Zamak 3 is een zinklegering. Het giet gemakkelijk. Het is sterk en stabiel. Rond 4% aluminium helpt het vloeien. Dit maakt gedetailleerde onderdelen mogelijk. Auto's, elektronica en hardware gebruiken het. Zachtheid betekent dat je hardmetalen gereedschap nodig hebt om het te bewerken. Coatings bestrijden corrosie.
Dit artikel beschrijft de mogelijkheden van Zamak 3, de werking, de belangrijkste varianten en waarom het wordt gekozen voor efficiënte en precieze projecten.
Definitie en overzicht van Zamak 3
In Zamak 3 zijn ook aluminium, koper en magnesium aanwezig, inclusief het hoofdelement zink. Het heeft verschillende eigenschappen zoals corrosiebestendigheid, slijtvastheid, sterkte en bewerkbaarheid. Dat is gunstig voor de meeste industrieën, vooral voor industriële.
Dendritische structuur en fasen van Zamak 3
De zinklegering Zamak 3 heeft bepaalde kwaliteiten. De microstructuur is uniek. Tijdens het stollen ontstaat een dendritische structuur.
Er zijn twee hoofdfasen (alfa en bèta) in deze structuur. De alfa-fase bestaat uit veel zink, terwijl er in bèta meer aluminium zit. Deze fasen bepalen de sterkte en duurzaamheid van de legering.
Samenstelling en eigenschappen van Zamak 3
A. Chemische samenstelling
Percentage Bereiken
De legering van Zamak 3 bevat voornamelijk zink. Het is samengesteld uit andere legeringselementen. Er is bijvoorbeeld 3,5%-4,3% aluminium en 95,6%-96,5% zink. Het bevat ook magnesium (0,02% - 0,05%) en koper (0,10% - 0,25%).
Rol van elk element in Zamak 3
Zink spuitgieten werkt als basiselement voor de Zamak 3 legering. Het zorgt voor de structurele integriteit. Aluminium draagt bij aan een betere vloeibaarheid. Het maakt de legering veel sterker en vormt een vaste oplossing.
De magnesiumlegering verfijnt de korrelstructuur. Het creëert een betere hardheid en vermindert daardoor de brosheid.
Om de strijd aan te gaan met hoge belasting verhoogt de toevoeging van koper de treksterkte en slijtvastheid van Zamak 3.
Als er lood, cadmium en tin (onzuiverheden) in de legering zitten (elk meer dan 0,005%), kan dit de mechanische sterkte beïnvloeden. Dat leidt tot scheuren of corrosie.
B. Fysische eigenschappen
| Eigendom | Waarde | Eenheden |
|---|---|---|
| Dichtheid | 6.6 | g/cm³ |
| Smeltpunt | 385 | °C |
| Thermische uitzettingscoëfficiënt | 27.4 | µm/m°C |
| Elektrische geleidbaarheid | ~28% IACS | % IACS |
| Specifieke warmtecapaciteit | 420 | J/kg°C |
| Latente smeltwarmte | 113 | kJ/kg |
Thermische uitzettingscoëfficiënt
Zamak 3 heeft een thermische uitzettingscoëfficiënt van ongeveer 27,4 µm/m°C. Daarom kun je de legering tot 0,0274 mm uitzetten voor elke 1°C temperatuur. Vooral in een werkstuk van 1 meter lang.
Elektrische geleidbaarheid
Zamaklegeringen hebben een elektrisch geleidingsvermogen. Dat is ongeveer 28% van de Internationale Norm voor Onthard Koper (IACS). Het is echter minder geleidend dan zuiver koper. Maar je kunt ze wel gebruiken voor componenten zoals connectoren.
Specifieke warmtecapaciteit
Zamak 3 bevat 420 joule warmtecapaciteit. Dit helpt specifiek om de temperatuur van de legering van 1 kg tot 1°C te verbeteren.
Ik kom een paar minuten te laat; mijn vorige vergadering loopt uit. Zamak 3 smelt bij 385 °C. Het heeft ook een latente smeltwarmte van 113 kJ/kg.
Als de temperatuur 150 °C stijgt, zal deze legering eerder zijn sterkte verliezen.
Het behoudt echter maatvastheid en is geschikt voor onderdelen met een lage tot gemiddelde temperatuur.
C. Mechanische eigenschappen van Zamak 3
Spanning-rekdiagrammen
De afbeelding toont twee condities van de spanning-rek curve van zamak 3 ingots. De ene is gegloeid (verzacht) en de andere is met oplossing behandeld (SFT).
In de gegloeide toestand is de vloeigrens 143 MPa. Wanneer het SFT ondergaat, wordt het verbeterd en bereikt het 212 MPa.
Een andere reden voor deze verbeteringen is de herverdeling van aluminium- en zinkfasen tijdens verhitting.
Vermoeiingssterkte
Na 10 miljoen cycli bereikt Zamak 3 een vermoeiingssterkte van 50 MPa. Dit betekent ook dat de legering meerdere of herhaalde spanningen rond 50 MPa aankan zonder te bezwijken.
Slagsterkte
Dankzij de slagvastheid van ongeveer 48 J/cm² kan de legering plotselinge schokken opvangen. De hardheid is 80 tot 100 HB. Om dit te controleren, drukken fabrikanten een stalen kogel van 10 mm in de ingot onder een 500-belasting.
Voordelen van Zamak 3
1. Hoge verhouding sterkte/gewicht
Zamak 3 heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding. Dit komt door zijn treksterkte en de aanwezigheid van een dichtheid van 6,6 g/cm³. Dit heeft ook invloed op het gewicht, waardoor het sterker is dan bepaalde kunststoffen. Het is ook lichter en toch duurzamer dan staal.
2. Corrosiebestendigheid
Deze legering corrodeert minder omdat er een beschermende laag van zinkoxide is. Deze laag komt voor op het oppervlak en voorkomt oxidatie.
Dat is ook effectief in vochtige of licht zure omstandigheden. Daardoor bieden ze duurzaamheid op lange termijn.
3. Uitstekende gietbaarheid
Je kunt Zamak drie legeringen gebruiken om zeer dunwandige onderdelen te maken. Ze kunnen complexe vormen hebben en zo dun zijn als 0,5 mm.
Het produceert onderdelen met zeer goede oppervlakken. Hierdoor hebben de onderdelen minimale bewerking of nabewerking nodig. Dat bespaart uiteindelijk productietijd en arbeidskosten.
4. Trillingsdempende eigenschappen
Zamak 3 vermindert trillingen effectief. Dit betekent dat het tot 30% meer energie kan absorberen. Dat is beter dan staal.
Deze eigenschap vermindert lawaai en slijtage van bijvoorbeeld bewegende onderdelen. Daarom kiezen machines en automobielsystemen hiervoor.
Toepassingen van Zamak 3
Auto-industrie
De auto-industrie kiest meestal voor Zamak 3 om hun onderdelen te vervaardigen. Bijvoorbeeld onderdelen van het brandstofsysteem, deurgrepen en behuizingen voor versnellingsbakken.
Bovendien weegt hij minder. Dat verhoogt de brandstofefficiëntie. De corrosiewerende eigenschap past in ruwe omgevingen.
Ruimtevaartindustrie
Fabrikanten maken niet-kritieke constructiedelen met deze ingot. Bijvoorbeeld beugels en bevestigingsmiddelen.
Het dempt trillingen, wat stress vermindert en de veiligheid verhoogt. Deze eigenschap is nuttig in vliegtuigsystemen.
Elektrische industrie
Zamak 3 wordt gebruikt in de elektrische industrie om connectoren, schakelaars en behuizingen te maken.
Het heeft een goede elektrische geleiding en kan gevoelige gadgets aan. Dat komt door zijn elektromagnetische storingen schild.
Hardware-industrie
De ijzerwarensector gebruikt Zamak 3 voor sloten, scharnieren en decoratiestukken. Het maakt onderdelen met gedetailleerde ontwerpen dankzij de gietbaarheid. De corrosiebestendigheid verhoogt de duurzaamheid van buitenobjecten.
Toepassingen voor afscherming
In elektronicasluitingen vormt Zamak 3 EMI-schilden. Het beschermt gevoelige onderdelen tegen elektromagnetische golven. De industrieën omvatten telecommunicatie en computers.
Gelijkwaardige materialen en vervangingsmiddelen
Zamak 3 Gelijkwaardige materialen
Vergelijking van Zamak-legeringen:
Alle andere zamaklegeringen, inclusief zamak 2, 3, 5 en 7, bevatten verschillende samenstellingen en eigenschappen.
- Zamak 2 bevat koper met een hogere legering van 2,7% tot 3,3%. Daarom bieden ze een grotere sterkte maar minder vervormbaarheid.
- Zamak 3 bevat aluminium, magnesium en koper in verschillende hoeveelheden. Het geeft een evenwichtige sterkte en gietbaarheid.
- Zamak 5 bevat 0,75%-1,25 koper. Daarom biedt de legering een goede slijtvastheid.
- Zamak 7 is goed bestand tegen corrosie door een lagere hoeveelheid 0,005% - 0,02% magnesium.
| Eigendom | Zamak 2 | Zamak 3 | Zamak 5 | Zamak 7 |
| Treksterkte | 359 MPa | 283 MPa | 331 MPa | 283 MPa |
| Hardheid (HB) | 100-120 | 80-100 | 90-110 | 80-100 |
Vervangingen
Aluminium:
Aluminium (A380) heeft een treksterkte van 324 MPa. De dichtheid is ongeveer 2,71 g/cm³. Lichtgewicht en betaalbaarheid zijn de voordelen. Geschikt voor de auto- en luchtvaartindustrie.
Messing:
De treksterkte van messing C36000 is 469 Mpa. De dichtheid varieert van 8,5 g/cm³. Het is sterk en goed bestand tegen corrosie. Het kost echter meer en is zwaarder. Wordt gebruikt voor loodgieterswerk.
Brons:
310 mpa is de treksterkte van brons C93200. Het heeft een dichtheid van 8,8 g/cm³. Deze legering is duur en dicht, maar bestand tegen slijtage in onderdelen zoals lagers.
Van deze vervangers weegt zamak 3 minder dan messing en brons. Het is echter zwaarder dan aluminium. Je kunt ze kiezen als een betaalbare keuze voor de productie van algemene toepassingen. Ondertussen voldoen de subtrees aan bepaalde behoeften.
Bewerking en fabricage
Snijsnelheden en voedingssnelheden:
Metaalbewerkers bewerken Zamak 3 blokken met snijsnelheden van 100-150 m/min. De voedingssnelheid schommelt tussen 0,05 en 0,15 mm. Deze parameters werken om onderdelen te verwijderen tijdens het uitwerpen.
Gereedschapsmaterialen
Het materiaal van het gereedschap moet hardmetaal of hogesnelheidsstaal (HSS) zijn. Deze worden aanbevolen vanwege hun bewerkbaarheid voor Zamak 3.
Ze voldoen aan belangrijke duurzaamheid en geven de exacte scherpte. Zodat het gereedschap zachtheid van de staaf aankan en bestand is tegen slijtage.
Uitdagingen bij machinale bewerking
De zachtheid van Zamak 3 veroorzaakt gereedschapsslijtage en braamvorming. Dit is de grootste uitdaging bij het bewerken van Zamak 3 gietstukken.
Optimalisatie van gereedschappen en ontwerpen leidt tot betere resultaten. Zoals het behoud van koel- of snijaspecten.
Verbindingstechnieken
Je kunt verschillende onderdelen van Zamak 3 in elkaar zetten met soldeertechnieken of lijmverbindingen.
Ook lassen is niet nodig. Omdat dit het metaal kan verzwakken en structurele problemen kan veroorzaken.
Corrosiebestendigheid en oppervlaktebehandeling
1. Corrosiebestendigheid
Elektrochemische mechanismen
Zinkoxide wordt gevormd wanneer het wordt blootgesteld aan vocht of zuurstof. Dat is de reden voor corrosie in Zamak 3 via elektrochemische reacties.
Omgevingsfactoren die van invloed zijn op Zamak 3:
Corrosieproblemen nemen toe in Zamak 3 als het wordt geconfronteerd met omgevingsfactoren zoals vochtigheid, pH-waarden en blootstelling aan zouten.
2. Oppervlaktebehandeling Zamak 3
Verchromen:
Verchromen is een effectieve manier om onderdelen te beschermen tegen corrosie. Hierbij ontstaat. Er ontstaat een chroomoxidelaag.
Dit is een soort dunne coating van 0,5-2 µm. Er is echter een milieuprobleem vanwege zeswaardig chroom.
Anodiseren:
Het anodiseerproces creëert een dikkere oxidelaag met behulp van elektrochemische technieken. De voordelen zijn onder andere een verbeterde corrosiebestendigheid en een betere oppervlaktehardheid.
Dit proces vereist echter een goede controle over de spanning en de samenstelling van het elektrolyt.
Schilderen:
Dit proces brengt een primer- en verflaag aan op het onderdeel. Er zijn noodzakelijke stappen die gevolgd moeten worden voordat er geschilderd kan worden. Zoals reinigen en fosfateren.
De lagen hechten dus goed. Een onderdeel krijgt na verfcoating een beschermend schild en een mooie uitstraling. Maar verf kan na verloop van tijd loslaten.
Poedercoating:
Fabrikanten gebruiken elektrostatisch geladen poeder om onderdelen te poedercoaten. Het wordt op de juiste manier uitgehard om hechting te garanderen. De onderdelen krijgen een betere duurzaamheid en dikkere lagen met minder impact op het milieu.
Conclusie:
De Zamak 3 legering wordt vooral gebruikt in algemene toepassingen. Het is een veelzijdige ingot die uitstekend gietbaar en sterk is en bestand is tegen corrosie. Vanwege hun evenwichtskenmerken gebruiken industrieën zoals de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, elektrotechniek en hardware het.
Gereedschapsmateriaal, oppervlaktebehandelingen en bewerkingsparameters zijn belangrijk bij het verbeteren van de prestaties van legeringen. Dit zijn ook goedkope en duurzame metalen die steeds meer aanleiding geven tot verschillende industriële toepassingen.