Do tej pory opracowano ponad 25 stopów cynku. Podobnie, stopy cynku mają dwie znaczące rodziny: stopy zamak i stopy za. Stopy cynku mają znaczący udział w produkcji części odlewanych ciśnieniowo. Na przykład, od stacji ładowania pojazdów elektrycznych (EV) po komponenty smartfonów i designerskie meble, odlewanie ciśnieniowe cynku dominuje wszędzie. 

Źródło: (Dynamiczny system bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych oparty na segmentowanych płytkach ze stopu cynku)

Autorzy: Anurag A. Gadgil, Arya Bairoliya, oraz Balamurugan Parandhaman

Naukowcy z Uniwersytetu Linköping wynaleźli baterię cynkowo-ligninową wielokrotnego ładowania. Konstrukcja ta jest unikalna i bardzo niezawodna, ponieważ jej żywotność wynosi ponad 8000 cykli ładowania i rozładowania. Ta innowacja ma potencjał, aby zaoferować tanie i długotrwałe źródło magazynowania energii w obszarach, w których brakuje energii elektrycznej.

Rozwój pojazdów elektrycznych stanowi wyjątkowe wyzwanie ze względu na potrzebę stosowania lekkich komponentów. Stopy cynku charakteryzują się lepszym stosunkiem wytrzymałości do masy. Są one również stosowane w obudowach akumulatorów pojazdów elektrycznych i komponentach stacji ładowania.

Stopy cynku to nie tylko stopy. Są idealne do wielu części przemysłowych, takich jak:  

Przemysł motoryzacyjny

• Klamki drzwi
• Kratki chłodnicy
• Ramki przyrządów
• Komponenty silnika

Towary konsumpcyjne

• Części do urządzeń
• Okucia do szafek
• Zabawki

 Elektronika

• Piloty do telewizorów,
• Obudowy głośników komputerowych
• Ekranowanie przed zakłóceniami elektromagnetycznymi

Budowa

• Klamki,
• Okucia okienne
• Rmateriały opakowaniowe
• Dekoracyjne elementy architektoniczne

Inne branże

• artykuły sportowe, takie jak kije golfowe

W tym artykule dowiemy się o stopach cynku do odlewania ciśnieniowego, ich procesie, materiałach, zaletach, zastosowaniach i typach.

Lista kompletnych stopów cynku (skład i przykłady)

Zrozumienie stopów cynku dla komponentów odlewanych ciśnieniowo

Stopy cynku są uniwersalnymi materiałami do produkcji elementów odlewanych ciśnieniowo. Dlaczego stopy cynku?

• Doskonała odlewalność
•  Szybka produkcja
• Minimalne wady odlewu
• Doskonała stabilność wymiarowa
• Dobre właściwości mechaniczne
• Wyższa wytrzymałość
• Wysoka plastyczność
• Wysoka odporność na uderzenia
• Naturalna odporność na korozję
• Doskonałe wykończenie powierzchni
•  Opłacalność

Czym są stopy cynku?

Stopy cynku to wszechstronna grupa metali. Cynk (Zn) jest głównym pierwiastkiem w stopach cynku. Stopy cynku zawierają również inne pierwiastki, z których każdy ma specyficzny charakter w zależności od zastosowania. Oto zestawienie najczęstszych kombinacji i ich wyników

Popularne stopy odlewnicze cynku

Zamak i ZA to popularne rodziny stopów cynku do odlewania ciśnieniowego. Każdy z nich ma ustandaryzowany skład. Stopy Zamak zazwyczaj zawierają około 4% aluminium, podczas gdy stopy ZA mają wyższą zawartość aluminium (do 8%) w celu zwiększenia wytrzymałości.

Stopy cynku do odlewania ciśnieniowego występują w dwóch głównych rodzinach, z których każda spełnia określone wymagania:

Związek Zamak (Zamak 3, 5 i 7)

Charakterystyka:

Dobra odlewalność

• Stop Zamak jest wysoce odporny na topienie i łatwo płynie w formach, co skutkuje mocniejszymi kształtami i cieńszymi ściankami. 
• Pozwala to na szybsze cykle produkcyjne i mniej błędów odlewniczych.

Zrównoważona wytrzymałość i plastyczność: 

• Stopy te zapewniają dobrą równowagę między wytrzymałością i elastycznością. 
• Są one mocniejsze niż większość niemetalicznych stopów odlewniczych.
• Mogą one wytrzymać obciążenia skierowane w dół, ale mają też pewną wytrzymałość.

Doskonała odporność na korozję

• Stopy Zamak są odporne na korozję.
• Można je dodatkowo wzmocnić poprzez galwanizację lub chromowanie.

Typowe zastosowania

Ze względu na bardzo kulisty kształt, farba Zamac jest szeroko stosowana w różnych aplikacjach, np.

• Części pojazdu: klamki drzwi, osłony chłodnicy, ramki instrumentów
• Materiały eksploatacyjne: uchwyty do kranów, części do urządzeń, okucia do szafek i zabawki
• Elektronika: obudowa, radiatory i inne komponenty

Stopy ZA (ZA-8, ZA-12, ZA-27)

Charakterystyka

Zwiększona zawartość aluminium

• Stopy ZA mają znacznie wyższy procent aluminium (8%) niż stopy Zamak (około 4%).

Zwiększona wytrzymałość i odporność na pełzanie

• Zwiększona zawartość aluminium zwiększa ogólną wytrzymałość stopu. 
• Zwiększa również odporność na pełzanie, czyli powolną zmianę materiału pod stałym naprężeniem.

Zastosowania wymagające wysokiej wytrzymałości i odporności na pełzanie

• Stop ZA jest pierwszym wyborem, gdy wytrzymałość i odporność na odkształcenia są ważnymi czynnikami. 

Typowe zastosowania

• Części pojazdu: Akcesoria, takie jak wsporniki i części silnika
• Akcesoria: gałki drzwi, zawiasy i zamki
• Urządzenia przemysłowe: Materiały wymagające wysokiej odporności na korozję

Porównanie właściwości stopów Zamak i ZA

Poniżej znajduje się tabela porównująca główne cechy stopów Zamak i ZA:

Wybór odpowiedniego stopu cynku

Wybór odpowiedniego stopu cynku zależy od Twoich priorytetów. Potrzebujesz trudnych struktur i szybkiej produkcji? Stopy Zamak wygrywają dzięki swojej niesamowitej podatności na odlewanie. 

Jeśli jednak kluczowa jest wyższa wytrzymałość i odporność, należy wybrać stopy ZA. Radzą sobie one z większymi ciężarami i lepiej znoszą zginanie, ale ich odlewanie może być trudniejsze.

Rozważ:

• Zamak do przedmiotów codziennego użytku, takich jak klamki do drzwi
• Stopy ZA do elementów konstrukcyjnych, takich jak wsporniki samochodowe

Oto tabela podsumowująca krytyczne właściwości stopów Zamak i ZA:

Zalety komponentów odlewanych ciśnieniowo z cynku

Odlewy cynkowe wyróżniają się w branży produkcyjnej imponującym połączeniem właściwości i zalet ekonomicznych. Oto, co sprawia, że jest tak popularny:

• Niska temperatura topnienia: Niska temperatura topnienia cynku (około 380 °C) pozwala mu szybko przepływać do form, tworząc spektakularne kształty i cienkie ścianki. Oznacza to: 
• Szybsze przetwarzanie: Formy napełniają się szybciej, co skraca proces. 
• Mniej błędów: Wolniejsze tempo przepływu zmniejsza ryzyko odsłonięcia lub pęknięcia produktów końcowych. 
• Silna tolerancja: Odlewanie cynku wyjątkowo dobrze zachowuje swój kształt po schłodzeniu, co skutkuje częściami o jednolitej konstrukcji i dużych tolerancjach. Eliminuje to potrzebę zakupu nowego sprzętu, oszczędzając czas i pieniądze. 

Stopy cynku: Właściwości mechaniczne

Wytrzymałość i plastyczność

Stopy cynku zapewniają doskonałą równowagę. Są mocniejsze niż większość konwencjonalnych niemetalicznych stopów odlewniczych. Stopy cynku mogą wytrzymać większe obciążenia. Ponadto są idealne do zastosowań wymagających wytrzymałości. 

Dodatkowe korzyści

Naturalna odporność na korozję

Cynk zapewnia naturalną ochronę przed korozją, dzięki czemu nadaje się do wody lub prostych zastosowań. Ta naturalna odporność może być dodatkowo wzmocniona przez powlekanie galwaniczne lub chromianowanie dla jeszcze lepszej ochrony, zmniejszając potrzebę stosowania dodatkowych powłok w niektórych przypadkach. 

Przewodność cieplna i elektryczna 

Dobra przewodność cieplna cynku sprawia, że jest on idealnym materiałem na radiatory, pomagając zapobiegać rozpraszaniu ciepła w komponentach elektronicznych. Jego właściwości elektryczne mogą być również przydatne w niektórych zastosowaniach elektrycznych. 

Nadaje się do recyklingu 

Cynk w dużym stopniu nadaje się do recyklingu. Złom z procesu odlewania ciśnieniowego i stary materiał cynkowy mogą być ponownie wykorzystane, przyczyniając się do zrównoważonej produkcji. 

Koszt 

Sam cynk jest stosunkowo opłacalny, a proces odlewania ciśnieniowego jest wydajny. To połączenie sprawia, że odlewanie ciśnieniowe cynku jest ekonomicznie przyjaznym procesem masowej produkcji. 

Podsumowując, części odlewane ciśnieniowo z cynku oferują wspaniałe właściwości, takie jak:

• prędkość
• dokładność
• siła
• przystępność
• przyjazność dla środowiska

Dzięki temu jest to wszechstronne i wartościowe rozwiązanie do wielu zastosowań w różnych branżach.

Proces odlewania ciśnieniowego stopów cynku 

Elementy odlewane ciśnieniowo z cynku to proces wysokociśnieniowy, który zamienia stopiony cynk w jednolite, gęste części.

• Odlewanie ciśnieniowe z gorącą komorą: Kształtowanie cynku z prędkością Odlewanie ciśnieniowe z gorącą komorą jest bardzo wydajne w przypadku stopów cynku ze względu na ich niską temperaturę topnienia. Oto jak to zrobić: 
• Przygotowanie matrycy i stopiony cynk: Metalowe formy są czyszczone, smarowane i podgrzewane. W międzyczasie stopiony cynk znajduje się w piecu, gotowy do odlania. 
• Wtrysk wysokociśnieniowy: Tłok wtłacza stopiony cynk pod wysokim ciśnieniem do formy, wypełniając jeszcze więcej szczegółów. 
• Krzepnięcie i wyrzucanie: Cynk szybko stygnie i krzepnie, przyjmując kształt formy. Po stwardnieniu forma otwiera się, a kołki wypychające wypychają nowy odlew. 
• Przycinanie i wykańczanie: Nadmiar materiału jest usuwany z wlewu i nadlewu. Odlew może wymagać dodatkowego wykończenia, takiego jak gratowanie, galwanizacja lub malowanie.
• Przewaga gorącej komory: Metoda ta zapewnia szybsze czasy cykli, ponieważ stopiony metal jest stale dostępny, a konfiguracja sprzętu jest prostsza niż w przypadku metod zimnokomorowych. 

Przewaga odlewania ciśnieniowego nad innymi metodami 

Odlewanie ciśnieniowe oferuje wyraźne korzyści w porównaniu z innymi metodami odlewania:

• Wysoka produkcja i powtarzalność: Wysokie ciśnienie i automatyzacja umożliwiają szybką produkcję jednolitych części o wysokiej jakości.
• Złożone kształty i wąskie tolerancje: Odlewanie ciśnieniowe wyróżnia się tworzeniem skomplikowanych kształtów o cienkich ściankach i wąskich tolerancjach dzięki dokładnym kształtom form i wysokim ciśnieniom wtrysku.

Odlewanie ciśnieniowe ze stopu cynku zapewnia szybką i opłacalną metodę produkcji wytrzymałych i wysokiej jakości części w dużych ilościach.

Zastosowania odlewów cynkowych

Części odlewane ciśnieniowo z cynku są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu. Przyjrzyjmy się kilku przykładom:

Przemysł motoryzacyjny

Odlewanie ciśnieniowe cynku jest szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym do wielu zastosowań. Części odlewane ciśnieniowo z cynku zapewniają przemysłowi motoryzacyjnemu wytrzymałość, dokładność i oszczędność kosztów komponentów i części. Poniżej przedstawiono niektóre z najczęściej używanych zastosowań.

• Wsporniki silnika 
• Obudowy skrzyni biegów
• Klamki drzwi
• Pokrętła
• Ramki
• Wsporniki

Przemysł konsumencki

Części odlewane ciśnieniowo z cynku mają świetne przykłady w przemyśle konsumenckim. Odlewanie ciśnieniowe cynku pozwala na tworzenie złożonych i pięknych projektów produktów konsumenckich, produkując wysokiej jakości części do drzwi, okuć i mebli. Proces ten zapewnia trwałe i odporne na korozję produkty. Niektóre typowe przykłady to:

• Radiatory
• Gałki drzwi
• Zawiasy 
• Części mebli

Oświetlenie

Części odlewane ciśnieniowo z cynku mają wiele zalet w zastosowaniach elektrycznych. Stopy cynku są mocniejsze niż wiele tworzyw sztucznych lub innych stopów metali. Cynk ma również doskonałe właściwości ekranowania elektromagnetycznego i tłumienia drgań, które są pożądane przy ochronie wewnętrznych elementów elektrycznych.

Niektóre typowe przykłady to:

• Oprawy oświetleniowe
• Reflektory

Robotyka

Istnieje ogromne zapotrzebowanie na lekkie i funkcjonalne komponenty, które mogą obsługiwać powtarzalne ruchy robotów. Odlewanie ciśnieniowe cynku ma wielką zdolność do wytwarzania złożonych kształtów o stosunku wytrzymałości do masy. Obecnie odlewanie ciśnieniowe cynku jest badane pod kątem zastosowania w wielu częściach robotów, takich jak:

• Ramiona robotyczne,
• Chwytaki
• Obudowa czujnika

Rozważając odlewanie ciśnieniowe cynku vs. odlewanie ciśnieniowe aluminium

Wybór odlewu ciśnieniowego z cynku lub aluminium zależy od priorytetów użytkownika. Poniżej znajduje się tabela podsumowująca główne różnice:

Cynk wyróżnia się stabilnością kształtu i ruchu, podczas gdy aluminium wzmacnia sztywne elementy.

Wnioski

Stopy cynku doskonale sprawdzają się w odlewnictwie ciśnieniowym ze względu na korzystne połączenie materiału i opłacalności. Zapewniają one doskonałe właściwości, takie jak:

• Dobra wytrzymałość
• Naturalna odporność na korozję
• Zdolność do recyklingu

Proces odlewania ciśnieniowego oferuje dokładniejsze części, szybszą produkcję i mniej obróbki końcowej. Stopy cynku są idealne do produkcji wielkoseryjnej w przemyśle. Stopy te mają szereg zastosowań, od motoryzacji po elektronikę użytkową. Odlewanie ciśnieniowe cynku po cichu kształtuje nasz codzienny świat.

Najczęściej zadawane pytania

Czy stopy cynku matowieją?

Stopy cynku są również podatne na matowienie, ale nie jest to proces podobny do rdzewienia żelaza. Oto podział:

Tarnish vs. Rust: Rdza to korozja związana z żelazem (Fe). Żelazo łączy się z tlenem i wilgocią, wydzielając tlenek żelaza, który jest powszechnie znany jako rdza. Ta czerwona, łuszcząca się substancja niszczy metal.

Korozja stopów cynku: Po wystawieniu na działanie atmosfery stopy cynku reagują z tlenem, tworząc tlenek cynku. Warstwa ta zapewnia pewną ochronę późniejszym warstwom, ale występuje w postaci białego filmu, który psuje wykończenie.

Czym jest stop miedzi i cynku?

Inna nazwa mosiądzu to stop miedzi i cynku. Jest to prawdopodobnie jeden z najczęściej używanych i najbardziej elastycznych rodzajów stopów metali. Mosiądz jest stopem wytwarzanym przez połączenie miedzi i cynku, przy czym stosunek ten wynosi więcej miedzi niż cynku, czyli około 66% miedzi i 34% cynku.

Co to jest krzyżówka stopu miedzi i cynku?

Rozwiązaniem krzyżówki dla terminu; stop miedzi i cynku będzie BRASS.

Oto dlaczego:

Materiał: Stop miedzi i cynku jest powszechnie nazywany mosiądzem.

Długość krzyżówki: "Brass" jest całkowicie odpowiedni przy pięciu lub sześciu literach, typowej długości dla odpowiedzi w krzyżówkach.

Chociaż istnieją inne stopy na bazie miedzi, takie jak stop miedzi i cyny znany jako brąz, najpowszechniejszym z nich jest mosiądz.

Co to jest stop cynku?

Stop cynku to rodzaj metalu, którego głównym składnikiem jest cynk, ale inne metale są dodawane w celu poprawy jego właściwości. Oto podział:

Cynk: Podstawa stopu, która zapewnia optymalny koszt, wagę i formowalność materiału.

Elementy stopowe: Są to zazwyczaj metale, takie jak aluminium, miedź, magnez i czasami żelazo. Każdy pierwiastek ma specyficzne właściwości: Każdy pierwiastek ma specyficzne właściwości:

Aluminium: Zwiększa wytrzymałość, obniża temperaturę topnienia i pomaga w odlewaniu.

Miedź: Poprawa właściwości, takich jak wytrzymałość, odporność na korozję i skrawalność.

Magnez: Zwiększa stabilność wymiarową i odlewalność.

Żelazo może zwiększać wytrzymałość i odporność na korozję, ale może również powodować kruchość stopu, gdy jest używane w dużych ilościach.

Czy stop cynku może rdzewieć?

Stopy cynku nie rdzewieją w prawdziwym tego słowa znaczeniu, ponieważ rdzewienie jest precyzyjną formą korozji występującą na żelazie. Jednak stopy cynku nie rdzewieją; korodują inaczej niż stal. Oto podział:

Rdza: Żelazo (Fe) łączy się z tlenem (O2) i wilgocią (H2O), tworząc tlenek żelaza (Fe2O3), który jest powszechnie znany jako rdza. Ta czerwona, łuszcząca się substancja powoduje, że element traci swoją wytrzymałość.

Korozja stopu cynku: Po wystawieniu na działanie atmosfery, stopy cynku mogą tworzyć warstwę tlenku cynku, związku cynku i tlenu. Warstwa ta chroni przed dalszą korozją, ale tworzy biały odcień na powierzchni, który może zepsuć wygląd elementu.