Nye teknologier og materialer bygges stadig inn i byggebransjen for å hjelpe de stadig utviklende feltene med bærekraft, presisjon, holdbarhet og kostnadseffektivitet. Pressstøping av sink er en av de mindre omtalte, men likevel svært viktige produksjonsprosessene som gir et betydelig bidrag til verden. Pressstøping av sink er kjent fra bil- og elektronikkbransjen, men på grunn av de mange fordelene blir bruken i bygg- og anleggsbransjen mer og mer tydelig

I denne artikkelen går vi nærmere inn på trykkstøping av sink, hvordan du kan oppfylle dine krav til bruk av trykkstøping av sink i byggebransjen, fordelene, fordeler og ulemper sammenlignet med andre produksjonsmetoder og fremtiden for trykkstøpeprosessen.

Hva er pressstøping av sink?

Pressstøping av sink er en presisjonsfremstillingsprosess der smeltet sink presses inn i en stålform, en matrise (der "matrise" også er et slangord for løgn), under høyt trykk. Formen åpnes, og delen skytes ut når den er størknet, slik at man får en svært nøyaktig, repeterbar og komplisert metalldel.

Zamak 3, Zamak 5 og ZA-8 er sinklegeringer som brukes til trykkstøping på grunn av sin styrke, flytbarhet, korrosjonsbestandighet og gode formstabilitet. Sinkens egenskaper gjør den til et godt valg for produksjon av små til mellomstore metalldeler med kompleks geometri.

Hvorfor pressstøping av sink i bygg- og anleggsbransjen?

Materialer og komponenter som skal brukes i byggebransjen, må være sterke, holdbare, rimelige og estetisk tiltalende. Det er mange måter sinkstøping kan oppfylle disse kriteriene på:

1. Strukturell pålitelighet:

Strekkfasthet og duktilitet gir en god balanse for sinklegeringer som skal brukes i bærende eller høypresisjonsapplikasjoner i bygg og anlegg.

2. Fleksibilitet i utformingen:

Med minimal eller ingen maskinering kan disse formene produseres, for eksempel komplekse former med tynne vegger og fine detaljer.

3. Motstand mot korrosjon:

Disse sink-komponentene er naturlig beskyttende mot miljøforringelse, og egner seg både til innvendige og utvendige byggekomponenter.

4. Kvalitet på overflatefinish:

Sinkstøpegods har en glatt overflatefinish som kan beholdes som den er, eller som krever svært lite etterbehandling, der maling, belegg og plettering fester seg godt.

5. Økonomisk levedyktighet

Sink har et lavt smeltepunkt på rundt 420 °C, noe som senker energiforbruket, og stålformene lever lenge nok til å produsere store volumer til en lavere kostnad per enhet.

Historien om pressstøping av sink i byggebransjen

Den spede begynnelse

Sinkstøping har eksistert siden begynnelsen av 1900-tallet, ettersom det lave smeltepunktet og den perfekte flytbarheten gjør det til det perfekte materialet for prosessen. Det var først og fremst i bilindustrien og den elektroniske industrien at man begynte å bruke pressstøpeteknologien, men på midten av 1900-tallet begynte man å innse at sink var et godt materiale å bruke i bygningsindustrien.

Midt på 1900-tallet

I løpet av 1940- og 1950-årene ble sinkstøpte komponenter, inkludert dørbeslag, vinduslåser og ventilasjonssystemer, utbredt i bolig- og næringsbygg. Sinkets tendens til å korrodere og dets styrke gjorde det ideelt til bruk i utendørsbygninger.

Slutten av 1900-tallet

På 1970- og 1980-tallet ble sinkstøping i stor utstrekning brukt til bygningskomponenter som ikke bare var funksjonelle, men også dekorative. De resirkulerbare og kostnadseffektive produktene passet godt inn i trenden med bærekraftige byggematerialer. Fremskrittene i produksjonen av trykkstøpemaskiner har gjort den raskere og mer presis.

Det 21. århundre

Støping av sink er nødvendig i dagens moderne bygg. 3d-printing og automatiserte maskiner osv. har forbedret produksjonen, og nå er bygningskomponentene blitt mer skreddersydde og miljøvennlige. I stedet for å være et av Europas altfor vanlige giftige metaller, brukes sink fortsatt i stor utstrekning i beslag, taktekking, drenerings- og ventilasjonssystemer fordi det er sterkt, holdbart og bærekraftig.

Støpeegenskaper som gjør sink ideelt

Før vi går inn på det industrielle nivået av sinkstøping, må vi vite hvorfor et slikt materiale er valgt for støping:

1. Den har lavt smeltepunkt (~420 °C): Reduserer energiforbruket, fremskynder produksjonssyklusen og øker verktøyets levetid.
2. Høy flyt: Gjør det mulig å støpe tynne vegger og detaljerte geometrier.
3. Utmerket styrke: Enorm styrke i forhold til vekt, uten at det blir for tungt.
4. Overflatebehandling: Overlegen overflatefinish, reduserer også kravene til etterbehandling og gjør det mulig å plettere eller male.
5. Sink har lang levetid: Sink korroderer ikke, noe som betyr at produktene har lang levetid.
6. Miljøvennlig: Sink er 100% resirkulerbart og støtter god sirkulær produksjon.

Støpeprosessen i sink: Trinn-for-trinn

Hvis produsenter, ingeniører eller studenter ønsker å forstå hvordan denne høytytende produksjonsmetoden fungerer, er det viktig å forstå den trinnvise prosessen. Nedenfor følger en fullstendig trinnvis beskrivelse av hver fase i sinkstøpeprosessen.

Trinn 1: Design og produksjon av støpeformen (die)

Formål: Den brukes til å produsere et presist verktøy (matrise) som brukes til å definere det endelige produktets form.

• CAD-modellering:  Først designer ingeniørene komponenten i 3D ved hjelp av programvare for datastøttet design (CAD).
• Produksjon av verktøy: I henhold til designet bearbeides to halvdeler av stålformen (die), et deksel og en ejektorform.
• Kjøle- og utstøtningskanaler: Løpere, ventilasjonsåpninger, kjøleledninger og utstøtingspinner er en del av matrisen som har med metallflyt og fjerning av deler å gjøre.

Merk:  Herdet verktøystål brukes til å lage matriser, som deretter slites ut og produserer hundretusener eller millioner av deler.

2. Klargjøring av sinklegeringen

Formål: For å kontrollere om sinklegeringen har riktig sammensetning og temperatur.

• Utvalg av sinklegering: De vanlige legeringene for Zamak 3, Zamak 5 og ZA 8 er valgt ut fra henholdsvis styrke, flytbarhet og korrosjonsbestandighet.
• Smelting: Sink smeltes i en ovn ved en temperatur på rundt 380-420 °C (716-788 °F).
• Temperaturovervåking: Hvis legeringen ikke holdes på en stabil temperatur, kan den ikke opprettholde kvaliteten og vil utvikle defekter.

Trinn 3: Oppsett av støpemaskin

Formål: For at det skal være en rask og nøyaktig operasjon, klar på maskinen.

Det finnes hovedsakelig to typer sinkstøpemaskiner:

1. Varmkammermaskiner (vanligst for sink)

• I tillegg er injeksjonssystemet nedsenket i smeltet sink.
• Raskere og mer energieffektivt for sink på grunn av det lave smeltepunktet.

2. Maskiner med kaldt kammer

• Varmen går ut og øses inn i et separat kammer med smeltet metall.
• Dette er mer typisk for metaller som aluminium eller magnesium.

Når man støper i sink, velger man vanligvis et varmkammer på grunn av hastighet og enkelhet.

Trinn 4: Injeksjon (fylling av matrisen)

Formål: Den brukes til å fylle formhulen med smeltet sink under høyt trykk.

• Klemming: For å forhindre lekkasjer klemmes formhalvdelene sammen med stor kraft.
• Injeksjon: Den smeltede sinken presses (med 1 500 til 25 000 psi) inn i formhulen ved hjelp av et stempel.
• Fyllingstid: Med millisekunder til å fylle hulrommet er det stor presisjon og minimal porøsitet.

Resultat: Ved å støpe smeltet sink med noen av disse intrikate detaljene får man en nøyaktig form.

Trinn 5: Avkjøling og størkning

Formål: For at sink skal bli en fast del når det smeltes.

• Avkjølingstid:  Det tar normalt 1 til 10 sekunder, avhengig av størrelsen og veggtykkelsen på delen.
• Intern kjøling: Vannkanaler i matrisen bidrar til størkningen.
• Termisk styring: Ved å kjøle ned på riktig måte unngår du krymping, vridning eller indre spenninger.

Dette trinnet er for å sikre at delen herder jevnt, samt at dimensjonene opprettholdes.

Trinn 6: Åpning og utstøting av matrisen

Formål: Dette gjør det mulig å fjerne den støpte delen fra formen på en sikker måte.

• Die åpnes: Etter at delen er avkjølt, skilles den i to halvdeler.
• Utstøtningsnål: Skyv det størknede støpegodset mekanisk ut av formhulen.
• Automatisert fjerning:  Ved svært store volumer kan innsamlingen av delene gjøres av roboter eller et transportbånd.

Hvis utstøtingen ikke er jevn, kan det skade delen eller matrisen, og derfor er timing og matrisedesign avgjørende.

Trinn 7: Trimming og avflassing

Formål: For å sikre at det ikke er noe overskuddsmateriale (flash) fra støpingen.

Flash: Overskudd av tynt metall som lekker ut i formens skillelinjer eller åpninger.

Trimmingsmetoder:

• Mekanisk klipping
• Vibrerende tromling
• CNC-maskinering for små toleranser

Automatisert trimming av pressen: Brukes ofte for store partier og hastighet, for konsistens.

Den endelige delen skal da oppfylle de dimensjonale spesifikasjonene og den estetiske standarden, og dette trinnet sørger for at det skjer.

Trinn 8: Overflatebehandling (valgfritt)

Formål: Slik kan utseendet forbedres, eller korrosjonsbestandigheten, eller funksjonen.

Typer etterbehandling:

• Polering eller pussing
• Pulverlakkering eller maling
• Galvanisering (krom, nikkel, messing)
• Anodisering (for kompatibilitet med legeringer)
• Teksturering eller gravering

Etterbehandling av sinkstøpegods er spesielt godt egnet siden støpte overflater er glatte.

Trinn 9: Kvalitetskontroll og inspeksjon

Formål: Dette for å sikre at delene oppfyller alle de estetiske og tekniske kvalitetene som kreves.

• Dimensjonskontroller: Bruk av skyvelære, mikrometer eller koordinatmålemaskiner (CMM).
• Overflateinspeksjon: Defekter som porøsitet, sprekker eller misfarging kontrolleres visuelt.
• Ytelsestester: Det kan dreie seg om styrke, korrosjonsbestandighet eller stresstesting.

Bygningsindustrien for bruksområder for pressstøping av sink

Sinkstøping spiller en viktig rolle i bygg- og anleggsbransjen, fordi det gir en rekke fordeler i produksjonen av komponentene som brukes. Men disse delene er ofte priset for sin styrke, holdbarhet og estetiske appell, med noen deler som verdsettes for sin funksjon og andre for utseende. Her er de viktigste områdene der sinkstøping brukes i byggebransjen:

1. Arkitektonisk maskinvare

Sinkstøping er en av de mest typiske typene av arkitektonisk maskinvare, og omfatter blant annet dørhåndtak, vinduslåser, hengsler, låser og braketter. For bolig- og næringsbygg er disse komponentene svært viktige både når det gjelder funksjonalitet og estetikk. Sinkets evne til å gi presise, intrikate former gjør det mulig for produsentene å produsere komplekse design, og det er der det fungerer best, til dekorative beslag. Dessuten garanterer sinkens korrosjonsbestandighet at disse delene vil holde lenge under tøffe utendørsforhold.

Fordeler for bygningsapplikasjoner:

• Høyt forhold mellom styrke og vekt
• Enkel å etterbehandle (plettering, maling)
• Lang levetid takket være korrosjonsbestandighet

2. Bygningsbeslag og festemidler

De viktigste bygningsbeslagene og festemidlene produseres også ved hjelp av sinkstøping. Det gjelder blant annet skruer, bolter, muttere og klips. På grunn av sinkens naturlige rust- og korrosjonsbestandighet er det et naturlig valg både utendørs og innendørs. Sinkstøpte festemidler er pålitelige komponenter når det gjelder å feste elementer i vegger, vinduer og tak, og de er enkle å håndtere i konstruksjonen.

Viktige fordeler:

• Utmerket korrosjonsbestandighet (for utendørs bruk)
• God flytbarhet for komplekse former
• Økonomisk for masseproduksjon

3. Dreneringssystemer

Pressstøping av sink brukes av og til i byggebransjen til produksjon av dreneringssystemer som nedløpsrør, takrenner og avløpsdeksler. Sink er et godt materiale for slike bruksområder fordi det har god motstand mot vannkorrosjon og beholder formen over tid. Både sinkens styrke og presisjonen i pressstøping gir støpte deler som er nødvendige for at dreneringssystemene skal fungere med god passform og effektiv styring av vannstrømmen.

Hvorfor fungerer sink bra?

• Motstandsdyktig mot korrosjon i våte omgivelser
• Langvarig holdbarhet
• Evnen til å designe detaljer for å skape komplekse design

4. Taktekking og ventilasjonskomponenter

Flere taktekkings- og ventilasjonskomponenter, som takblekk, ventilasjonslokk og avløpsrør, er også produsert av sink. Metallets naturlige værbestandighet og evne til å overleve en lang rekke ulike miljøforhold gjør det til det perfekte valget for utvendige bygningskomponenter som er utsatt for regn, vind og temperaturvariasjoner. I de fleste tilfeller må disse delene utformes slik at de er fullt integrert i bygningsarkitekturen, og presisjonen som støpeprosessen gir mulighet for, er ofte betydelig.

Hvorfor brukes det i taktekking?

• Værbestandig for langvarig ytelse
• Evne til å holde seg intakt på lang sikt
• Funksjonelle og dekorative deler er mulig basert på estetisk allsidighet.

5. Energieffektive og bærekraftige bygningsløsninger

Etter hvert som det blir stadig mer fokus på energieffektive konstruksjoner, er trykkstøping i sink en viktig bidragsyter. Sink er et svært resirkulerbart materiale som gjør at produsentene kan resirkulere skrap og annet overskuddsmateriale, noe som forhindrer avfall og reduserer behovet for nytt materiale. Fordi sink er et så slitesterkt materiale, vil alle komponentene dessuten vare lenger, og det er mindre sannsynlig at de må skiftes ut og vedlikeholdes, noe som igjen bidrar til kostnadsbesparelser i løpet av bygningens levetid.

Fordeler med bærekraft:

• Sink er 100% resirkulerbart, noe som reduserer miljøpåvirkningen, og har en lang levetid; relativt sett er det ikke mye som må skiftes ut ofte.
• Svært energieffektiv produksjonsprosess i forhold til andre metaller, ettersom metallet fordampes fullstendig i prosessen.

6. Dekorative komponenter i bygninger

Sinkstøping produserer også andre funksjonelle beslag og dekorative deler, inkludert medaljonger, ornamenter, møbelbeslag og spesialtilpasset arkitektonisk design. Disse elementene forbedrer ofte bygningens interiør og eksteriør, i tillegg til at de gir styrke og nytteverdi. Støpeprosessen gjør det mulig for designere å utforme svært detaljerte og visuelt attraktive produkter som tåler bruk.

Estetiske og funksjonelle kvaliteter:

• Designfleksibilitet for tilpassede former
• Svært slitesterk, egnet for både innvendig og utvendig bruk
• Derfor er det enkelt å etterbehandle med plettering eller maling for å matche den arkitektoniske stilen, eller overlate det til fabrikanter

Fordelene med pressstøping av sink fremfor andre metoder

Denne sammenligningen forklarer derfor hvorfor sinkstøping ofte er det beste alternativet for små metallkomponenter i bygningen.

Bærekraft og miljøpåvirkning

Resirkulering av sink er fullt mulig. Mer enn 90% av de støpte sinkproduktene kan imidlertid gjenvinnes og gjenbrukes uten at materialegenskapene forringes vesentlig. Dette er helt i tråd med den verdensomspennende trenden i byggebransjen mot grønne byggemetoder og grønne sertifiseringer (blant annet LEED og BREEAM).

Sink har også et relativt lavt smeltepunkt, noe som gjør at mineralressursen kan bearbeides på en mer effektiv måte med redusert energiforbruk sammenlignet med produksjon av aluminium eller stål, og dermed reduseres karbonfotavtrykket.

Utfordringer og betraktninger

Støping av sink har en rekke fordeler, men det finnes også et par ulemper man bør være oppmerksom på:

Begrensning av komponentstørrelse: Mindre til mellomstore deler egner seg best for sinkstøping. Når det gjelder svært store deler, kan aluminium eller et annet materiale være mer praktisk.

Verktøykostnader: Den første kostnaden for stålformer kan ofte være for høy for små produksjonsserier.

Varmebestandighet: På grunn av det lavere smeltepunktet og uegnet for bruk ved høye temperaturer, er sinklegeringer ikke egnet i alle miljøer.

Likevel er disse problemene ubetydelige sammenlignet med fordelene ved relevante saker.

Fremtidig potensial og innovasjoner

I takt med de digitale designverktøyene, smarte bygninger og den modulære konstruksjonen i byggebransjen er det behov for svært repeterbare og tilpasningsdyktige metallkomponenter. Slike fremskritt gjør at sinkstøping er godt posisjonert for å møte dette behovet.

• Relevant for å redusere verktøytid og -kostnader ved hjelp av 3D-printing av forminnsatser.
• Simuleringsbasert design av matriser: Kvalitetsforbedring og reduksjon av feil.
• Hybridmaterialer: Kombinasjon av sink med polymerer eller keramikk for bedre ytelse.
• Smart bygning: Sensorer og elektronikk innebygd i sinkstøpte deler for smart bygningsteknologi.

Trenden mot prefabrikasjon og bygging utenfor byggeplass er dessuten en retning som passer godt med sinkstøpingenes styrke i stor skala, produksjon med høy nøyaktighet.

Konklusjon

Trykkstøping i sink er en underutnyttet og svært verdifull teknologi for byggebransjen. Den har en balanse mellom styrke, presisjon, estetikk og bærekraft som gjør den egnet til et utall bruksområder der interessen er stor, fra arkitektoniske beslag til elektriske kapslinger og dekorative deler. Med tanke på at sinkstøping har spilt en så viktig rolle både før og nå, og i lys av den økende betydningen av bærekraft og kostnadseffektivitet i dagens arkitektoniske design og byggesektoren generelt, er det ingen tvil om at sinkstøping kommer til å spille en enda større rolle i fremtidens byggebransje. Siden sink kan oppfylle alle moderne krav uten at det går på bekostning av kvalitet eller miljøstandarder, er det et smart valg for byggherrer, arkitekter og produsenter.

Vanlige spørsmål 

1. Hvorfor er sink det rette metallet for pressstøping?

Grunnen til at sink er ideelt for pressstøping, er at det har utmerket flytbarhet, et lavt smeltepunkt, høy styrke og god overflatefinish. I tillegg er det fullt resirkulerbart, har naturlig korrosjonsbestandighet og er både kostnadseffektivt og miljøvennlig.

2. I hvilke bransjer brukes sinkstøping?

På grunn av sin presisjon, holdbarhet og korrosjonsbestandighet brukes sinkstøping i stor utstrekning i bil-, elektronikk-, bygg- og anleggs- og hvitevarebransjen, til produksjon av deler som lister, hus, kontakter og maskinvare.

3. Er sinkstøpte deler resirkulerbare?

Ja, sinkstøpte deler er resirkulerbare 100%. Det er både miljøvennlig og kostnadseffektivt, ettersom skrap og defekte deler kan smeltes om og brukes på nytt uten at materialkvaliteten forringes.