Zamak 5 er en del av kategorien sinklegeringer. Zamak 5 er en sinklegering med 3,5-4,3% aluminium, 0,03-0,08% magnesium og 0,75-1,25% kobber. Den har en strekkfasthet på 330 MPa, en tetthet på 6,7 g/cm³ og et smeltepunkt på 380-385 °C. Det brukes til støping av høyfaste deler i bilindustrien, romfart og forbruksvarer.

I denne artikkelen kan du lese om støpeprosessen, de fysiske, mekaniske og kjemiske egenskapene, samt de viktigste fordelene.

Sammensetning og egenskaper til Zamak 5

Kjemisk sammensetning av Zamak 5

Zamak 5 er en sinkbasert legering som består av fire elementer. Det er sink, aluminium, kobber og magnesium. Disse elementene gir betydelige endringer i ytelsen.

Sink (96-98%):

Sink er basen i Zamak five-legeringen. Den passer godt til støpeteknikker på grunn av sitt lave smeltepunkt. Gå for sink som er 99,99% ren. Dette er fordi urenheter i legeringer påvirker de mekaniske egenskapene til delene.

For eksempel kan bly (over 0,003%) eller kadmium (over 0,002%) svekke eller sprekke deler. Dessuten er sink i ren tilstand svært korrosjonsbestandig.

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

Aluminium bidrar til å styrke Zamak 5 ved å foredle mikrostrukturen. Under størkningen danner aluminium intermetalliske faser. Det forbedrer strukturen og styrken som et resultat.

For eksempel viser bildet at den sinkrike delen av den faste løsningen størkner ved 381 °C. I mellomtiden dannes den Al-rike fasen når den når 277 °C.

Fasen dikterer med vilje harde og duktile regioner. Det er fordi tilsetning av aluminium under 3,5% forårsaker sprekker, eller når den overstiger 4,5%, øker sprøheten og sannsynligheten for brudd.

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

Magnesiuminnholdet i Zamak five blokkerer urenheter ved korngrensene. Det er derfor det har blitt i stand til å unngå intergranulær korrosjon. Tilsetningen gjør også at legeringen flyter mye bedre og fyller formen jevnt under støpingen.

For store mengder magnesium er ikke bra for varmkammerstøping (ved 385 °C). På grunn av oksidasjonen oppstår det mørke flekker på overflatene. Det krever på en eller annen måte svært streng kontroll under drift.

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

Kobber i Zamak 5-legeringen styrker dens evne. De kan håndtere høye temperaturer. Spesielt når den er rundt 150 °C. Legeringsstrukturen stabiliseres. Det øker derfor krympebestandigheten sammenlignet med kobberfri sink.

Kobber bidrar også til å opprettholde legeringens mekaniske egenskaper. Det bremser aldringen, og varer i mer enn 10 år.

Overforbruk av kobber over 1,25% fører også til sprøhet, og den reduserte mengden forårsaker forlengelse opp til 30% og omvendt.

Fysiske egenskaper til Zamak 5

Tetthet:

Zamak 5 har en strekkfasthet på 6,7 g/cm³. Tettheten påvirker vekten, noe som gjør det til et 15% lettere alternativ enn stål (7,85 g/cm³). Sammenlignet med aluminiumslegering (2,7 g/cm³) er det imidlertid 60% tyngre.

Smeltepunkt:

Zamak 5-legeringen har i utgangspunktet lavere smeltepunkter som ligger mellom 380 °C og 385 °C. Derfor bruker de også 25% mindre energi enn aluminiumslegeringer.

I løpet av støpeprosessen størkner Zamak 5-innholdet dessuten svært raskt i løpet av 0,8 sekunder. Det hjelper alternativt til å fullføre en syklus på rundt 20 sekunder.

Strekkfasthet, flytegrense, forlengelse:

Rundt 330 Mpa strekkfasthet er til stede i Zamak 5. Den har også 220 mpa flytegrense. Legeringen kan imidlertid strekkes opp til 7-10% før den går i stykker.

Strekkfastheten synker dessuten ved temperaturer på 150 °C eller høyere. Dette skyldes termisk oppmykning eller mikrostrukturelle endringer.

Spenning-tøyningskurven i bildet viser lineære elastiske områder. Det vil si rundt 220 MPa. Også plastisk deformasjon følger den.

Økningen i strekkfasthet rundt 15% skjer på grunn av mindre kornstørrelse (0,02 mm). Det blokkerer dislokasjonsbevegelse.

Mekaniske egenskaper til Zamak 5

Hardhet:

Zamak 5-kvaliteten har 91 hb (Brinell-hardhet). Denne målingen oppnås ved å trykke på en 10 mm stålkule med en kraft på 295 N. Denne prosessen varer i 15 sekunder og etterlater en 3,2 mm stor bulk.

Overflaten har en hardhet som forhindrer riper. Dette gjør legeringen egnet for gjenstander som dekorative eller dørhåndtak.

Slagfasthet:

Charpy slagfasthet av Zamak 5 klasse. Den kan være 53 J ved 20 °C. Denne faller imidlertid til 35 J når duktiliteten reduseres til -20 °C.

Kvalitetens seighet er viktig når det er behov for å produsere deler som utsettes for vibrasjoner.

Utmattingsstyrke:

Zamak 5 kan håndtere opptil 100 Mpa sykliske påkjenninger i løpet av 1 million sykluser. En ru overflate (Ra > 1,6 µm) eller skarpe kanter påvirker imidlertid grensen og fører den ned til 70 Mpa. Zamak 5 er velegnet til vaskemaskinutstyr som konkurrerer mot konstant vibrasjon.

Fordeler med Zamak 5 Alloy

Høyt forhold mellom styrke og vekt

Sinkaluminiumlegeringen Zamak 5 har et styrke/vekt-forhold på 49 Mpa. Den har god strekkfasthet og tetthet. Det er mye høyere (30%) enn A380-aluminium og rundt 50% lettere enn C93200-kobber.

I tillegg har Zamak 5 en slagfasthet på 53 J, noe som er bedre enn A380-aluminium (40 J) og ZA-12 (45 J). Dette er grunnen til at denne legeringstypen egner seg til lettere og høyfaste deler. Det kan være borehus og sykkelpedaler.

God korrosjonsbestandighet

Eksponering for fuktighet (85% RH) eller saltholdige omgivelser kan føre til rust på delene. I dette tilfellet unngår de kjemiske sammensetningene (0,08% magnesium) rust.

Dette metallet overlever salttåketester i rundt 500 timer og viser overraskende nok en sjanse for overflateerosjon på mindre enn 0,1 mm.

Slike kvaliteter fungerer vanligvis godt for å motstå korrosjon i marin maskinvare. Det kan for eksempel stoppe korrosjon uten belegg i deler som båtklosser og dekkshengsler.

Utmerket støpbarhet

Zamak 5 fyller formen med 95% flyt. Den har utmerket støpbarhet, og er en legering som skaper intrikate former. For eksempel kan den brukes til å designe et klokkeutstyr ved å legge til 0,5 mm tenner eller et hengsel til en bærbar datamaskin.

Støpegods produserer deler med svært tykkere vegger, slik at de trenger kortere tid til avkjøling. Det reduserer også produksjonskostnadene med opptil 40%, i motsetning til CNC-bearbeidet messing.

Høy duktilitet

Uten å gå i stykker er en Zamak 5-legering strekkbar, rundt 7-10%. Den høye duktiliteten muliggjør kaldforming. Det er nødvendig for rørleggerbøyer eller elektriske kontakter for å forhindre sprekker. Denne typen bearbeidbarhet gjør det lettere å utføre sekundære operasjoner (gjenging eller boring).

Bruksområder for Zamak 5

Bilindustrien

Zamak 5-legering lager deler til bilindustrien. Det inkluderer injektordyser, sensorhus og girkassebraketter.

Det gir dimensjonsstabilitet (toleranse) på opptil ±0,05 mm i deler som motorfester. Slik at de passer perfekt og konkurrerer mot de høyeste vibrasjonene.

Luft- og romfartsindustrien

På grunn av de mekaniske egenskapene til Zamak 5 lager produsentene ikke-kritiske deler som innfatninger til kupélys eller lufteluker. Det begrenser imidlertid bruken til temperaturer under 150 °C.

Byggebransjen

Byggebransjen bruker Zamak 5 til å lage dørhåndtak, vinduslåser eller til og med takbeslag. De drar nytte av det fine, polerte utseendet.

Fingeravtrykk og anløp kan skade kranhåndtakets utseende, og det er nettopp derfor du trenger å bruke krombelegg.

Forbruksvarebransjen

Zamak 5 er en høyfast kvalitet. Den kan brukes til å forme kameralinsefester, blendere, baser og glidelåser. Den har også god sveisbarhet.

Det betyr at lasertyper kan arbeide på komponenter som f.eks. sømmer i smarttelefonrammer med en hastighet på 200 mm/min. Det er årsaken til de reduserte monteringskostnadene.

Forskjellen mellom Zamak 5 og Zamak 3

1. Sammenligning av kjemisk sammensetning:

Den største forskjellen er at Zamak 5 inneholder kobber. Dette er grunnen til at det øker motstanden mot høye temperaturer.

Zamak 3 har derimot svært lite kobber. Det er imidlertid for å forbedre støpbarheten og korrosjonsbestandigheten i miljøer som fuktige.

2. Sammenligning av mekanisk sammensetning:

Zamak 5 har en bedre og høyere styrke og hardhet. Så disse går bra for produksjon av bærende deler.

Omvendt er det høyere duktilitet i legeringen av Zamak 3. Den støtter komplekse og vanskelige bøyninger.

Sammenligning av applikasjoner

Zamak passer til deler der det er nødvendig med dimensjonsstabilitet. For eksempel motorfester til bilmotorer og ventilhus til industrien.

Zamak Three er en billig støpegodslegering som produserer deler med glatt overflate. Som leker eller dekorative lampefester.

Utvelgelsesfaktorer:

• Styrke kontra kostnad: Zamak er rundt 12% dyrere enn Zamak 3. Den holder imidlertid opptil 50% i tøffe miljøer.
• Motstand mot korrosjon: Zamak 3 gir bedre korrosjonsbestandighet og er ideell for kystkraner. Zamak 5 gir god slitestyrke i deler som maskinbearbeidede tannhjul.
• Type belastning: Den høyere hardheten i Zamak 5 gjør at den kan konkurrere med dynamiske belastninger (f.eks. tannhjul, pumpekomponenter). Zamak 3 fungerer godt for statiske gjenstander som dekorlister.
• Overflatefinish: Zamak 3 gir en svært attraktiv og polert overflate, noe som oppfyller behovene til smykkelåser. Zamak 5 trenger derimot et ekstra lag med belegg for å gi et estetisk utseende.
• Overholdelse av regelverk: Zamak 5 oppfyller ASTM B240-regelen for bilindustrien. Det gjør varmebestandige deler. Zamak 3 følger iso 301-standarden som arbeider for kostnadsfølsomme varer.

Produksjonsprosessen for Zamak 5

Støpeprosessen

Varmkammerstøping fungerer godt med sink-aluminium-legeringer, så Zamak five kan støpes i den. Den har lave smeltepunkter og kan varmes opp til 400 °C for optimal flytbarhet.

Den smeltede legeringen sprøytes inn i formhulen laget av stål. Produsentene bruker 1000 til 3000 bar trykk. I løpet av noen få sekunder får legeringen fast form, med små toleranser.

Denne teknikken kan brukes i større produksjoner og gir glatte overflater (1,6 µm). Den reduserer også behovet for etterbehandling.

Sinkstøping er en svært rimelig produksjonsmetode. Det er derfor den velges av de fleste masseproduserende plattformer. Det gjelder blant annet braketter til bilindustrien og hus til forbrukerelektronikk.

Prosessparametere

De viktige parameterne er:

• Injeksjonstrykk (700-1000 bar). Det forhindrer defekter,
• Formtemperatur (150-200 °C) for å unngå for tidlig avkjøling
• Kjølehastigheter (50 °C/s) støtter raffinert kornstørrelse (0,02 mm).

Justering av disse trinnene er viktig for å få faktiske resultater. Det øker mekaniske egenskaper som strekkfasthet.

Disse parameterne forhindrer også variasjonsvariabler i delene. Egnede kjølesystemer reduserer innvendige defekter og forbedrer utmattingsmotstanden.

Maskinering og etterbehandling

Zamak 5 kan bearbeides med en skjærehastighet på 150 m/min. Matehastigheten svinger rundt 0,1 mm/omdreining. Det avhenger av hardmetallverktøyet.

Vannbaserte kjølekanaler tar bort overflødig varme. Det støtter alternativt svært nøyaktig gjenging eller rilling.

Å lage deler med høy finish er et av de mest nødvendige trinnene. Etter galvanisering, delene vil motstå korrosjon bedre.

Produsenter bruker pulverlakk på arkitektonisk maskinvare for å gi den en slitesterk finish. I mellomtiden fester malingsbelegg seg perfekt til dekorative gjenstander som lampefester.

Alt det ovennevnte er mye viktigere når det gjelder miljøpåvirkning. Så ta i bruk miljøvennlige metoder. For eksempel kan lukkede vannsystemer brukes til påføring av pulverlag.

Konklusjon

Zamak 5 er et sinkbasert metall. Det inneholder mange elementer som aluminium, magnesium og kobber. Derfor har de et bedre styrke/vekt-forhold, korrosjonsbestandighet og utmerket støpbarhet. Du bruker støpeteknikker for å møte masseproduksjonskrav. Det er kostnadseffektivt og overgår alternativer som Zamak 3 eller aluminium.