körüli. Az ötvözet szerkezete stabilizálódik. Ez tehát növeli a kúszásállóságát a rézmentes cinkhez képest.

A réz az ötvözet mechanikai tulajdonságainak fenntartásán is dolgozik. Lassítja az öregedését, több mint 10 évig tart.

Az 1,25% feletti túlzott rézfelhasználás szintén törékenységhez vezet, a csökkentett mennyiség pedig nyúlás 30%-ig fordítva.

A Zamak 5 fizikai tulajdonságai

Sűrűség:

A Zamak 5 szakítószilárdsága 6,7 g/cm³. Sűrűsége befolyásolja a súlyát, így 15% könnyebb opció, mint az acél (7,85 g/cm³). Az alumíniumötvözettel (2,7 g/cm³) összehasonlítva azonban 60%-vel nehezebb.

Olvadáspont:

A Zamak 5 ötvözet alapvetően alacsonyabb olvadáspontokat tartalmaz, amelyek 380 °C és 385 °C között mozognak. Így ennek eredményeképpen 25% kevesebb energiát is fogyasztanak, mint az alumínium ötvözetek.

Az öntési folyamat során a Zamak 5 tartalom nagyon gyorsan, 0,8 másodperc alatt megszilárdul. Ez alternatív módon segít abban, hogy egy ciklusa körülbelül 20 másodperc alatt befejeződjön.

Szakítószilárdság, folyáshatár, nyúlás:

A Zamak 5 körülbelül 330 Mpa szakítószilárdsággal rendelkezik. Emellett 220 mpa folyáshatárral rendelkezik. Az ötvözet azonban a törés előtt 7-10%-ig nyújtható.

Ezenkívül a szakítószilárdság 150 °C vagy annál magasabb hőmérsékleten csökken. Ennek oka a termikus lágyulás vagy a mikroszerkezeti változások.

A képen látható feszültség-alakváltozás görbe lineárisan rugalmas területeket mutat. Ez 220 MPa körül van. Ezt követi a képlékeny alakváltozás is.

A szakítószilárdság növekedése a 15% körül a kisebb szemcseméret (0,02 mm) miatt következik be. Ez gátolja a diszlokációs mozgást.

A Zamak 5 mechanikai tulajdonságai

Keménység:

A Zamak 5 osztály 91 hb ( Brinell-keménység). Egy 10 mm-es acélgolyó 295 N erővel történő megnyomása segít ennek a mérésnek a megállapításában. Ez a folyamat 15 másodpercig tart, és 3,2 mm-es horpadást hagy maga után.

Keménységgel rendelkezik a felület a karcolások megelőzése érdekében. Ez teszi az ötvözetet alkalmassá olyan tárgyakhoz, mint a dekoratív vagy ajtókilincsek.

Ütésállóság:

A Zamak 5 osztály Charpy-ütőszilárdsága. Ez 53 J lehet 20-nál. Ez azonban 35 J-re csökken, amikor a képlékenység -20 °C-ra csökken.

A minőség szívóssága akkor számít, ha olyan alkatrészeket kell gyártani, amelyek rezgésnek vannak kitéve.

Fáradási szilárdság:

A Zamak 5 akár 100 Mpa ciklikus feszültséget is képes kezelni 1 millió ciklus teljesítéséhez. A durva felület (Ra > 1,6 µm) vagy éles élek eredménye azonban befolyásolja a határértéket, és 70 Mpa-ra vezeti azt. Az állandó rezgésekkel szemben a zamak5 a mosógépek berendezéseinek felel meg.

A Zamak 5 ötvözet előnyei

Nagy szilárdság-tömeg arány

Egy cink-alumínium ötvözet, a Zamak 5 49 Mpa szilárdság-tömeg arányú. Jó szakítószilárdsággal és sűrűséggel rendelkezik. Ez sokkal magasabb (30%), mint az A380-as alumíniumminőség, és körülbelül 50%-vel könnyebb, mint a C93200-as réz.

Ezen túlmenően a Zamak 5 ötvözet 53 J ütésállósága veri az A380 alumíniumot (40 J) és a ZA-12-t (45 J). Ez az oka annak, hogy ez az anyagminőség alkalmas könnyebb és nagy szilárdságú alkatrészek gyártására. Ilyenek lehetnek a fúrógépházak és a kerékpárpedálok.

Jó korrózióállóság

A nedvességnek (85% RH) vagy sós környezetnek való kitettség rozsdásodáshoz vezethet az alkatrészeken. Ebben az esetben a kémiai összetétel (0,08% magnézium) megakadályozza a rozsdásodást.

Ez a fém körülbelül 500 órán át bírja a sós permetezéses teszteket, és meglepő módon a felületi erózió esélye kevesebb, mint 0,1 mm.

Az ilyen minőségű anyagok általában jól ellenállnak a korróziónak a tengeri hardvereknél. Például bevonatok nélkül is megállítja a korróziót olyan alkatrészekben, mint a hajócsapok és a fedélzeti zsanérok.

Kiváló önthetőség

A Zamak 5 95% folyékonysággal tölti ki a formát. Kiváló önthetőséget kínál, mivel olyan ötvözet, amely bonyolult formákat hoz létre. Például 0,5 mm-es fogak hozzáadásával óraszerkezetet vagy laptop csuklót alakíthat ki.

Az öntvényekből nagyon vastag falú alkatrészek készülnek, így a hűtés kevesebb időt vesz igénybe. Ez szintén csökkenti a gyártási költségeket, akár 40%-vel, szemben a CNC megmunkált sárgarézzel.

Nagy alakíthatóság

Törés nélkül egy Zamak 5 ötvözet nyújtható, körülbelül 7-10%. Nagy alakíthatósága lehetővé teszi a hidegalakítást. Ez vízvezeték-könyöklőkhöz vagy elektromos csatlakozókhoz szükséges a repedések elkerülése érdekében. Ez a fajta megmunkálhatóság segíti a másodlagos műveleteket (menetvágás vagy fúrás).

A Zamak 5 alkalmazásai

Autóipar

A Zamak 5 ötvözetből autóipari alkatrészek készülnek. Ide tartoznak a befecskendező fúvókák, érzékelőházak és sebességváltó konzolok.

Ez akár ±0,05 mm-es méretstabilitást (tűrést) is biztosít az olyan alkatrészeknél, mint a motortartók. Így azok tökéletesen illeszkednek, a legnagyobb rezgésekkel szemben is versenyeznek.

Repülőgépipar

A Zamak 5 mechanikai tulajdonságai miatt a gyártók olyan nem kritikus alkatrészeket készítenek, mint az utastérvilágítás keretei vagy a szellőzőrácsok. Ez azonban korlátozza a felhasználását 150°C alatti hőmérsékleten.

Építőipar

Az építőipari ágazatok a Zamak 5-öt ajtókilincsek, ablakzárak vagy akár tetőfedő konzolok készítésére használják. Előnyükre válik a finom, polírozott megjelenés.

Az ujjlenyomatok és a szennyeződések károsíthatják a csaptelep fogantyúinak megjelenését, pontosan ezért kell króm bevonatot alkalmazni.

Fogyasztási cikkek ipara

A Zamak 5 egy nagy szilárdságú osztály. Ez alakíthatja a fényképezőgép objektívtartókat, keverőket, talapzatokat és cipzárcsúszókat. Emellett jó hegeszthetőséggel rendelkezik.

Ez azt jelenti, hogy a lézertípusok 200 mm/perc sebességgel dolgozhatnak olyan alkatrészeken, mint például az okostelefonok kereteinek varratai. Ez az oka a csökkentett összeszerelési költségeknek.

Különbség a Zamak 5 és a Zamak 3 között

1. A kémiai összetétel összehasonlítása:

A fő különbség az, hogy a Zamak 5 rezet tartalmaz. Ezért növeli a magas hőmérsékleti ellenállást.

Eközben a Zamak 3 nagyon kevés rezet tartalmaz. Ez azonban a jobb önthetőség és a korrózióállóság érdekében olyan környezetben, mint a nedves.

2. A mechanikai összetétel összehasonlítása:

A Zamak 5 jobb és nagyobb szilárdsággal és keménységgel rendelkezik. Így ezek jól mennek a teherhordó alkatrészek gyártásához.

Ezzel szemben a Zamak 3 ötvözetében nagyobb a képlékenység. Támogatja az összetett és nehéz hajlításokat.

Az alkalmazások összehasonlítása

A Zamak olyan alkatrészekre alkalmas, amelyeknél a méretstabilitás szükséges. Például autóipari motorkonzolok és ipari szeleptestek.

Alacsony költségű nyomásos öntvény, a Zamak Three sima felületű alkatrészeket gyárt. Mint például játékok vagy dekoratív lámpatalpak.

Kiválasztási tényezők:

• Erő vs. költség: A Zamak körülbelül 12%-tel drágább, mint a Zamak 3. Kemény környezetben azonban akár 50%-ig is kitart.
• Korrózióállóság: Zamak 3 jobb korrózióállóságot biztosít, és ideális a tengerparti csaptelepekhez. Eközben a zamak 5 jó kopásállóságot biztosít az olyan alkatrészeknél, mint a megmunkált fogaskerekek.
• Terhelés típusa: A Zamak 5 nagyobb keménysége lehetővé teszi, hogy dinamikus terhelésekkel (pl. fogaskerekek, szivattyúalkatrészek) is versenyképes legyen. A Zamak 3 jól működik statikus elemekhez, például díszítő díszítésekhez.
• Felületkezelés: Zamak 3 nagyon vonzó és polírozott felületet biztosít, amely megfelel az ékszercsatok igényeinek. Eközben a zamak 5 további réteges bevonatot igényel az esztétikus megjelenéshez.
• Szabályozási megfelelés: Zamak 5 megfelel az ASTM B240 autóipari szabálynak. Hőálló alkatrészeket készít. A Zamak 3 követi az iso 301 szabványt, amely költségérzékeny árukra dolgozik.

A Zamak gyártási folyamata 5

Die Casting folyamat

A melegkamrás öntés jól működik a cink-alumínium ötvözetekkel, így a Zamak five is önthető belőle. Alacsony olvadáspontja van, és 400 °C-ra is felmelegíthető az optimális folyékonyság érdekében.

Az olvadt ötvözetet az acélból készült szerszámüregbe fecskendezik. A gyártók 1000 és 3000 bar közötti nyomást alkalmaznak. Néhány másodperc alatt szilárd formát vesz fel, amely szoros tűréseket tartalmaz.

Ez a technika nagyobb gyártás esetén is működhet, sima felületeket (1,6 µm) eredményezve. Emellett csökkenti az utófeldolgozási igényeket.

A cinköntés egy nagyon megfizethető gyártási módszer. Ezért választja a legtöbb tömegtermelő platform. Ide tartoznak az autóipari konzolok vagy a szórakoztatóelektronikai házak.

Folyamat paraméterek

A fontos paraméterek a következők:

• Befecskendezési nyomás (700-1000 bar). Megelőzi a hibákat,
• A szerszám hőmérséklete (150-200°C) az idő előtti lehűlés elkerülése érdekében.
• A hűtési sebesség (50°C/s) támogatja a finomított szemcseméretet (0,02 mm).

Ezeknek a lépéseknek a beállítása fontos a tényleges kimeneti eredmények eléréséhez. Növeli a mechanikai tulajdonságokat, például a szakítószilárdságot.

Ezek a paraméterek megakadályozzák az alkatrészek variánsváltozóit is. A megfelelő hűtőrendszerek csökkentik a belső hibákat és javítják a fáradási ellenállást.

Megmunkálás és befejezés

A Zamak 5 osztály 150 m/perc vágási sebességgel megmunkálható. Az előtolási sebesség 0,1 mm/fordulat körül ingadozik. Ez a keményfém szerszámtól függ.

A vízalapú hűtőcsatornák elvezetik a túlzott hőt. Ez alternatívaként támogatja a rendkívül pontos menetvágást vagy hornyolást.

A kiváló minőségű kivitelű alkatrészek készítése az egyik legmegfelelőbb lépés. A után galvanizálás, az alkatrészek jobban ellenállnak a korróziónak.

A különböző befejező opciókban a gyártók porfestéket alkalmaznak az építészeti hardverekre, hogy tartós felületet adjanak hozzá. Eközben a festékbevonatok tökéletesen megtapadnak a dekorációs elemeken, például a lámpatalpakon.

A fentiek közül a környezeti hatásokkal kapcsolatban sokkal fontosabbak a fentiek. Alkalmazzon tehát környezetbarát gyakorlatokat. Például zártkörű vízrendszereket lehet használni a porrétegek felhordásához.

Következtetés:

A Zamak 5 egy cinkalapú fém. Számos elemet tartalmaz, mint például alumíniumot, magnéziumot és rezet. Ezért jobb a szilárdság/tömeg aránya, a korrózióállósága és a kiváló önthetősége. A tömeggyártási igények kielégítése érdekében nyomásos öntési technikákat alkalmaz. Költséghatékony és felülmúlja az olyan alternatívákat, mint a Zamak 3 vagy az alumínium.