Opkomende technologieën en materialen worden voortdurend ingebouwd in de bouwindustrie om de voortdurend evoluerende gebieden te helpen met duurzaamheid, precisie, duurzaamheid en kostenefficiëntie. Zinkspuitgieten is een van de minder vaak belichte, maar uiterst belangrijke productieprocessen die een aanzienlijke bijdrage leveren aan de wereld. Zink spuitgieten is bekend zoals in de automobiel- en elektronicasector; maar vanwege de vele voordelen wordt het gebruik in de bouwsector steeds duidelijker.

In dit artikel gaan we dieper in op het spuitgieten van zink, de toepassingsmogelijkheden van spuitgieten van zink in de bouw, de voordelen, voor- en nadelen in vergelijking met andere productiemethoden en de toekomst van het spuitgietproces van zink.

Wat is zink spuitgieten?

Zinkspuitgieten is een precisieproductieproces waarbij gesmolten zink onder hoge druk in een stalen mal, een matrijs (waarbij 'matrijs' ook een jargon is voor een leugen), wordt geperst. De matrijs wordt geopend en het onderdeel wordt uitgeworpen wanneer het gestold is om een zeer nauwkeurig, herhaalbaar en ingewikkeld metalen onderdeel te produceren.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8 zijn zinklegeringen die gebruikt worden bij spuitgieten vanwege hun sterkte, vloeibaarheid, corrosiebestendigheid en goede maatvastheid. De eigenschappen van zink maken het een uitstekende keuze voor gebruik bij de productie van kleine tot middelgrote metalen onderdelen met een complexe geometrie.

Waarom zink spuitgietwerk in de bouw?

Materialen en onderdelen die door de bouwindustrie worden gebruikt, moeten sterk, duurzaam, betaalbaar en esthetisch zijn. Er zijn vele manieren waarop zink spuitgietwerk aan deze criteria voldoet:

1. Structurele betrouwbaarheid:

Treksterkte en vervormbaarheid zorgen voor een goede balans tussen zinklegeringen voor gebruik in dragende of zeer precieze toepassingen in de bouw.

2. Ontwerpflexibiliteit:

Met minimale of zelfs geen bewerking kunnen deze vormen worden vervaardigd, zoals complexe vormen, inclusief vormen met dunne wanden en fijne details.

3. Corrosiebestendigheid:

Deze zinkcomponenten beschermen van nature tegen milieuaantasting en zijn geschikt voor zowel bouwonderdelen binnen als buiten.

4. Kwaliteit oppervlakteafwerking:

Zinkgietwerk heeft een glad oppervlak dat zo kan worden gelaten of dat heel weinig nabewerking vereist, waarbij verf, coatings en plating goed hechten.

5. Economische levensvatbaarheid

Zink heeft een laag smeltpunt van ongeveer 420°C, wat het energieverbruik verlaagt en de levensduur van stalen matrijzen lang genoeg maakt om grote volumes te maken tegen lagere kosten per eenheid.

Geschiedenis van zinkspuitgieten in de bouwindustrie

Vroeg begin

Zink spuitgieten bestaat al sinds het begin van de 20e eeuw omdat het door zijn lage smeltpunt en perfecte vloeibaarheid het perfecte materiaal is voor dit proces. De industrieën waarin de spuitgiettechnologie aanvankelijk werd toegepast, waren de automobielindustrie en de elektronica; halverwege de 20e eeuw begon men zich echter te realiseren dat zink een goed materiaal was voor de bouwindustrie.

Midden 20e eeuw

In de jaren 1940 en 1950 werden spuitgegoten zinken onderdelen, zoals deurbeslag, raamsloten en ventilatiesystemen, wijdverspreid in residentiële en commerciële gebouwen. De neiging van zink om te roesten en zijn sterkte waren ideaal voor gebruik in buitengebouwen.

Eind 20e eeuw

In de jaren 1970 en 1980 werd spuitgieten van zink op grote schaal gebruikt voor bouwonderdelen die niet alleen functioneel maar ook decoratief waren. De recycleerbaarheid en kosteneffectiviteit van de producten pasten goed in de trend van duurzame bouwmaterialen. De vooruitgang in de productie van spuitgietmachines heeft het sneller en preciezer gemaakt.

21e eeuw

Zinkspuitgieten is een vereiste in de moderne bouw van vandaag. 3D-printen en geautomatiseerde machines, enz. hebben de productie verbeterd, nu zijn de bouwonderdelen meer op maat gemaakt en milieuvriendelijker geworden. In plaats van een van de al te vaak voorkomende giftige metalen in Europa te zijn, wordt zink nog steeds op grote schaal gebruikt in ijzerwaren, dakbedekking, afwatering en ventilatiesystemen omdat het sterk, duurzaam en duurzaam is.

Gietvorm eigenschappen die zink ideaal maken

Voordat we ingaan op het industriële niveau van zink spuitgieten, moeten we weten waarom een dergelijk materiaal wordt gekozen voor spuitgieten:

1. Het heeft een laag smeltpunt (~420°C): Vermindert het energieverbruik, versnelt de productiecyclus en verlengt de levensduur van het gereedschap.
2. Hoge vloeibaarheid: Maakt het mogelijk om dunne wanden en gedetailleerde geometrieën te gieten.
3. Uitstekende sterkte: Enorme kracht/gewicht verhouding zonder bulk.
4. Afwerking oppervlak: Superieure oppervlakteafwerking, vermindert ook de vereisten voor nabewerking en maakt plateren of verven mogelijk.
5. Levensduur van zink: Zink corrodeert niet, wat betekent dat producten lang meegaan.
6. Milieuvriendelijk: Zink is 100% recyclebaar en ondersteunt goede circulaire productie.

Zink spuitgietproces: Stap voor stap

Als fabrikanten, ingenieurs of studenten willen begrijpen hoe deze hoogwaardige productiemethode werkt, dan is het belangrijk om het stapsgewijze proces te begrijpen. Hieronder volgt een volledige stapsgewijze beschrijving van elke fase van het zinkspuitgietproces.

Stap 1: Ontwerp en fabricage van matrijzen

Doel: Het wordt gebruikt om een precies gereedschap (matrijs) te maken dat wordt gebruikt om de vorm van het eindproduct te bepalen.

• CAD-modelleren:  Eerst ontwerpen de ingenieurs het onderdeel in 3D met behulp van CAD-software (Computer Aided Design).
• Gereedschap maken: Volgens het ontwerp worden er twee helften van de stalen mal (matrijs) gemaakt, een deksel en een uitwerpmatrijs.
• Koel- en uitwerpkanalen: Lopers, ventilatieopeningen, koellijnen en uitwerppennen maken deel uit van de matrijs voor de metaalstroom en het verwijderen van onderdelen.

Opmerking:  Gehard gereedschapsstaal maakt matrijzen, die vervolgens slijten en honderdduizenden tot miljoenen onderdelen produceren.

2. De zinklegering voorbereiden

Doel: Om te controleren of de zinklegering de juiste samenstelling en temperatuur heeft.

• Zinklegering Selectie: De gangbare legeringen voor Zamak 3, Zamak 5 en ZA 8 zijn geselecteerd op sterkte, vloeibaarheid en corrosiebestendigheid.
• Smelten: Zink wordt gesmolten in een oven bij ongeveer 380-420°C (716-788°F).
• Temperatuurbewaking: Als de legering niet op een stabiele temperatuur wordt gehouden, kan deze de kwaliteit niet behouden en zullen er defecten ontstaan.

Stap 3: Opstelling spuitgietmachine

Doel: Voor een snelle en nauwkeurige bewerking, klaar op de machine.

Er zijn voornamelijk twee soorten zinkspuitgietmachines:

1. Hete kamermachines (meest gebruikt voor zink)

• Bovendien wordt het injectiesysteem ondergedompeld in gesmolten zink.
• Sneller en energiezuiniger voor zink vanwege het lage smeltpunt.

2. Koudekamermachines

• De warmte verlaat de kamer en wordt in een aparte kamer met gesmolten metaal gegoten.
• Meer typisch voor metalen zoals aluminium of magnesium.

De algemene keuze bij zinkspuitgieten is een hete kamer, vanwege de snelheid en eenvoud.

Stap 4: Spuiten (de matrijs vullen)

Doel: Het wordt gebruikt om de matrijsholte onder hoge druk te vullen met gesmolten zink.

• Klemmen: Om lekken te voorkomen, worden de matrijshelften onder grote druk dichtgeklemd.
• Injectie: Het gesmolten zink wordt (bij 1.500 tot 25.000 psi) door een plunjer in de matrijsholte geperst.
• Vultijd: Met milliseconden om de holte te vullen is er een grote mate van precisie en minimale porositeit.

Resultaat: Het gieten van gesmolten zink met een van deze ingewikkelde details resulteert in de exacte vorm van de mal.

Stap 5: Afkoelen en stollen

Doel: Om ervoor te zorgen dat het zink een vast deel wordt wanneer het gesmolten is.

• Koeltijd:  Dit duurt normaal 1 tot 10 seconden, afhankelijk van de grootte en wanddikte van het onderdeel.
• Interne koeling: Het stollen wordt bevorderd door waterkanalen in de matrijs.
• Thermisch beheer: Op de juiste manier afkoelen voorkomt krimpen, kromtrekken of interne spanning.

Deze stap zorgt ervoor dat het onderdeel gelijkmatig uithardt en dat de afmetingen behouden blijven.

Stap 6: Matrijs openen en uitwerpen

Doel: Hierdoor kan het gegoten onderdeel veilig uit de matrijs worden gehaald.

• Matrijs opent: Nadat het onderdeel is afgekoeld, scheidt het zich in twee helften.
• Uitwerpspelden: Duw het gestolde gietstuk mechanisch uit de matrijsholte.
• Geautomatiseerde verwijdering:  Voor zeer grote volumes kunnen de onderdelen verzameld worden door robots of een transportband.

Niet soepel uitwerpen kan het onderdeel of de matrijs beschadigen, dus timing en matrijsontwerp zijn cruciaal.

Stap 7: Trimmen en knipperen

Doel: Om ervoor te zorgen dat er geen overtollig materiaal (flash) van het gieten is.

Flits: Overtollig metaal van dunne aard dat lekt in de scheidingslijnen of openingen van de matrijs.

Trimmethodes:

• Mechanisch scheren
• Triltrommelen
• CNC-bewerking voor nauwe toleranties

Geautomatiseerd persafsnijden: Vaak gebruikt voor grote batches en snelheid, voor consistentie.

Het uiteindelijke onderdeel moet dan voldoen aan de maatspecificaties en de esthetische standaard en deze stap zorgt ervoor dat dat gebeurt.

Stap 8: Afwerking oppervlak (optioneel)

Doel: Dus het uiterlijk kan worden verbeterd, of de corrosiebestendigheid, of de functie.

Soorten afwerking:

• Polijsten of polijsten
• Poedercoaten of schilderen
• Galvaniseren (chroom, nikkel, messing)
• Anodiseren (voor legeringcompatibiliteit)
• Textureren of graveren

Het afwerken van zinkgietstukken is vooral geschikt omdat de gegoten oppervlakken glad zijn.

Stap 9: Kwaliteitscontrole en inspectie

Doel: Dit is om ervoor te zorgen dat de onderdelen voldoen aan alle vereiste esthetische en technische kwaliteiten.

• Dimensionale controles: Kalibers, micrometers of coördinatenmeetmachines (CMM) gebruiken.
• Oppervlakte-inspectie: Defecten zoals poreusheid, scheuren of verkleuring worden visueel gecontroleerd.
• Prestatietests: Het kan gaan om sterkte, corrosiebestendigheid of stresstests.

De bouwindustrie voor toepassingen van zink spuitgietwerk

De bouw en architecturale toepassing is waar de rol van zink spuitgieten geen moeite bespaart, omdat het verschillende voordelen heeft bij de productie van de gebruikte onderdelen. Maar deze onderdelen worden meestal geprijsd om hun sterkte, duurzaamheid en esthetische aantrekkingskracht, waarbij sommige onderdelen worden gewaardeerd om hun functie en andere om hun uiterlijk. Hier zijn de belangrijkste gebieden waar zink spuitgieten wordt gebruikt in de bouwsector:

1. Bouwkundige hardware

Zinkgietwerk is een van de meest typische soorten architecturale hardware, zoals deurklinken, venstersloten, scharnieren, grendels en beugels. Voor residentiële en commerciële gebouwen zijn deze onderdelen erg belangrijk wat functionaliteit en esthetiek betreft. Doordat zink een precieze, ingewikkelde vorm kan aannemen, kunnen fabrikanten complexe ontwerpen maken en dat is waar het het beste werkt, voor decoratief hang- en sluitwerk. Bovendien garandeert de corrosiebestendigheid van het zink dat deze onderdelen hun leven lang meegaan onder zware omstandigheden buiten.

Voordelen voor bouwtoepassingen:

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Gemakkelijk af te werken (plateren, schilderen)
• Lange levensduur dankzij corrosiebestendigheid

2. Bouwbeslag en bevestigingsmiddelen

De essentiële bouwfittingen en bevestigingsmiddelen worden ook vervaardigd met zinkspuitgieten. Hiertoe behoren schroeven, bouten, moeren en klemmen. Omdat zink van nature roest- en corrosiebestendig is, is het een natuurlijke keuze voor toepassingen buitenshuis en binnenshuis. Zink gegoten bevestigingsmiddelen zijn betrouwbare onderdelen als het gaat om het vastzetten van elementen in muren, ramen en dakbedekking, en ze zijn gemakkelijk te hanteren in de bouw.

Belangrijkste voordelen:

• Uitstekende weerstand tegen corrosie (voor buitengebruik)
• Goede vloeibaarheid voor complexe vormen
• Economisch voor massaproductie

3. Afvoersystemen

Spuitgietwerk van zink wordt af en toe gebruikt in de bouwindustrie bij de productie van afvoersystemen zoals regenpijpen, goten en putdeksels. Zink is een goed materiaal voor dergelijke toepassingen omdat het goed bestand is tegen watercorrosie en na verloop van tijd zijn vorm behoudt. De sterkte van zink en de precisie van spuitgieten resulteren beide in gegoten onderdelen die nodig zijn voor de werking van afvoersystemen met een strakke pasvorm en een efficiënt beheer van de waterstroom.

Waarom werkt zink goed?

• Corrosiebestendigheid in natte omgevingen
• Langdurige duurzaamheid
• Detail in het vermogen om complexe ontwerpen te maken

4. Dakbedekking en ventilatiecomponenten

Verschillende dakbedekkings- en ventilatieonderdelen, zoals gootstukken, ventilatorafdekkingen en afvoerpijpen, worden ook met zink vervaardigd. De natuurlijke weerbestendigheid van het metaal en zijn vermogen om een groot aantal verschillende omgevingsomstandigheden te overleven, maken het de perfecte keuze voor extern gebruikte bouwonderdelen, zoals onderdelen die blootstaan aan regen, wind en temperatuurschommelingen. In de meeste gevallen moeten deze onderdelen worden ontworpen om volledig te worden geïntegreerd in de architectuur van het gebouw; de precisie die het gietproces mogelijk maakt is meestal aanzienlijk.

Waarom wordt het gebruikt in dakbedekking?

• Weerbestendigheid voor langdurige prestaties
• Vermogen om intact te blijven op de lange termijn
• Functionele en decoratieve stukken zijn mogelijk op basis van esthetische veelzijdigheid.

5. Energie-efficiënte en duurzame bouwoplossingen

Omdat energiezuinig bouwen steeds meer in het middelpunt van de belangstelling komt te staan, levert het spuitgieten van zink een bijdrage. De grote recycleerbaarheid van zink stelt fabrikanten ook in staat om schroot en ander overtollig materiaal te recyclen, wat afval voorkomt en de behoefte aan nieuw materiaal vermindert. Omdat zink zo'n duurzaam materiaal is, gaan alle onderdelen bovendien langer mee en hebben ze dus minder snel vervanging en onderhoud nodig, wat weer bijdraagt aan kostenbesparingen tijdens de levensduur van het gebouw.

Voordelen van duurzaamheid:

• Zink is 100% recyclebaar, waardoor het minder belastend is voor het milieu, en heeft een lange levensduur; in verhouding hoeft er niet vaak vervangen te worden.
• Zeer energie-efficiënt productieproces in vergelijking met andere metalen, omdat het metaal tijdens het proces volledig verdampt.

6. Decoratieve onderdelen in gebouwen

Het spuitgieten van zink produceert ook ander functioneel hang- en sluitwerk en decoratieve onderdelen, zoals medaillons, sierelementen, meubelbeslag en architecturale ontwerpen op maat. Deze elementen verbeteren vaak het aspect van het interieur en exterieur van het gebouw naast het produceren van sterkte en bruikbaarheid. Met het gietproces kunnen ontwerpers zeer gedetailleerde en visueel aantrekkelijke producten ontwerpen die bestand zijn tegen gebruik.

Esthetische en functionele kwaliteiten:

• Ontwerpflexibiliteit voor aangepaste vormen
• Zeer duurzaam, geschikt voor zowel binnen- als buitentoepassingen
• Kan daarom gemakkelijk worden afgewerkt met plating of verf om bij de bouwstijl te passen, of worden overgedragen aan fabrikanten

Voordelen van zink spuitgietwerk ten opzichte van andere methodes

Daarom verklaart deze vergelijking waarom spuitgieten van zink vaak de beste optie is voor kleine metalen onderdelen in de bouw.

Duurzaamheid en milieu-impact

Zink recycleren is perfect mogelijk. Meer dan 90% van de gegoten zinkproducten kan echter worden hergebruikt zonder substantiële aantasting van de materiaaleigenschappen. Dit is in overeenstemming met de wereldwijde trend in de bouw naar groene bouwpraktijken en groene certificeringen (zoals LEED en BREEAM).

Zink heeft ook een relatief laag smeltpunt, waardoor de minerale bron efficiënter kan worden verwerkt met minder energieverbruik dan bij de productie van aluminium of staal, waardoor de koolstofvoetafdruk kleiner wordt.

Uitdagingen en overwegingen

Zinkspuitgieten heeft een aantal voordelen, maar er zijn ook een paar nadelen waar je voor moet oppassen:

Beperking componentgrootte: Kleinere tot middelgrote onderdelen zijn het meest geschikt voor zinkspuitgieten. Bij zeer grote onderdelen kan aluminium of een ander materiaal praktischer zijn.

Kosten voor gereedschap: De eerste kosten van stalen matrijzen zijn vaak buitensporig hoog voor kleine productieseries.

Hittebestendigheid: Door hun lagere smeltpunt en ongeschiktheid voor toepassingen bij hoge temperaturen zijn zinklegeringen in sommige omgevingen niet geschikt.

Toch zijn deze kwesties onbeduidend in vergelijking met de voordelen van relevante gevallen.

Toekomstig potentieel en innovaties

In lijn met de digitale ontwerptools, slimme gebouwen en de modulaire bouw in de bouwsector, is er een behoefte aan metalen componenten die in hoge mate herhaalbaar en aanpasbaar zijn. Zinkspuitgieten is door deze vooruitgang goed gepositioneerd om aan deze behoefte te voldoen.

• Relevant voor het verminderen van de Tooling-tijd en -kosten door 3D-matrijsinserts te printen.
• Simulatiegebaseerd matrijsontwerp: Kwaliteitsverbetering en vermindering van defecten.
• Hybride materialen: Zink combineren met polymeren of keramiek voor betere prestaties.
• Slim bouwen: Sensoren en elektronica ingebed in zink gegoten onderdelen voor slimme gebouwtechnologieën.

Bovendien is de trend naar prefabricage en off-site bouwen een richting die past bij de kracht van zinkspuitgieten op grote schaal, zeer nauwkeurige productie.

Conclusie

Spuitgieten van zink is een onderbenutte en zeer waardevolle technologie voor de bouwindustrie. Als zodanig heeft het een balans van sterkte, precisie, esthetiek en duurzaamheid die het geschikt maakt voor een groot aantal toepassingen waar veel belangstelling voor is, van architecturale hardware tot elektrische behuizingen en decoratieve onderdelen. Met het spuitgieten van zink dat zo'n belangrijke rol speelt in zowel het verleden als het huidige jaar en in het licht van het toenemende belang van duurzaamheid en kosteneffectiviteit in het huidige tijdperk van architectonisch ontwerp en de bouwsector in het algemeen, is het zonder twijfel dat spuitgieten van zink een nog grotere rol zal spelen in de toekomst van de bouw. Omdat het aan alle moderne vereisten kan voldoen zonder compromissen te sluiten op het vlak van kwaliteit of milieunormen, is het een slimme keuze voor bouwers, architecten en fabrikanten.

FAQs 

1. Waarom is zink het juiste metaal voor spuitgieten?

De reden dat zink ideaal is voor spuitgietwerk is dat het een uitstekende vloeibaarheid heeft, een laag smeltpunt, hoge sterkte en goede oppervlakteafwerking. Bovendien is het volledig recyclebaar, heeft het een natuurlijke weerstand tegen corrosie en is het zowel kosteneffectief als milieuvriendelijk.

2. In welke industrieën wordt zinkspuitgieten gebruikt?

Vanwege de precisie, duurzaamheid en corrosiebestendigheid wordt zinkspuitgieten veel gebruikt in de auto-, elektronica-, bouw- en apparatenindustrie voor de productie van onderdelen zoals sierlijsten, behuizingen, connectoren en hardware.

3. Zijn onderdelen van spuitgegoten zink recyclebaar?

Ja, spuitgegoten zinkdelen zijn recyclebaar 100%. Het is nuttig voor het milieu en ook kosteneffectief omdat schroot en defecte onderdelen omgesmolten en hergebruikt kunnen worden zonder dat de kwaliteit van het materiaal achteruitgaat.