Zamak 5 fa parte della categoria delle leghe di zinco. La Zamak 5 è una lega di zinco con 3,5-4,3% di alluminio, 0,03-0,08% di magnesio e 0,75-1,25% di rame. Ha una resistenza alla trazione di 330 MPa, una densità di 6,7 g/cm³ e un punto di fusione di 380-385°C. È utilizzato per la pressofusione di parti ad alta resistenza nei settori automobilistico, aerospaziale e dei beni di consumo.

In questo articolo scopriremo il suo processo di fusione, le proprietà fisiche, meccaniche e chimiche e i suoi principali vantaggi.

Composizione e proprietà della zama 5

Composizione chimica della zama 5

Lega a base di zinco, la Zamak 5 è composta da quattro elementi. Zinco, alluminio, rame e magnesio. Questi elementi apportano cambiamenti significativi nel ruolo delle sue prestazioni.

Zinco (96-98%):

Lo zinco è la base della lega Zamak cinque. Si sposa bene con le tecniche di pressofusione grazie ai suoi bassi punti di fusione. Scegliere zinco puro al 99,99%. Questo perché le impurità presenti nelle leghe influiscono sulle proprietà meccaniche dei pezzi.

Ad esempio, il piombo (oltre 0,003%) o il cadmio (oltre 0,002%) possono indebolire o incrinare i componenti. Inoltre, lo zinco allo stato puro resiste bene alla corrosione.

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

Il contributo dell'alluminio nella Zama 5 è quello di rafforzarla affinando la sua microstruttura. Durante la solidificazione, l'alluminio forma fasi intermetalliche. Di conseguenza, affina la struttura e la resistenza.

Ad esempio, nell'immagine riportata, la soluzione solida mostra che la parte ricca di zinco solidifica a 381°C. Nel frattempo, la fase ricca di Al si forma quando raggiunge i 277°C.

La fase impone di proposito regioni dure e duttili. Questo perché l'aggiunta di alluminio al di sotto di 3,5% provoca cricche o, quando supera 4,5%, aumenta la fragilità ed è più probabile che si fratturi.

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

Il magnesio contenuto in Zamak cinque blocca le impurità ai confini dei grani. Per questo motivo è in grado di evitare corrosione intergranulare. Inoltre, la sua aggiunta rende la fluidità della lega molto migliore, riempiendo lo stampo in modo uniforme durante la colata.

Quantità eccessive di magnesio non sono adatte alla pressofusione a camera calda (a 385°C). A causa della sua ossidazione, si formano macchie scure sulle superfici. In qualche modo è necessario un controllo molto rigoroso durante il funzionamento.

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

Il rame contenuto nella lega Zamak 5 ne rafforza la capacità. Sono in grado di gestire le alte temperature. In particolare, quando la temperatura è di circa 150°C. La struttura della lega si stabilizza. Di conseguenza, aumenta la resistenza allo scorrimento rispetto allo zinco senza rame.

Il rame contribuisce inoltre a mantenere le proprietà meccaniche della lega. Ne rallenta l'invecchiamento, con una durata superiore ai 10 anni.

Inoltre, l'uso eccessivo di rame al di sopra di 1,25% porta a fragilità, mentre la quantità ridotta causa allungamento fino a 30%, viceversa.

Proprietà fisiche della zama 5

Densità:

La resistenza alla trazione dello Zamak 5 è di 6,7 g/cm³. La sua densità influisce sul peso, rendendolo un'opzione più leggera di 15% rispetto all'acciaio (7,85 g/cm³). Rispetto alla lega di alluminio (2,7 g/cm³), è tuttavia più pesante di 60%.

Punto di fusione:

La lega Zamak 5 contiene fondamentalmente punti di fusione più bassi, compresi tra i 380°C e i 385°C. Di conseguenza, consumano anche 25% meno energia di quelle in alluminio.

Inoltre, durante il processo di colata, il contenuto di Zamak 5 si solidifica molto rapidamente, entro 0,8 secondi. Ciò consente di completare un ciclo in circa 20 secondi.

Resistenza alla trazione, resistenza allo snervamento, allungamento:

La resistenza alla trazione dello Zamak 5 è di circa 330 Mpa. Inoltre, ha una resistenza allo snervamento di 220 mpa. La lega, tuttavia, può essere allungata fino a 7-10% prima di rompersi.

Inoltre, la resistenza alla trazione diminuisce a temperature di 150°C o superiori. Ciò è dovuto al rammollimento termico o alle modifiche microstrutturali.

La curva sforzo-deformazione nell'immagine mostra regioni elastiche lineari. Si tratta di circa 220 MPa. Inoltre, la deformazione plastica la segue.

L'aumento della resistenza alla trazione intorno al 15% è dovuto alla minore dimensione dei grani (0,02 mm). Blocca il movimento delle dislocazioni.

Proprietà meccaniche della zama 5

Durezza:

Il grado Zamak 5 ha 91 hb (durezza Brinell). La pressione di una sfera d'acciaio di 10 mm con una forza di 295 N aiuta a ottenere questa misura. Il processo dura 15 secondi e lascia un'impronta di 3,2 mm.

Caratteristiche di durezza della superficie per evitare graffi. Questo rende la lega adatta ad articoli come maniglie decorative o per porte.

Resistenza agli urti:

Resistenza all'urto Charpy della qualità Zamak 5. Può essere di 53 J a 20°C. Tuttavia, questa scende a 35 J quando la duttilità si riduce a -20°C.

La tenacità del grado è importante quando è necessario produrre pezzi esposti a vibrazioni.

Resistenza alla fatica:

Con Zamak 5 è possibile gestire sollecitazioni cicliche fino a 100 Mpa per completare 1 milione di cicli. Tuttavia, il risultato di una superficie ruvida (Ra > 1,6 µm) o di bordi taglienti influisce sul limite e lo porta a 70 Mpa. In grado di contrastare le vibrazioni costanti, lo zamak5 è adatto alle apparecchiature per lavatrici.

Vantaggi della lega Zamak 5

Elevato rapporto resistenza/peso

Una lega di zinco e alluminio, la Zamak 5, ha un rapporto forza-peso di 49 Mpa. Ha una buona resistenza alla trazione e una buona densità. È molto più alto (30%) dell'alluminio A380 e circa 50% più leggero del rame C93200.

Inoltre, la resistenza all'urto della lega Zamak 5, pari a 53 J, batte l'alluminio A380 (40 J) e lo ZA-12 (45 J). Questo è il motivo per cui questo grado è adatto a parti più leggere e ad alta resistenza. Ad esempio, alloggiamenti per trapani e pedali per biciclette.

Buona resistenza alla corrosione

L'esposizione all'umidità (85% RH) o ad ambienti salini può provocare la formazione di ruggine sui componenti. In questo caso, le composizioni chimiche (0,08% magnesio) evitano la ruggine.

Questo metallo sopravvive ai test in nebbia salina per circa 500 ore e sorprendentemente mostra possibilità di erosione superficiale inferiori a 0,1 mm.

Questi tipi di gradi funzionano generalmente bene per resistere alla corrosione della ferramenta marina. Ad esempio, può bloccare la corrosione senza rivestimenti in parti come le gallocce delle barche e le cerniere del ponte.

Eccellente colabilità

Zamak 5 riempie lo stampo con la fluidità di 95%. Offre un'eccellente colabilità, essendo una lega che crea forme intricate. Ad esempio, si possono progettare ingranaggi di orologi aggiungendo denti di 0,5 mm o una cerniera per laptop.

Le fusioni producono pezzi con pareti molto spesse, che richiedono meno tempo per il raffreddamento. Questo riduce anche i costi di produzione fino a 40%, rispetto all'ottone lavorato a CNC.

Alta duttilità

Senza rompersi, la lega Zamak 5 è estensibile, circa 7-10%. La sua elevata duttilità consente la formatura a freddo. Ciò è necessario per i gomiti idraulici o i connettori elettrici, per evitare crepe. Questo tipo di lavorabilità favorisce le operazioni secondarie (filettatura o foratura).

Applicazioni di Zamak 5

Industria automobilistica

La lega Zamak 5 produce componenti automobilistici. Tra questi, gli ugelli degli iniettori, gli alloggiamenti dei sensori e le staffe della trasmissione.

Offre stabilità dimensionale (tolleranza) fino a ±0,05 mm in parti come i supporti motore. In questo modo, si adattano perfettamente, competendo contro le vibrazioni più elevate.

Industria aerospaziale

Grazie alle caratteristiche meccaniche dello Zamak 5, i produttori realizzano parti non critiche come le lunette delle luci dell'abitacolo o le lamelle delle bocchette di ventilazione. Tuttavia, ne limita l'uso al di sotto dei 150°C.

Industria delle costruzioni

I settori dell'edilizia utilizzano Zamak 5 per realizzare maniglie per porte, serrature per finestre e persino staffe per tetti. I vantaggi sono dati dal suo aspetto fine e lucido.

Le impronte digitali e l'appannamento possono danneggiare l'aspetto delle maniglie dei rubinetti, ed è proprio per questo che è necessario applicare rivestimenti cromati.

Industria dei beni di consumo

Zamak 5 è una qualità ad alta resistenza. Può dare forma a supporti per obiettivi di fotocamere, frullatori, basi e cursori per cerniere. Inoltre, ha una buona saldabilità.

Ciò significa che i tipi di laser possono lavorare su componenti come le cuciture dei telai degli smartphone a 200 mm/min. Questo è il motivo della riduzione dei costi di assemblaggio.

Differenza tra Zamak 5 e Zamak 3

1. Confronto della composizione chimica:

La differenza principale è che lo Zamak 5 contiene rame. Per questo motivo aumenta la resistenza alle alte temperature.

Nel frattempo, lo Zamak 3 ha pochissimo rame. Tuttavia, è per migliorare la colabilità e la resistenza alla corrosione in ambienti come quelli umidi.

2. Confronto della composizione meccanica:

La zama 5 ha una resistenza e una durezza migliori e più elevate. Pertanto, si presta bene alla produzione di parti portanti.

Al contrario, la lega Zamak 3 presenta una maggiore duttilità. Supporta curve complesse e difficili.

Confronto tra applicazioni

Zamak è adatto ai componenti in cui è necessaria la stabilità dimensionale. Ad esempio, le staffe dei motori automobilistici e i corpi valvola industriali.

Lega di pressofusione a basso costo, Zamak Three produce parti dalla superficie liscia. Come i giocattoli o le basi decorative delle lampade.

Fattori di selezione:

• Forza vs. Costo: Lo Zamak è circa 12% più costoso dello Zamak 3. Tuttavia, dura fino a 50% in ambienti difficili. Tuttavia, dura fino a 50% in ambienti difficili.
• Resistenza alla corrosione: La zama 3 offre una migliore resistenza alla corrosione ed è ideale per le rubinetterie costiere. La zama 5, invece, offre una buona resistenza all'usura in parti come gli ingranaggi lavorati.
• Tipo di carico: La presenza di una durezza più elevata nella Zama 5 le consente di competere con carichi dinamici (ad esempio, ingranaggi, componenti di pompe). La Zama 3 funziona bene per gli articoli statici come le decorazioni.
• Finitura superficiale: La zama 3 offre una finitura molto attraente e lucida, che soddisfa le esigenze dei fermagli per gioielli. La zama 5, invece, necessita di un ulteriore strato di rivestimento per ottenere un aspetto estetico.
• Conformità normativa: Zamak 5 soddisfa la norma ASTM B240 per il settore automobilistico. Produce parti resistenti al calore. Zamak 3 segue lo standard iso 301 per la lavorazione di prodotti sensibili ai costi.

Processo di produzione della zama 5

Processo di pressofusione

La pressofusione a camera calda funziona bene con le leghe di zinco-alluminio, per cui è possibile fondere lo Zamak cinque. Ha un basso punto di fusione e può riscaldarsi a 400°C per ottenere una fluidità ottimale.

La lega fusa viene iniettata nella cavità dello stampo in acciaio. I produttori applicano una pressione da 1000 a 3000 bar. In pochi secondi assume una forma solida, con tolleranze strette.

Questa tecnica può funzionare per produzioni più grandi, ottenendo superfici lisce (1,6 µm). Inoltre, riduce le esigenze di post-elaborazione.

La colata di zinco è un metodo di produzione molto conveniente. Per questo motivo viene scelto dalla maggior parte delle piattaforme produttive di massa. Tra queste, le staffe per auto o gli alloggiamenti per l'elettronica di consumo.

Parametri di processo

I parametri importanti sono:

• Pressione di iniezione (700-1000 bar). Previene i difetti,
• Temperatura dello stampo (150-200°C) per evitare un raffreddamento prematuro
• Le velocità di raffreddamento (50°C/s) supportano una granulometria raffinata (0,02 mm).

La regolazione di questi passaggi è importante per ottenere risultati effettivi. Aumenta le proprietà meccaniche come la resistenza alla trazione.

Questi parametri prevengono anche le variabili variabili dei pezzi. Sistemi di raffreddamento adeguati riducono i difetti interni e migliorano la resistenza alla fatica.

Lavorazione e finitura

Il grado Zamak 5 può essere lavorato a velocità di taglio di 150 m/min. Le velocità di avanzamento oscillano intorno a 0,1 mm/giro. Ciò dipende dall'utensile in metallo duro.

I canali di raffreddamento a base d'acqua eliminano il calore eccessivo. In alternativa, supportano una filettatura o una scanalatura estremamente precisa.

Realizzare pezzi con una finitura di alta qualità è una delle fasi più richieste. Dopo galvanica, le parti resisteranno meglio alla corrosione.

In varie opzioni di finitura, i produttori applicano la verniciatura a polvere alla ferramenta architettonica per aggiungere una finitura durevole. Nel frattempo, i rivestimenti di vernice aderiscono perfettamente a elementi decorativi come le basi delle lampade.

Tutto ciò che riguarda l'impatto ambientale è molto più importante. Quindi, adottare pratiche eco-compatibili. Ad esempio, per applicare gli strati di polvere si possono utilizzare sistemi di acqua a circuito chiuso.

Conclusione:

Lo zama 5 è un metallo a base di zinco. Contiene molti elementi come alluminio, magnesio e rame. Per questo motivo ha un miglior rapporto forza-peso, resistenza alla corrosione ed eccellente colabilità. Si utilizzano tecniche di pressofusione per soddisfare le richieste di produzione di massa. È economicamente vantaggioso e supera alternative come lo Zamak 3 o l'alluminio.