Bij zinkgieten wordt gesmolten zink gebruikt. Het gesmolten zink gaat in een mal. De mal vormt het zink terwijl het afkoelt. Dit maakt sterke onderdelen. Zinkgieten is goed om snel veel onderdelen te maken.
Het proces van zinkgieten wordt gebruikt om duurzame onderdelen met precisie te vervaardigen. Fabrikanten smelten zink op zijn smelttemperatuur en laden het in mallen. De mal bevat de vorm van het product. Het valt onder elke industrie, zoals de auto-industrie, de industrie of de elektronica. In principe is dit proces ideaal om zeer complexe onderdelen te maken met minder inspanning.
In dit artikel wordt uitgelegd wat zinkgieten is, inclusief de verschillende legeringen en hun toepassingen. Ontdek de speciale toepassingen, voordelen en nadelen van deze giettechniek.
Wat is zinkgieten?
Zinkgieten is een productieproces. Het maakt onderdelen met nauwe toleranties. Die kunnen zo klein zijn als 0,1 mm. De belangrijkste stappen zijn het smelten van zink en het onder hoge druk (1.500 tot 2.500 psi) in de matrijs gieten. Op dit punt wordt de vloeistof omgezet in een daadwerkelijke vorm.
Zink Gietlegeringen
De combinatie van zink en andere metalen vormt verschillende zinklegeringen. Deze zijn uiterst belangrijk om onderscheidend gevormde onderdelen te maken die elke industrie ondersteunen. Door de toevoeging van andere elementen verlagen de legeringen hun smelttemperatuur (ongeveer 385°C). Ze zijn ook lichter in gewicht, met een dichtheid van 6,6 g/cm³.
ZAMAK 2:
De Zamak 2 legering bevat 4% aluminium, 3% koper en 0,1% magnesium. Deze composiet heeft een treksterkte van ongeveer 359 MPa. De onderdelen die met deze legering zijn gemaakt hebben een hardheid van 91 Brinell.
Daarom is het geschikt voor slijtvaste onderdelen zoals sloten of tandwielen.
Hij smelt bij 385°C. De kosten kunnen ongeveer 15% hoger liggen omdat er meer koper is toegevoegd.
ZAMAK 3:
Zamak 3 bevat 96% zink, 4% aluminium en 0,04% magnesium. Het is een veelgebruikte legering en geeft 283 MPa treksterkte en 82 Brinell hardheid. Deze legering creëert zeer gladde oppervlakken met minder ruwheid (1,6 µm ruwheid).
Je kunt ze gemakkelijk gieten. Ze produceren verschillende onderdelen, zoals deurklinken, elektrische connectoren en consumentengoederen, omdat ze betaalbaar zijn.
ZAMAK 5:
Zamak 5 heeft 1% koper en de overige elementen van Zamak 3. Dit betekent dat de treksterkte van deze legering 328 MPA bereikt. De legering heeft met succes meer dan 50.000 cycli in tandwielen of industriële opstellingen doorstaan. De legering smelt ook vroeg tot 387°C en weerstaat het effect van corrosie ook beter dan Zamak 3.
ZA-8:
ZA-8 bevat 8,4% aluminium, 1% koper en een kleine hoeveelheid magnesium (0,02%). Het kan temperaturen aan tot 120 °C. De treksterkte is 374 MPa. Je kunt deze legering gebruiken in motorbehuizingen en elektrische assemblages onder hoge druk of hoge temperaturen.
ACuZinc5:
ACuZinc5 is een legering die 5% meer koper en 5% aluminium bevat. Het heeft een treksterkte van 440 MPa. De toevoeging van koper verhoogt de hardheid. Die bereikt ongeveer 120 Brinell. Deze legering is geschikt voor onderdelen die slijtvast moeten zijn. Bijvoorbeeld zware lagers of hydraulica.
EZAC (Europees Zink-Aluminium-Koper):
Deze legering heeft minder koper, ongeveer 0,5%, maar bevat 2% aluminium, waardoor de treksterkte 310 MPa bedraagt. Je kunt het gebruiken voor milieuvriendelijke onderdelen. Het kan namelijk 1000 uur zoutnevel overleven, afhankelijk van coatings en testvereisten. Deze test wordt uitgevoerd voor maritieme hardware.
ZA-12:
Er zit 12% aluminium plus 0,6% koper in. Het heeft een trekkracht van 400 MPa. De Brinell-hardheid is 110. Dit is geschikt voor structurele onderdelen zoals de beugels in vrachtwagens of bouwonderdelen.
GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):
Het is een Duitse speciale legering. Er zit 1,5% nikkel in en het titanium is ongeveer 0,5%. Ze zijn bestand tegen hoge temperaturen van 150°C. Luchtvaartsensoren en medische drukapparatuur worden ermee gemaakt met toleranties van ±0,05 mm.
Het zinkgietproces
Mallen maken en ontwerpen:
Afhankelijk van de uiteindelijke onderdelen vormen de ontwerpen de mal met holtes en gebruiken ze stalen metalen. Voor het gieten zijn de juiste temperaturen nodig en daarom worden er koelkanalen geplaatst om ze te regelen.
Een interessant feit is dat een ontworpen matrijs (matrijs) een enorme productie van tot wel 500.000 onderdelen aankan voordat deze moet worden vervangen.
Smelten en zinkspuitgieten:
De metaalbewerkers smelten zinklegeringen op hun smelttemperatuur. Deze gesmolten vloeistof gaat dan naar de matrijs. Binnen 0,1 seconde gieten ze het er onder hoge druk in.
Koelen en stollen:
Het koelproces helpt om de matrijstemperatuur te verlagen tot 150 °C. De koelkanalen stollen het zink, wat meestal 5 tot 10 seconden duurt. Ze zijn ook bestand tegen verschillende defecten, zoals luchtzakken.
Uitwerpen en afwerken:
Uitwerppennen gebruiken 10 tot 20 ton kracht, wat goed werkt om gestolde onderdelen naar buiten te duwen. De uitgeworpen onderdelen moeten overtollig materiaal wegsnijden, dus snijd tot 2 mm randen. Je moet ook coatings aanbrengen om de basis te beschermen en een gladde afwerking te krijgen.
De rol van zink spuitgietmachines:
Het gietresultaat hangt volledig af van de gekozen legering en machines. De machines maken meestal gebruik van hydraulica om de injectiesnelheid en -druk te regelen. Moderne machines werken slim en kunnen elke cyclus in niet meer dan 30 seconden voltooien.
Het belang van precisie en nauwe toleranties:
Wanneer je onderdelen maakt met zink spuitgietwerk, bereik je toleranties van ±0,1 mm en krijg je perfecte pasvormen om verschillende onderdelen te assembleren. Deze pasklare onderdelen zijn nodig voor elektronica, automotoren en medische gadgets.
Eigenschappen van zinklegeringen
Zinklegeringen zijn goed gietbaar omdat ze een hoge vloeibaarheid hebben. Daarom vullen ze complexe ontwerponderdelen, wat minder moeite kost. Ze smelten ook bij lagere temperaturen, waardoor ze minder energie verbruiken en de levensduur van de gietvorm verlengen.
Elke legering heeft verschillende eigenschappen op het gebied van corrosiebestendigheid, treksterkte, hardheid, enzovoort, zoals de tabel laat zien.
Zink vs. Aluminium, Magnesium, Staal:
- Zink vs. aluminium: Zink is 40% dichter (6,6 g/cm³ vs. 2,7 g/cm³). Het is echter veel gemakkelijker om mee te werken en kan scherpere details aannemen.
- Zink vs. Magnesium: Zink is over het algemeen beter bestand tegen corrosie. Het is ook 20% goedkoper per ton.
- Zink vs. staal: Het zink weegt minder, ongeveer 15% (6,6 g/cm³ vs. 7,8 g/cm³). Het heeft minder energie nodig (60%) om te smelten.
Voordelen van zinkgieten
Kosteneffectiviteit en productie-efficiëntie
De betaalbaarheid van zinkgietwerk is een van de grootste voordelen. Dat komt omdat ze smelten bij lagere temperaturen. Dat betekent dat er minder energie nodig is.
Een andere reden is de mogelijkheid van een enkele matrijs. Die kan grote producties aan en zorgt voor lagere gereedschapskosten. Ook kunnen de machines 200 onderdelen in een uur maken, waardoor de arbeidskosten dalen.
Uitstekende oppervlakteafwerking en ontwerpflexibiliteit
Zinkgieten produceert onderdelen met een fijne kwaliteit en gladde oppervlakken. Ze maken het aanbrengen van extra coatings voor afwerking overbodig.
Ook kunnen ze genoeg ruimte bieden voor het ontwerpen van logo's, texturen of hoeken van slechts 0,5 mm. Dat definieert de esthetische behoeften.
Vermogen om complexe vormen en dunne wanden te produceren
Zelfs bij complexe vormen kan zinkgieten specifieke details toevoegen, zoals tandwielen met meer dan 12 tanden. Het produceert ook onderdelen met dunnere wanden, tot minimaal 0,8 mm.
Dit betekent dat er minder montagestappen nodig zijn. De totale productietijd wordt dus ook korter met 30%.
Recyclebaarheid en milieuvoordelen
Je kunt zink hergebruiken omdat het 95% recyclebaar is en zijn kwaliteit niet verliest. Recyclagetechnieken vergen ook 30% minder energie in vergelijking met grondstoffen. Het is een milieuvriendelijk metaal.
Productiecapaciteit voor grote volumes
Spuitgieten met zink is geschikt voor grotere producties. Dat verlaagt de kosten per eenheid. Ook gaan de gereedschapsuitrusting en machines langer mee.
Toepassingen van zinkgieten
Auto-industrie
Gieten met zink verlengt de duurzaamheid van de steunen tot 200.000 km. Het maakt ook brandstofinjectoren met nauwe toleranties en zelfs temperatuurbestendige (120°C) transmissiebehuizingen.
De onderdelen zoals deurgrepen en spiegelbehuizingen van zinkgietwerk zijn bestand tegen barre weersomstandigheden en corroderen niet.
Elektronica-industrie
Er zijn veel onderdelen die worden geproduceerd via het zinkgietproces. Hiertoe behoren connectoren met een elektrisch geleidingsvermogen van 16,6 MS/m, koellichamen (113 W/m-K warmtegeleidingsvermogen) en de batterijhouder.
Deze onderdelen, zoals het beschermende schild. Dit komt omdat ze onderdelen beschermen tegen elektromagnetische inferentie. Ze kunnen ook 10.000 insteekcycli aan.
Consumentenproducten
Ritssluitingen met meer dan 1 miljoen cycli, sloten met pinnen met een nauwkeurigheid van 0,5 mm, deurklinken die 50 kg kracht kunnen weerstaan en decoratieproducten zijn de consumententoepassingen van zinkgietwerk.
Industriële apparatuur
Zin spuitgietwerk maakt tandwielen en pomphuizen die bestand zijn tegen 500 uur zoutsproeien. Ook de klephuizen die een druk van 2000 psi aankunnen en verschillende aangepaste onderdelen zoals transportbandrollen maken gebruik van dit proces.
Opkomende toepassingen
Hernieuwbare energie gebruikt zinkgieten voor de productie van frames voor zonnepanelen en sensoren voor windturbines. In de medische sector produceert het chirurgische gereedschapsbehuizingen en MRI-bewerkingsonderdelen.
Aangepaste onderdelen en prototypes
Je kunt zinkgieten gebruiken om complexe vormen van prototypes te maken in niet meer dan 2 weken. Dit komt door de flexibiliteit van dit proces. Ondertussen verlaagt het op maat gemaakte automotive prototype de ontwikkelingskosten (40%) in vergelijking met staal.
Zinkgieten vs. andere productiemethodeZink vs. aluminium spuitgieten
Aluminium smelt bij 660 °C en heeft dus meer energie nodig dan zinklegeringen. Matrijzen van zinklegeringen gaan langer mee, terwijl die van aluminium na 300.000 cycli kunnen verslijten. De zinkdelen hebben een sterkte van 280 MPa, maar aluminium heeft een sterkte van 220 Mpa, afhankelijk van de kwaliteit.
Aluminium onderdelen zijn echter 60% lichter. Zinkgieten gaat goed samen met het maken van onderdelen van klein formaat, maar aluminium kan grotere maten maken, zoals motorblokken.
Zink vs. magnesium spuitgieten
Zink is goedkoper dan magnesium, dat 25% per ton meer kost. Magnesium is niet zwaarder dan zink; het is 30% minder. Bovendien kan zink de zoutsproeitest 5x langer overleven.
De ruimtevaartindustrie kiest voor magnesium vanwege het lichte gewicht. Zink daarentegen wordt meestal gebruikt voor consumptiegoederen zoals deurklinken vanwege de duurzaamheid.
Zink vs. kunststof spuitgieten
Zinken onderdelen krijgen sterkere eigenschappen door het gieten dan kunststof. Ze kunnen tot 120°C hitte aan en trekken minder krom. Plastic mallen zijn goedkoper, maar die van zink geven veel nauwere toleranties.
Je kunt 95% zinkproducten recyclen. Plastic is echter niet altijd recyclebaar en hangt ook af van de kwaliteit. Het belandt vaak op stortplaatsen. Zinkgietwerk produceert elektrische connectoren, terwijl fabrikanten plastic behuizingen voor speelgoed maken.
Beperkingen van zinkgieten
Kunststof onderdelen zijn licht omdat het zink 3x zo zwaar is. Daarom is het gebruik in lichtgewicht toepassingen beperkt.
Het deel met de diepere dunnere wand en het ingewikkelde ontwerp kunnen ook een uitdaging vormen voor zinkgieten. Dit komt omdat het kan barsten tijdens het uitwerpen.
Conclusie
Gieten van zink is een betaalbaar proces. Fabrikanten gebruiken het om grote productieonderdelen te maken met nauwkeurigere kenmerken en een betere kwaliteit. Er zijn veel industrieën die dit proces gebruiken, waarvan de auto-industrie, elektronica en medische apparatuur de meest voorkomende zijn.
Het proces biedt zeer flexibele ontwerpen en ondersteunt grote volumes. Maak onderdelen betaalbaarder, nauwkeuriger en duurzamer door zink te gieten in uw volgende ontwerp.