Zamak 5 należy do kategorii stopów cynku. Zamak 5 to stop cynku z 3,5-4,3% aluminium, 0,03-0,08% magnezu i 0,75-1,25% miedzi. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 330 MPa, gęstość 6,7 g/cm³, a temperatura topnienia 380-385°C. Jest stosowany do odlewania ciśnieniowego części o wysokiej wytrzymałości w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i towarów konsumpcyjnych.

W tym artykule poznasz proces odlewania, właściwości fizyczne, mechaniczne i chemiczne, a także jego kluczowe zalety.

Skład i właściwości Zamak 5

Skład chemiczny Zamak 5

Zamak 5, stop na bazie cynku, składa się z czterech pierwiastków. Są to cynk, aluminium, miedź i magnez. Elementy te wprowadzają znaczące zmiany w roli jego wydajności.

Cynk (96-98%):

Cynk jest podstawą stopu Zamak five. Dobrze nadaje się do odlewania ciśnieniowego ze względu na niską temperaturę topnienia. Należy wybierać cynk o czystości 99,99%. Wynika to z faktu, że zanieczyszczenia w stopach wpływają na właściwości mechaniczne części.

Na przykład ołów (powyżej 0,003%) lub kadm (powyżej 0,002%) mogą osłabiać lub pękać części. Ponadto czysty cynk jest odporny na korozję.

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

Wkład aluminium w Zamak 5 polega na wzmocnieniu go poprzez udoskonalenie jego mikrostruktury. Podczas krzepnięcia aluminium tworzy fazy międzymetaliczne. W rezultacie poprawia strukturę i wytrzymałość.

Na przykład, na podanym obrazie, roztwór stały pokazuje, że część bogata w cynk krzepnie w temperaturze 381°C. Tymczasem faza bogata w Al tworzy się po osiągnięciu 277°C.

Faza celowo dyktuje twarde i plastyczne regiony. Dzieje się tak, ponieważ dodanie aluminium poniżej 3,5% powoduje pęknięcia, a przekroczenie 4,5% zwiększa kruchość i zwiększa prawdopodobieństwo pęknięcia.

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

Zawartość magnezu w Zamak five blokuje zanieczyszczenia na granicach ziaren. Właśnie dlatego udało się uniknąć korozja międzykrystaliczna. Ponadto jego dodatek znacznie poprawia płynność stopu, równomiernie wypełniając formę podczas odlewania.

Nadmierne ilości magnezu nie są dobre dla odlewania ciśnieniowego w gorącej komorze (385°C). Z powodu jego utleniania na powierzchniach pojawiają się ciemne plamy. Wymaga to bardzo ścisłej kontroli podczas pracy.

Miedź (0,75-1,25%):

Miedź w stopie Zamak 5 wzmacnia jego właściwości. Są one w stanie wytrzymać wysokie temperatury. W szczególności, gdy wynosi ona około 150°C. Struktura stopu stabilizuje się. Zwiększa to jego odporność na pełzanie w porównaniu do cynku bez miedzi.

Miedź działa również w celu utrzymania właściwości mechanicznych stopu. Spowalnia jego starzenie, trwające ponad 10 lat.

Ponadto nadmierne użycie miedzi powyżej 1,25% prowadzi do kruchości, a zmniejszona ilość powoduje wydłużenie do 30% odwrotnie.

Właściwości fizyczne Zamak 5

Gęstość:

Wytrzymałość na rozciąganie Zamak 5 wynosi 6,7 g/cm³. Jego gęstość wpływa na wagę, dzięki czemu jest o 15% lżejszy niż stal (7,85 g/cm³). W porównaniu ze stopem aluminium (2,7 g/cm³) jest on jednak o 60% cięższy.

Temperatura topnienia:

Stop Zamak 5 ma zasadniczo niższe temperatury topnienia, które mieszczą się w zakresie od 380°C do 385°C. W rezultacie zużywają one 25% mniej energii niż aluminium.

Co więcej, podczas procesu odlewania zawartość Zamak 5 zestala się bardzo szybko w ciągu 0,8 sekundy. Alternatywnie pomaga to w ukończeniu jednego cyklu w około 20 sekund.

Wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, wydłużenie:

Wytrzymałość na rozciąganie Zamak 5 wynosi około 330 MPa. Posiada również granicę plastyczności 220 mpa. Stop może być jednak rozciągliwy do 7-10% przed zerwaniem.

Co więcej, wytrzymałość na rozciąganie spada w temperaturze 150°C lub wyższej. Wynika to z jego termicznego zmiękczenia lub zmian mikrostrukturalnych.

Krzywa naprężenie-odkształcenie na obrazie pokazuje liniowe obszary sprężyste. Jest to około 220 MPa. Następuje również odkształcenie plastyczne.

Wzrost wytrzymałości na rozciąganie wokół 15% następuje z powodu mniejszego rozmiaru ziarna (0,02 mm). Blokuje to ruch dyslokacji.

Właściwości mechaniczne Zamak 5

Twardość:

Gatunek Zamak 5 ma 91 hb (twardość Brinella). Naciśnięcie 10-milimetrowej stalowej kulki z siłą 295 N pomaga uzyskać ten pomiar. Proces ten trwa 15 sekund, pozostawiając wgniecenie o wielkości 3,2 mm.

Twardość powierzchni zapobiega zarysowaniom. Sprawia to, że stop nadaje się do elementów takich jak klamki dekoracyjne lub klamki do drzwi.

Odporność na uderzenia:

Udarność Charpy'ego klasy Zamak 5. Może ona wynosić 53 J w temperaturze 20°C. Spada ona jednak do 35 J, gdy ciągliwość spada do -20°C.

Wytrzymałość gatunku ma znaczenie, gdy zachodzi potrzeba produkcji części narażonych na wibracje.

Wytrzymałość zmęczeniowa:

Zamak 5 może wytrzymać naprężenia cykliczne do 100 Mpa przy 1 milionie cykli. Jednak wynik chropowatej powierzchni (Ra > 1,6 µm) lub ostrych krawędzi wpływa na limit i prowadzi do 70 Mpa. Konkurując z ciągłymi wibracjami, zamak5 pasuje do wyposażenia pralek.

Zalety stopu Zamak 5

Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi

Stosunek wytrzymałości do masy stopu cynku i aluminium Zamak 5 wynosi 49 MPa. Ma on dobrą wytrzymałość na rozciąganie i gęstość. Jest on znacznie wyższy (30%) niż w przypadku aluminium A380 i około 50% lżejszy niż miedź C93200.

Co więcej, udarność stopu Zamak 5 wynosi 53 J i przewyższa aluminium A380 (40 J) i ZA-12 (45 J). Jest to powód, dla którego gatunek ten nadaje się do produkcji lżejszych części o wysokiej wytrzymałości. Mogą to być obudowy wierteł i pedały rowerowe.

Dobra odporność na korozję

Narażenie na działanie wilgoci (85% RH) lub słonego środowiska może prowadzić do rdzewienia części. W tym przypadku skład chemiczny (0,08% magnezu) pozwala uniknąć rdzy.

Metal ten wytrzymuje testy w mgle solnej przez około 500 godzin i zaskakująco wykazuje szanse na erozję powierzchni mniejszą niż 0,1 mm.

Tego rodzaju gatunki zazwyczaj dobrze sprawdzają się w ochronie przed korozją osprzętu morskiego. Na przykład, może powstrzymać korozję bez powłok w częściach takich jak knagi łodzi i zawiasy pokładowe.

Doskonała odlewalność

Zamak 5 wypełnia formę z płynnością 95%. Oferuje doskonałą odlewalność, będąc stopem, który tworzy skomplikowane kształty. Można z niego na przykład zaprojektować koło zębate zegarka, dodając 0,5 mm zęby lub zawias laptopa.

Odlewy produkują części o bardzo grubych ściankach, dzięki czemu ich chłodzenie zajmuje mniej czasu. Zmniejsza to również koszty produkcji nawet o 40%, w przeciwieństwie do mosiądzu obrabianego CNC.

Wysoka ciągliwość

Stop Zamak 5 jest rozciągliwy bez pękania, około 7-10%. Jego wysoka plastyczność umożliwia formowanie na zimno. Jest to potrzebne w przypadku kolanek hydraulicznych lub złączy elektrycznych, aby zapobiec pęknięciom. Ten rodzaj skrawalności pomaga w operacjach wtórnych (gwintowanie lub wiercenie).

Zastosowania Zamak 5

Przemysł motoryzacyjny

Stop Zamak 5 produkuje części samochodowe. Obejmuje to dysze wtryskiwaczy, obudowy czujników i wsporniki skrzyni biegów.

Zapewnia stabilność wymiarową (tolerancję) do ±0,05 mm w częściach takich jak mocowania silnika. Dzięki temu są one idealnie dopasowane, konkurując z najwyższymi wibracjami.

Przemysł lotniczy

Ze względu na właściwości mechaniczne Zamak 5, producenci wykonują z niego części niekrytyczne, takie jak ramki oświetlenia kabiny lub listwy wentylacyjne. Ogranicza to jednak jego zastosowanie w temperaturach poniżej 150°C.

Przemysł budowlany

Branża budowlana wykorzystuje Zamak 5 do produkcji klamek drzwiowych, zamków okiennych, a nawet wsporników dachowych. Korzystają z jego szlachetnego, wypolerowanego wyglądu.

Odciski palców i zmatowienie mogą zniszczyć wygląd uchwytów baterii, dlatego właśnie należy stosować powłoki chromowe.

Przemysł dóbr konsumpcyjnych

Zamak 5 to gatunek o wysokiej wytrzymałości. Może kształtować mocowania obiektywów kamer, miksery, podstawy i suwaki zamków błyskawicznych. Charakteryzuje się również dobrą spawalnością.

Oznacza to, że typy laserów mogą pracować na elementach takich jak szwy w ramkach smartfonów z prędkością 200 mm/min. Jest to powód obniżenia kosztów montażu.

Różnica między Zamak 5 i Zamak 3

1. Porównanie składu chemicznego:

Główna różnica polega na tym, że Zamak 5 zawiera miedź. Dlatego też zwiększa odporność na wysokie temperatury.

Tymczasem Zamak 3 ma bardzo mało miedzi. Ma to jednak na celu poprawę odlewalności i odporności na korozję w środowiskach takich jak wilgotne.

2. Porównanie składu mechanicznego:

Zamak 5 ma lepszą i wyższą wytrzymałość i twardość. Dzięki temu dobrze nadaje się do produkcji części nośnych.

I odwrotnie, stop Zamak 3 charakteryzuje się wyższą ciągliwością. Obsługuje złożone i trudne zagięcia.

Porównanie aplikacji

Zamak nadaje się do części, w których wymagana jest stabilność wymiarowa. Na przykład wsporniki silników samochodowych i korpusy zaworów przemysłowych.

Niedrogi stop odlewniczy, Zamak Three produkuje części o gładkiej powierzchni. Na przykład zabawki lub dekoracyjne podstawy lamp.

Czynniki wyboru:

• Wytrzymałość a koszt: Zamak jest o około 12% droższy niż Zamak 3. Wytrzymuje jednak do 50% w trudnych warunkach.
• Odporność na korozję: Zamak 3 oferuje lepszą odporność na korozję i jest idealny do baterii przybrzeżnych. Tymczasem zamak 5 zapewnia dobrą odporność na zużycie w częściach takich jak obrabiane koła zębate.
• Rodzaj obciążenia: Obecność wyższej twardości w Zamak 5 pozwala mu konkurować z obciążeniami dynamicznymi (np. koła zębate, elementy pomp). Zamak 3 sprawdza się dobrze w przypadku elementów statycznych, takich jak elementy dekoracyjne.
• Wykończenie powierzchni: Zamak 3 daje bardzo atrakcyjne i wypolerowane wykończenie, które spełnia potrzeby zapięć jubilerskich. Tymczasem zamak 5 wymaga dodatkowego nakładania warstw powłoki, aby uzyskać estetyczny wygląd.
• Zgodność z przepisami: Zamak 5 spełnia wymagania normy ASTM B240 dla przemysłu motoryzacyjnego. Tworzy części odporne na wysoką temperaturę. Zamak 3 spełnia normę ISO 301 dla towarów wrażliwych na koszty.

Proces produkcji Zamak 5

Proces odlewania ciśnieniowego

Odlewanie ciśnieniowe z gorącą komorą dobrze sprawdza się w przypadku stopów cynku i aluminium, więc można w nim odlewać Zamak five. Ma on niską temperaturę topnienia i może nagrzewać się do 400°C, zapewniając optymalną płynność.

Stopiony stop jest wtryskiwany do wnęki formy wykonanej ze stali. Producenci stosują ciśnienie od 1000 do 3000 barów. W ciągu kilku sekund przybiera on stałą formę, zachowując wąskie tolerancje.

Technika ta może być stosowana w przypadku większych produkcji, uzyskując gładkie powierzchnie (1,6 µm). Zmniejsza również potrzeby związane z obróbką końcową.

Odlewanie cynku jest bardzo przystępną cenowo metodą produkcji. Dlatego też jest wybierana przez większość masowo produkowanych platform. Obejmuje to wsporniki samochodowe lub obudowy elektroniki użytkowej.

Parametry procesu

Ważnymi parametrami są:

• Ciśnienie wtrysku (700-1000 barów). Zapobiega powstawaniu usterek,
• Temperatura matrycy (150-200°C) w celu uniknięcia przedwczesnego chłodzenia
• Szybkość chłodzenia (50°C/s) pozwala uzyskać ziarno o wielkości 0,02 mm.

Dostosowanie tych kroków jest ważne, aby uzyskać rzeczywiste wyniki wyjściowe. Zwiększa to właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie.

Parametry te zapobiegają również zmiennym wariantom części. Odpowiednie systemy chłodzenia redukują defekty wewnętrzne i poprawiają odporność zmęczeniową.

Obróbka skrawaniem i wykańczanie

Gatunek Zamak 5 może być obrabiany z prędkością skrawania 150 m/min. Prędkość posuwu waha się w granicach 0,1 mm/obrót. Zależy to od narzędzia węglikowego.

Kanały chłodzące na bazie wody odprowadzają nadmiar ciepła. To z kolei umożliwia bardzo dokładne gwintowanie lub rowkowanie.

Wykonywanie części z wysokiej jakości wykończeniem jest jednym z najbardziej wymaganych kroków. Po galwanizacja, części będą bardziej odporne na korozję.

W różnych opcjach wykończenia, producenci nakładają powłoki proszkowe na sprzęt architektoniczny, aby dodać trwałe wykończenie. Tymczasem powłoki farby doskonale przylegają do elementów dekoracyjnych, takich jak podstawy lamp.

Wszystkie powyższe kwestie dotyczące wpływu na środowisko są znacznie ważniejsze. Należy więc stosować praktyki przyjazne dla środowiska. Na przykład, do nakładania warstw proszkowych można stosować systemy wodne o obiegu zamkniętym.

Wnioski:

Zamak 5 to metal na bazie cynku. Zawiera wiele pierwiastków, takich jak aluminium, magnez i miedź. Dlatego też ma lepszy stosunek wytrzymałości do masy, odporność na korozję i doskonałą zdolność do odlewania. Aby sprostać wymaganiom masowej produkcji, stosuje się techniki odlewania ciśnieniowego. Jest to opłacalne i przewyższa alternatywy, takie jak Zamak 3 lub aluminium.