Procesul de turnare a zincului este utilizat pentru fabricarea pieselor durabile cu exactitate. Producătorii topesc zincul la temperatura sa de topire și îl încarcă în matrițe. Matrița conține forma produsului. Se încadrează în orice industrie, cum ar fi cea auto, industrială sau electronică. Practic, acest proces este ideal pentru obținerea de piese extrem de complexe cu un efort redus.

Acest articol definește ce este turnarea zincului, inclusiv diferitele sale aliaje și utilizările lor. Descoperiți utilizările speciale, beneficiile și dezavantajele acestei tehnici de turnare.

Ce este turnarea zincului?

Turnarea zincului este un proces de fabricație. Acesta produce piese cu toleranțe strânse. Acestea pot fi la fel de mici ca 0,1 mm. Etapele cheie sunt topirea zincului și turnarea acestuia în matriță sub presiune ridicată (1.500 - 2.500 psi). În acest moment, lichidul este transformat într-o formă reală.

Aliaje pentru turnarea zincului

Combinația de zinc și alte metale formează variante de aliaje de zinc. Acestea sunt extrem de importante pentru realizarea pieselor cu forme distincte care susțin fiecare industrie. Prin adăugarea altor elemente, aliajele își reduc temperatura de topire (în jur de 385°C). De asemenea, sunt mai ușoare în greutate, cu o densitate de 6,6 g/cm³.

ZAMAK 2:

În aliajul Zamak 2 există 4% aluminiu, 3% cupru și 0,1% magneziu. Acest compozit aduce o rezistență la tracțiune de aproximativ 359 MPa. Piesele realizate cu acest aliaj au o duritate de 91 Brinell.

Acesta este motivul pentru care se potrivește pieselor rezistente la uzură, cum ar fi încuietorile sau angrenajele.

Se topește la 385°C. În ceea ce privește costul său, acesta poate fi mai mare cu aproximativ 15%, deoarece se adaugă mai mult cupru.

ZAMAK 3:

Zamak 3 conține 96% zinc, 4% aluminiu și 0,04% magneziu. Fiind un aliaj comun, acesta oferă o rezistență la tracțiune de 283 MPa și o duritate Brinell de 82. Acest aliaj creează suprafețe foarte netede, cu rugozitate redusă (rugozitate de 1,6 µm).

Le puteți turna cu ușurință. Acestea produc mai multe piese, cum ar fi mânerele ușilor, conectorii electrici și bunurile de consum, datorită accesibilității lor.

ZAMAK 5:

Zamak 5 are cupru 1% și restul elementelor din Zamak 3. Aceasta înseamnă că rezistența la tracțiune a acestui aliaj ajunge la 328 MPA. Acesta a rezistat cu succes la peste 50.000 de cicluri în angrenaje sau instalații industriale. De asemenea, aliajul se topește devreme la 387°C și rezistă la efectul coroziunii mai bine decât Zamak 3, de asemenea.

ZA-8:

ZA-8 include 8,4% aluminiu, 1% cupru și o cantitate mică de magneziu (0,02%). Rezistă la temperaturi de până la 120 °C. Rezistența sa la tracțiune variază de la 374 MPa. Puteți utiliza acest aliaj în carcasele motoarelor și în ansambluri electrice supuse unor tensiuni sau temperaturi ridicate.

ACuZinc5:

ACuZinc5 este un aliaj care conține 5% mai mult cupru și 5% aluminiu. Are o rezistență la tracțiune de 440 MPa. Adaosul de cupru îi crește duritatea. Aceasta ajunge la aproximativ 120 Brinell. Acest aliaj se potrivește pieselor care au nevoie de rezistență la uzură. De exemplu, rulmenți pentru sarcini grele sau hidraulice.

EZAC (European Zinc-Aluminum-Copper):

Acest aliaj are mai puțin cupru, aproximativ 0,5%, dar conține 2% aluminiu, astfel încât rezistența la tracțiune variază de la 310 MPa. Îl puteți folosi pentru piese ecologice. Acest lucru se datorează faptului că poate supraviețui 1.000 de ore de pulverizare salină, cu toate acestea, în funcție de acoperiri și cerințele de testare. Acest test are loc pentru hardware-ul marin.

ZA-12:

Există un conținut de 12% aluminiu plus 0,6% cupru. Are o forță de tracțiune de 400 MPa. Duritatea Brinell variază între 110. Acest lucru se potrivește componentelor structurale, cum ar fi suporturile din camioane sau elementele de construcție.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Este un aliaj special german. Există un nichel de 1,5%, iar titanul este de aproximativ 0,5%. Rezistă la temperaturi ridicate, începând de la 150°C. Senzorii aerospațiali și cerințele medicale de presiune sunt realizate cu acest aliaj pentru a obține toleranțe de ± 0,05 mm.

Procesul de turnare a zincului

Crearea și proiectarea matrițelor:

În funcție de piesele finale, modelele modelează matrița cu cavități și utilizează metale din oțel. Turnarea necesită temperaturi adecvate și, prin urmare, plasează canale de răcire pentru a le controla.

Un fapt interesant este că o matriță proiectată poate face față unei producții masive de până la 500.000 de piese înainte de a trebui înlocuită.

Topire și turnare prin injecție a zincului:

Metalurgiștii topesc aliajele de zinc la temperatura lor de topire. Acest lichid topit se transferă apoi către matriță. Ei îl toarnă în ea sub presiune ridicată în decurs de 0,1 secunde.

Răcirea și solidificarea:

Procesul de răcire ajută la scăderea temperaturii matriței la 150 °C. Canalele de răcire solidifică zincul, ceea ce durează de obicei între 5 și 10 secunde. De asemenea, acestea rezistă diferitelor defecte, cum ar fi golurile de aer.

Ejecție și finisare:

Pinii de ejecție folosesc o forță de 10 până la 20 de tone, care funcționează pentru împingerea pieselor solidificate. Piesele ejectate au nevoie ca excesul de material să fie tăiat, deci tăiați muchii de până la 2 mm. De asemenea, trebuie să aplicați acoperiri pentru a le proteja baza și pentru a obține finisaje netede.

Rolul mașinilor de turnare sub presiune a zincului:

Rezultatul turnării depinde în întregime de aliajul și utilajele selectate. Mașinile folosesc de obicei sistemul hidraulic pentru a gestiona viteza și presiunea de injectare. În special, mașinile moderne lucrează inteligent și pot finaliza fiecare ciclu în nu mai mult de 30 de secunde.

Importanța preciziei și a toleranțelor strânse:

Atunci când realizați piese cu zinc turnat sub presiune, se obțin toleranțe de ±0,1 mm, obținându-se potriviri perfecte pentru asamblarea diferitelor piese. Deoarece aceste piese care se potrivesc perfect sunt necesare pentru electronice, motoare de mașini și gadgeturi medicale.

Proprietăți ale aliajelor de zinc

Aliajele de zinc oferă o bună turnabilitate deoarece au o fluiditate ridicată. Acesta este motivul pentru care umple piese cu design complex, necesitând mai puțin efort. De asemenea, acestea se topesc la temperaturi mai scăzute, ceea ce înseamnă o utilizare mai redusă a energiei și prelungirea duratei de viață a matriței.

Fiecare aliaj are proprietăți diferite în ceea ce privește rezistența la coroziune, rezistența la tracțiune, duritatea etc., după cum arată tabelul.

Zinc vs. aluminiu, magneziu, oțel:

• Zinc vs. aluminiu: Zincul este 40% mai dens (6,6 g/cm³ vs. 2,7 g/cm³). Cu toate acestea, este mult mai ușor de prelucrat și poate avea detalii mai clare.
• Zinc vs. Magneziu: Zincul rezistă în general mai bine la efectul coroziunii. De asemenea, este 20% mai ieftin per tonă.
• Zinc vs. oțel: Greutatea zincului este mai mică, în jur de 15% (6,6 g/cm³ vs. 7,8 g/cm³). Are nevoie de mai puțină energie (60%) pentru a se topi.

Avantajele turnării zincului

Eficacitatea costurilor și eficiența producției

Accesibilitatea turnării zincului este unul dintre cele mai mari avantaje ale sale. Acest lucru se datorează faptului că acestea se topesc la temperaturi mai scăzute. Asta înseamnă că este nevoie de mai puțină energie.

Un alt motiv include capacitatea sa de a utiliza o singură matriță. Aceasta poate face față unei producții mari și duce la costuri mai mici pentru scule. În mod similar, mașinile pot face 200 de piese într-o oră, ceea ce reduce costurile cu forța de muncă.

Finisaj excelent al suprafeței și flexibilitate în proiectare

Turnarea zincului produce piese cu o calitate fină și suprafețe netede. Ele elimină necesitatea de a aplica acoperiri suplimentare pentru finisare.

De asemenea, acestea sunt capabile să ofere suficient spațiu pentru proiectarea de logo-uri, texturi sau unghiuri de până la 0,5 mm. Aceasta, ca rezultat, definește nevoile estetice.

Abilitatea de a produce forme complexe și pereți subțiri

Chiar și în cazul formelor complexe, turnarea zincului poate adăuga detalii specifice, cum ar fi angrenajele cu peste 12 dinți. De asemenea, produce piese cu pereți mai subțiri, de până la 0,8 mm.

Acest lucru înseamnă că sunt necesare doar mai puține etape de asamblare. Astfel, timpul total de producție este, de asemenea, redus de 30%.

Reciclabilitate și beneficii pentru mediu

Puteți reutiliza zincul, deoarece este reciclabil la 95% și nu își pierde calitatea. De asemenea, tehnicile de reciclare necesită 30% mai puțină energie în comparație cu materiile prime. Este un metal prietenos cu mediul.

Capacități de producție de volum mare

Turnarea sub presiune a zincului se potrivește unei producții mai mari. Ceea ce, alternativ, reduce costul per unitate. De asemenea, utilajele și mașinile durează mai mult.

Aplicații ale turnării zincului

Industria auto

Turnarea zincului extinde durabilitatea suporților până la 200.000 km. De asemenea, creează injectoare de combustibil cu toleranțe strânse și chiar carcase de transmisie rezistente la temperatură (120°C).

Piesele precum mânerele portierelor și carcasele oglinzilor realizate din turnare de zinc rezistă la condițiile meteorologice dificile și nu corodează.

Industria electronică

Există multe elemente care sunt produse prin procesul de turnare a zincului. Acestea includ conectori cu conductivitate electrică de 16,6 MS/m, radiatoare (conductivitate termică de 113 W/m-K) și carcasa bateriei.

Aceste părți, precum scutul de protecție. Acest lucru se datorează faptului că ele protejează piesele de interferențele electromagnetice. De asemenea, acestea fac față la 10.000 de cicluri de conectare.

Produse de larg consum

Fermoarele cu fermoar cu peste 1 milion de cicluri, încuietorile cu pini de precizie de 0,5 mm, mânerele ușilor care suportă o forță de 50 kg și produsele de decorare sunt aplicațiile de consum pentru turnarea zincului.

Echipamente industriale

Zin die casting produce angrenaje și carcase de pompe care rezistă până la 500 de ore de pulverizare salină. De asemenea, corpurile supapelor cu gestionarea unor presiuni de 2000 psi și mai multe piese personalizate, cum ar fi rolele benzii transportoare, utilizează acest proces.

Aplicații emergente

Energie regenerabilă utilizează turnarea zincului pentru fabricarea cadrelor panourilor solare și a senzorilor turbinelor eoliene. În ceea ce privește sectorul medical, acesta produce carcase pentru instrumente chirurgicale și componente de prelucrare RMN.

Piese personalizate și prototipuri

Puteți utiliza turnarea zincului pentru a realiza forme complexe de prototipuri în cel mult 2 săptămâni. Acest lucru se datorează flexibilității acestui proces. Între timp, prototipul auto personalizat reduce costurile de dezvoltare (40%) comparativ cu oțelul.

Zinc turnat vs. altă metodă de fabricațieZinc vs. aluminiu turnat sub presiune

Aluminiul se topește la 660 °C, ceea ce înseamnă că are nevoie de mai multă energie decât aliajele de zinc. Matrițele din aliaj de zinc durează mai mult, în timp ce cele din aluminiu se pot uza după 300.000 de cicluri. Piesele din zinc conțin o rezistență de 280 MPa, dar aluminiul ajunge la 220 Mpa, în funcție de clasa sa.

Componentele din aluminiu, cu toate acestea, sunt 60% mai ușoare. Turnarea zincului este potrivită pentru fabricarea pieselor de dimensiuni mici, dar aluminiul poate crea piese de dimensiuni mai mari, cum ar fi blocurile motor.

Zinc vs. magneziu turnat sub presiune

Zincul este mai ieftin decât magneziul, care costă cu 25% mai mult pe tonă. Magneziul nu este mai greu decât zincul; este cu 30% mai puțin. De asemenea, zincul poate supraviețui de 5 ori mai mult testului de pulverizare salină.

Industria aerospațială alege magneziul datorită caracteristicilor sale ușoare. Între timp, zincul produce în principal bunuri de larg consum, cum ar fi mânerele ușilor, pentru durabilitate.

Zinc vs. turnare prin injecție a plasticului

Piesele din zinc obțin caracteristici mai puternice din turnare decât cele din plastic. Acestea pot rezista la temperaturi de până la 120°C și se deformează mai puțin. Matrițele din plastic sunt mai ieftine, dar cele din zinc oferă toleranțe mult mai strânse.

Puteți recicla 95% produse din zinc. Cu toate acestea, plasticul nu este reciclabil de fiecare dată și depinde, de asemenea, de calitatea sa. Acesta ajunge adesea în depozitele de deșeuri. Turnarea zincului produce conectori electrici, în timp ce producătorii fac carcase de jucării cu plastic.

Limitări ale turnării zincului

Piesele din plastic sunt ușoare deoarece zincul produce rezultate de 3 ori mai grele. Acesta este motivul pentru care limitează utilizarea sa în aplicații ușoare.

De asemenea, partea cu pereți mult mai subțiri și designul complicat ar putea fi o provocare pentru turnarea zincului. Acest lucru se datorează faptului că se poate fisura în timpul ejecțiilor.

Concluzie

Zinc turnat este un proces accesibil. Producătorii îl utilizează pentru a produce piese de producție de mari dimensiuni, cu caracteristici mai precise și calitate superioară. Există multe industrii care utilizează acest proces, industria auto, electronică și a dispozitivelor medicale fiind cele mai comune.

Procesul oferă modele foarte flexibile și suportă nevoile de volum mare. Faceți piese mai accesibile, mai precise și mai durabile folosind turnarea zincului în următorul dvs. proiect.