Zamak 5 face parte din categoria aliaj de zinc. Zamak 5 este un aliaj de zinc cu 3,5-4,3% aluminiu, 0,03-0,08% magneziu și 0,75-1,25% cupru. Are o rezistență la tracțiune de 330 MPa, o densitate de 6,7 g/cm³ și un punct de topire de 380-385°C. Este utilizat pentru turnarea sub presiune a pieselor de înaltă rezistență în industria auto, aerospațială și a bunurilor de consum.

În acest articol, aflați procesul de turnare, proprietățile fizice, mecanice și chimice, precum și principalele sale beneficii.

Compoziția și proprietățile Zamak 5

Compoziția chimică a Zamak 5

Un aliaj pe bază de zinc, Zamak 5 este format din patru elemente. Adică zinc, aluminiu, cupru și magneziu. Aceste elemente aduc schimbări semnificative în rolul performanței sale.

Zinc (96-98%):

Zincul este baza aliajului Zamak five. Se potrivește bine cu tehnicile de turnare sub presiune datorită punctelor sale scăzute de topire. Optați pentru zinc pur 99,99%. Acest lucru se datorează faptului că impuritățile din aliaje afectează proprietățile mecanice ale pieselor.

De exemplu, plumbul (peste 0,003%) sau cadmiul (peste 0,002%) pot slăbi sau fisura piesele. De asemenea, starea pură a zincului rezistă bine la coroziune.

Aluminiu (3.5-4.3%):

Contribuția aluminiului în Zamak 5 este de a-l consolida prin rafinarea microstructurii sale. În timpul solidificării, aluminiul formează faze intermetalice. Ca urmare, acesta rafinează structura și rezistența.

De exemplu, în imaginea dată, soluția solidă arată că partea bogată în zinc se solidifică la 381°C. Între timp, faza bogată în Al se formează atunci când ajunge la 277°C.

Faza dictează în mod intenționat regiuni dure și ductile. Acest lucru se datorează faptului că adăugarea de aluminiu sub 3,5% cauzează fisuri, sau atunci când depășește 4,5%, crește fragilitatea și este mai probabil să se rupă.

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

Conținutul de magneziu din Zamak five blochează impuritățile la granițele granulelor. Acesta este motivul pentru care a devenit capabil să evite coroziune intergranulară. De asemenea, adăugarea sa face fluiditatea aliajului mult mai bună, umplând uniform matrița în timpul turnării.

Cantitățile excesive de magneziu nu sunt bune pentru turnarea sub presiune în cameră fierbinte (la 385°C). Din cauza oxidării sale, apar pete întunecate pe suprafețe. Este nevoie cumva de un control foarte strict în timpul funcționării.

Cupru (0,75-1,25%):

Cuprul din aliajul Zamak 5 îi întărește capacitatea. Acestea pot suporta temperaturi ridicate. Mai exact când este în jur de 150°C. Structura aliajului se stabilizează. Asta, prin urmare, îi crește rezistența la fluaj comparativ cu zincul fără cupru.

De asemenea, cuprul are rolul de a menține proprietățile mecanice ale aliajului. El încetinește îmbătrânirea acestuia, durând mai mult de 10 ani.

De asemenea, utilizarea excesivă a cuprului peste 1,25% duce la fragilitate, iar cantitatea redusă provoacă alungire până la 30% invers.

Proprietățile fizice ale Zamak 5

Densitate:

Zamak 5 are o rezistență la tracțiune de 6,7 g/cm³. Densitatea sa influențează greutatea, fiind o opțiune cu 15% mai ușoară decât oțelul (7,85 g/cm³). În comparație cu aliajul de aluminiu (2,7 g/cm³), este, totuși, mai greu cu 60%.

Punct de topire:

Aliajul Zamak 5 conține în principiu puncte de topire mai scăzute, cuprinse între 380°C și 385°C. Deci, ca urmare, și acestea consumă cu 25% mai puțină energie decât cele din aluminiu.

În plus, în timpul procesului de turnare, conținutul de Zamak 5 se solidifică foarte rapid în 0,8 secunde. Aceasta ajută alternativ la finalizarea unui ciclu în aproximativ 20 de secunde.

Rezistența la tracțiune, rezistența la întindere, alungirea:

Zamak 5 prezintă o rezistență la tracțiune de aproximativ 330 Mpa. De asemenea, are o rezistență la curgere de 220 mpa. Cu toate acestea, aliajul poate fi întins până la 7-10% înainte de rupere.

În plus, rezistența la tracțiune scade la temperaturi de 150°C sau mai mari. Acest lucru se datorează înmuierii sale termice sau modificărilor microstructurale.

Curba tensiune-deformare din imagine prezintă regiuni elastice liniare. Aceasta este în jurul valorii de 220 MPa. De asemenea, urmează deformarea plastică.

Creșterea rezistenței la tracțiune în jurul 15% se datorează dimensiunii mai mici a granulelor (0,02 mm). Aceasta blochează mișcarea dislocațiilor.

Proprietățile mecanice ale Zamak 5

Duritate:

Calitatea Zamak 5 are 91 hb (duritate Brinell). Presarea unei bile de oțel de 10 mm cu o forță de 295 N ajută la obținerea acestei măsurători. Acest proces durează 15 secunde, lăsând o adâncitură de 3,2 mm.

Duritatea caracterizează suprafața pentru a preveni zgârieturile. Acest lucru face ca aliajul să fie potrivit pentru elemente precum mânerele decorative sau ale ușilor.

Rezistența la impact:

Rezistența la impact Charpy a calității Zamak 5. Aceasta poate fi de 53 J la 20 °C. Aceasta scade însă la 35 J atunci când ductilitatea scade la -20°C.

Duritatea clasei contează ori de câte ori este necesar să se producă piese care sunt expuse la vibrații.

Rezistența la oboseală:

Puteți suporta tensiuni ciclice de până la 100 Mpa cu Zamak 5 pentru a finaliza 1 milion de cicluri. Cu toate acestea, rezultatul unei suprafețe rugoase (Ra > 1,6 µm) sau al marginilor ascuțite afectează limita și o duce la 70 Mpa. Concurând împotriva vibrațiilor constante, zamak5 se potrivește echipamentelor pentru mașini de spălat.

Avantajele aliajului Zamak 5

Raport ridicat rezistență/greutate

Există un raport rezistență/greutate de 49 Mpa într-un aliaj de zinc și aluminiu, Zamak 5. Are o bună rezistență la tracțiune și densitate. Acesta este mult mai mare (30%) decât clasa A380 de aluminiu și aproximativ 50% mai ușor decât cuprul C93200.

În plus, rezistența la impact a aliajului Zamak 5 de 53 J bate aluminiul A380 (40 J) și ZA-12 (45 J). Acesta este motivul pentru care acest grad se potrivește în piese mai ușoare și cu rezistență ridicată. Acestea pot fi carcase de burghie și pedale de bicicletă.

Rezistență bună la coroziune

Expunerea la umiditate (85% RH) sau la medii sărate poate duce la ruginirea pieselor. Pentru acest caz, compozițiile chimice (0,08% magneziu) evită rugina.

Acest metal supraviețuiește testelor de pulverizare salină timp de aproximativ 500 de ore și, în mod surprinzător, prezintă șanse de eroziune a suprafeței mai mici de 0,1 mm.

Aceste tipuri de clase funcționează de obicei bine pentru a rezista la coroziune în feroneria marină. De exemplu, poate opri coroziunea fără acoperiri în piese precum scripeți de barcă și balamale de punte.

Castabilitate excelentă

Zamak 5 umple matrița cu fluiditatea 95%. Acesta oferă o turnabilitate excelentă, fiind un aliaj care creează forme complicate. De exemplu, poate proiecta un angrenaj de ceas prin adăugarea unor dinți de 0,5 mm sau o balama de laptop.

Piesele turnate produc piese cu pereți foarte groși, astfel încât răcirea lor durează mai puțin. Acest lucru reduce, de asemenea, costurile de producție cu până la 40%, în comparație cu alama prelucrată cu CNC.

Ductilitate ridicată

Fără a se rupe, un aliaj Zamak 5 este extensibil, aproximativ 7-10%. Ductilitatea sa ridicată permite formarea la rece. Acest lucru este necesar pentru coturile de instalații sanitare sau conectorii electrici pentru a preveni fisurile. Acest tip de prelucrabilitate ajută la operațiile secundare (filetare sau găurire).

Aplicații ale Zamak 5

Industria auto

Aliajul Zamak 5 produce piese auto. Printre acestea se numără duzele injectoarelor, carcasele senzorilor și suporții de transmisie.

Oferă stabilitate dimensională (toleranță) de până la ±0,05 mm în piese precum suporturile de motor. Astfel încât acestea să se potrivească perfect, concurând împotriva celor mai mari vibrații.

Industria aerospațială

Datorită atributelor mecanice ale Zamak 5, producătorii realizează piese necritice, cum ar fi lunetele luminilor din cabină sau lamelele de aerisire. Cu toate acestea, limitează utilizarea sa sub temperaturi de 150°C.

Industria construcțiilor

Sectorul construcțiilor utilizează Zamak 5 pentru a realiza mânere de uși, încuietori de ferestre sau chiar suporturi pentru acoperișuri. Acestea beneficiază de aspectul său fin, lustruit.

Amprentele digitale și luciul pot deteriora aspectul mânerelor de robinete, acesta fiind exact motivul pentru care trebuie să aplicați acoperiri cromate.

Industria bunurilor de consum

Zamak 5 este o calitate cu rezistență ridicată. Acesta poate modela suporturi pentru lentile de cameră, blendere, baze și glisiere pentru fermoare. De asemenea, are o sudabilitate bună.

Acest lucru înseamnă că tipurile de laser pot lucra pe componente precum cusăturile din cadrele smartphone-urilor la 200 mm/min. Acesta este motivul pentru costul redus de asamblare.

Diferența dintre Zamak 5 și Zamak 3

1. Compararea compoziției chimice:

Diferența majoră este că Zamak 5 conține cupru. Acesta este motivul pentru care crește rezistența la temperaturi ridicate.

Între timp, Zamak 3 are foarte puțin cupru. Cu toate acestea, este pentru o mai bună turnabilitate și rezistență la coroziune în medii precum cel umed.

2. Compararea compoziției mecanice:

Zamak 5 are o cantitate mai bună și mai mare de rezistență și duritate. Deci, acestea merg bine pentru fabricarea pieselor portante.

În schimb, există o ductilitate mai mare în aliajul Zamak 3. Acesta suportă curbe complexe și dificile.

Comparație între aplicații

Zamak se potrivește pieselor în care stabilitatea dimensională este necesară. De exemplu, suporturile motoarelor auto și corpurile supapelor industriale.

Aliaj de turnare sub presiune cu costuri reduse, Zamak Three produce piese cu suprafață netedă. Cum ar fi jucării sau baze decorative pentru lămpi.

Factori de selecție:

• Putere vs. cost: Zamak este cu aproximativ 12% mai costisitor decât Zamak 3. Cu toate acestea, rezistă până la 50% în medii dificile.
• Rezistență la coroziune: Zamak 3 oferă o rezistență mai bună la coroziune și este ideal pentru robinetele de coastă. Între timp, zamak 5 oferă o bună rezistență la uzură în piese precum angrenajele prelucrate.
• Tipul de sarcină: Prezența unei durități mai mari în Zamak 5 îi permite să concureze cu sarcini dinamice (de exemplu, angrenaje, componente de pompe). Zamak 3 funcționează bine pentru elementele statice, cum ar fi ornamentele de decorare.
• Finisaj de suprafață: Zamak 3 oferă un finisaj foarte atractiv și lustruit, care satisface nevoile închizătoarelor de bijuterii. În același timp, zamak 5 necesită un strat suplimentar de acoperire pentru a produce un aspect estetic.
• Conformitate cu reglementările: Zamak 5 îndeplinește norma ASTM B240 pentru automobile. Acesta face piese rezistente la căldură. Zamak 3 respectă standardul iso 301 de lucru pentru bunuri sensibile la costuri.

Procesul de fabricație a Zamak 5

Procesul de turnare sub presiune

Turnarea sub presiune cu cameră fierbinte funcționează bine cu aliajele zinc-aluminiu, astfel încât Zamak five poate fi turnat în acesta. Are puncte de topire scăzute și se poate încălzi la 400°C pentru o fluiditate optimă.

Aliajul topit este injectat în cavitatea matriței realizate din oțel. Producătorii aplică o presiune de 1000 până la 3000 bar. Acesta capătă formă solidă în câteva secunde, conținând toleranțe strânse.

Această tehnică poate funcționa pentru producții mai mari, obținând suprafețe netede (1,6 µm). De asemenea, reduce necesitățile de postprocesare.

Turnarea zincului este o metodă de fabricație foarte accesibilă. Acesta este motivul pentru care este aleasă de majoritatea platformelor de producție în masă. Aceasta include suporturi pentru automobile sau carcase pentru electronice de larg consum.

Parametrii procesului

Parametrii importanți sunt:

• Presiunea de injecție (700-1000 bar). Aceasta previne defectele,
• Temperatura matriței (150-200°C) pentru a evita răcirea prematură
• Ratele de răcire (50°C/s) susțin granulația fină (0,02 mm).

Ajustarea acestor etape este importantă pentru a obține rezultate reale. Aceasta crește proprietățile mecanice, cum ar fi rezistența la tracțiune.

Acești parametri previn, de asemenea, variantele variabile ale pieselor. Sistemele de răcire adecvate reduc defectele interne și îmbunătățesc rezistența la oboseală.

Prelucrare și finisare

Zamak clasa 5 poate fi prelucrat la viteze de tăiere de 150m/min. Vitezele sale de avans fluctuează în jurul valorii de 0,1 mm/ revoluție. Aceasta depinde de scula din carbură.

Canalele de răcire care sunt pe bază de apă elimină căldura excesivă. Acest lucru permite în mod alternativ filetarea sau canelarea de mare precizie.

Realizarea pieselor cu un finisaj de înaltă calitate este unul dintre cei mai necesari pași. După electroplacare, piesele vor rezista mai bine la coroziune.

În diferite opțiuni de finisare, producătorii aplică acoperire cu pulbere pe feroneria arhitecturală pentru a adăuga un finisaj durabil. Între timp, straturile de vopsea aderă perfect la elementele decorative, cum ar fi soclurile lămpilor.

Toate cele de mai sus, în ceea ce privește impactul asupra mediului, sunt mult mai importante. Așadar, adoptați practici ecologice. De exemplu, sistemele de apă în circuit închis pot fi utilizate pentru aplicarea straturilor de pudră.

Concluzie:

Zamak 5 este un metal pe bază de zinc. Acesta conține multe elemente precum aluminiu, magneziu și cupru. Acesta este motivul pentru care au un raport rezistență/greutate mai bun, rezistență la coroziune și o turnabilitate excelentă. Utilizați tehnici de turnare sub presiune pentru a satisface cererile de producție în masă. Este rentabil și surclasează alternative precum Zamak 3 sau aluminiu.