În industria auto, este nevoie de piese care să nu fie grele, să reziste la condiții dificile, să fie foarte precise și să fie totuși accesibile. Turnarea sub presiune a zincului garantează aceste atuuri. În special, turnarea sub presiune a zincului pentru industria auto a devenit un proces de fabricație preferat pentru producerea de piese complexe de volum mare, cu o precizie dimensională și o calitate a suprafeței excelente. Utilizarea acestei metode susține multe aplicații în mânerele ușilor, piesele de direcție și carcasele electronice utilizate în prezent în vehicule.

Punctul forte al pieselor auto turnate sub presiune din zinc constă în utilizarea aliajelor Zamak, o familie de materiale pe bază de zinc cunoscute pentru capacitatea lor de turnare, rezistență și rezistență la uzură și coroziune. Acesta este motivul pentru care aceste piese au un aspect complex și ating standarde de calitate și auto atât de stricte. În plus, procesele de turnare sub presiune a zincului pentru automobile permit o producție de mare viteză, cu timpi de ciclu adesea sub 30 de secunde și durate de viață ale matrițelor de peste un milion de cicluri. Datorită acestui fapt, costurile sunt menținute la un nivel scăzut, iar fiecare piesă corespunde calității așteptate, ceea ce este vital pentru furnizorii de automobile.

În ultimii ani, promovarea vehiculelor ușoare și a vehiculelor electrice a crescut și mai mult cererea de soluții de turnare sub presiune de zamak auto, datorită capacității acestora de a integra mai multe funcții într-o singură piesă, rămânând în același timp reciclabile și eficiente.

O istorie a turnării sub presiune a zincului pentru automobile

Turnarea zincului sub presiune a început cu mai bine de un secol în urmă, la începutul secolului al XX-lea. La început, aliajele de zinc au fost utilizate în tipografie și pentru bunuri de consum, dar în anii 1930 au intrat în domeniul automobilelor. Deoarece vehiculele s-au transformat în mașini mai detaliate, acestea aveau nevoie și de piese metalice mai ușoare care să fie rezistente.

Domeniul turnării a fost schimbat radical atunci când au fost introduse aliajele Zamak - realizate din zinc cu alte elemente. Semnificația cuvântului Zamak este compusă din cuvintele germane pentru zinc, aluminiu, magneziu și cupru. Aceste aliaje ofereau caracteristici superioare de turnare și au câștigat rapid teren în turnarea sub presiune a zincului pentru automobile.

În anii '50 și '60, multe piese de autovehicule - de la mânerele ușilor la carcasele carburatoarelor - erau produse în masă folosind tehnici de turnare sub presiune a zincului. Datorită mașinilor de turnare sub presiune mai bune și a tehnologiei îmbunătățite a matrițelor, aceasta a jucat un rol și mai important.

Ce este Zinc Die Casting?

La turnarea zincului sub presiune, aliajul de zinc topit este presat printr-o duză într-o matriță de turnare strânsă. Mii sau uneori milioane de piese mici care sunt strict identice sunt posibile prin utilizarea oțelului pentru scule format în matrițe. Pentru turnarea sub presiune a zamacului auto, principalele beneficii constau în punctul scăzut de topire al aliajului (aproximativ 380°C), fluiditatea excelentă și raportul rezistență/greutate ridicat. 
De cele mai multe ori, procesul vede oameni:

• Presiunile din injecție variază de la 30 la 150 megapascali (adică de la 300 la 1500 bar).
• Eficiența este îmbunătățită cu timpi de ciclu de la 10 la 30 de secunde pentru fiecare piesă prelucrată.
• Sunt posibile toleranțe cu o toleranță maximă de ±0,02 milimetri.
• Unele piese OAL sunt proiectate cu o grosime a peretelui de numai 0,5 mm

Ce face ca zincul să fie important pentru piesele auto?

Utilizarea pieselor auto turnate sub presiune din zinc rezultă din echilibrul dintre avantajele mecanice și cele legate de costuri pe care le oferă zincul:

• Aliajele de zinc Zamak 3 și Zamak 5 au rezistențe la tracțiune de 280-400 MPa și se pot extinde până la 10%.
• Rezistența zincului înseamnă că bicicletele fabricate din acesta cântăresc mai puțin, deși sunt considerabil mai compacte decât cele fabricate din aluminiu.
• Zincul nu ruginește ușor; acesta formează un strat de oxid care îl protejează în mod natural.
• Cromarea și acoperirea cu pulbere pentru finisaje pot fi utilizate deoarece zincul le acceptă bine.
• Sculele pentru turnarea zincului sub presiune durează de multe ori mai mult decât cele pentru turnarea aluminiului.

Folosiți Zamak ca punct central

Pentru majoritatea operațiilor de turnare sub presiune a zincului pentru automobile, aliajele Zamak domină selecția materialelor. Urmează un rezumat rapid al celor mai uzuale tipuri de poezie.

În turnarea sub presiune a zamakului auto, Zamak 3 este cel mai utilizat datorită echilibrului său de performanță și turnabilitate.

Procesul de turnare sub presiune în proiectarea produselor auto

Procesul de turnare sub presiune constă din diferite etape vitale.

1. Pregătirea formei

Matrițele sunt încălzite înainte de injectare la aproximativ 200°C și apoi pulverizate cu un lubrifiant specializat pentru a facilita separarea.

2. Injecție

Aliajul de Zn (Zamak topit) este împins într-o matriță la o viteză cuprinsă între 0,5 și 4 metri pe secundă, cu presiuni de 500-1500 bar.

3. Solidificarea

Zincul se solidifică aproape imediat în matriță, astfel încât formarea și ejectarea acestuia se face în general în mai puțin de 5 secunde.

4. În acest pas, vorbim despre ejecție și tundere

La scurt timp după aceea, meteoritul este ejectat de pinii ejectori. Orice informație suplimentară, cum ar fi blițul, este eliminată.

5. Post-procesare

Utilizând prelucrarea CNC, debavurarea prin vibrare sau placarea, se obțin specificațiile necesare.

Fiecare etapă este optimizată pentru a asigura repetabilitatea, deosebit de importantă în turnarea sub presiune a zincului pentru piese auto.

Aspecte importante și fapte tehnice

Să analizăm specificațiile tehnice întâlnite în mod obișnuit la automobilele turnate sub presiune cu zinc:

Conductivitatea termică superioară a zincului (aprox. 120 W/m-K) permite răcirea rapidă, permițând un randament ridicat - ideal pentru producția de masă în industria auto de turnare sub presiune a zincului.

Utilizări ale turnării sub presiune a zincului pentru automobile

Datorită fiabilității, consecvenței și economiei sale, turnarea zincului sub presiune este importantă în industria auto. Metoda susține multe aspecte ale diferitelor sisteme de vehicule. Mai jos sunt prezentate principalele domenii în care turnarea sub presiune a zincului pentru industria auto este cel mai frecvent aplicată.

1. Componente auto de interior

Veți găsi zinc în multe zone interioare care necesită un design detaliat și fermitate. Formele se regăsesc, de asemenea, în cataramele centurilor de siguranță, pe comenzile tabloului de bord, maneta de aerisire și carcasa contactului. Finisajul excepțional și precizia obținute prin turnarea sub presiune a zincului pentru automobile ajută la respectarea standardelor vizuale și de siguranță din interiorul habitaclului.

2. Piese exterioare auto

Datorită rezistenței sale la coroziune și a capacității de placare, zincul poate fi utilizat pe structuri exterioare. Mânerele ușilor, emblemele, suporturile oglinzilor și piesele ștergătoarelor de parbriz sunt realizate frecvent folosind turnarea sub presiune a zincului pentru piese auto. Chiar și în condiții dificile, aceste componente trebuie să își păstreze designul pe parcursul duratei lor de viață.

3. Mecanică auto și piese auto

Zonele de sub capota autovehiculului dumneavoastră sunt fierbinți, uleioase și pline de vibrații. Zincul este foarte potrivit pentru scaune, acoperiri pentru pompe de ulei și solenoizi, precum și pentru componente din cadrul transmisiilor. Soluțiile auto de turnare sub presiune a zincului oferă rezistență ridicată și stabilitate dimensională, esențiale pentru aceste aplicații solicitante.

4. Carcase digitale și de senzori

În prezent, vehiculele sunt proiectate cu o mare dependență de senzori și sisteme de control. Conductivitatea termică și ecranarea împotriva EMI (interferențelor electromagnetice) ale zincului înseamnă că acesta este ideal pentru utilizarea în conectori de baterie, capace de unități de control și carcase de senzori. Acești factori fac din turnarea sub presiune a zamacului auto o metodă cheie pentru producerea de carcase electronice precise și protectoare.

5. Ornamente în stiluri decorative

Deoarece aliajele de zinc arată grozav, designerii le folosesc pentru plăcuțe de identificare, logo-uri și piese cromate. Este aproape imposibil să găsiți un echipament la fel de capabil ca acesta să producă linii și suprafețe la fel de netede și precise ca acesta. Deși sunt doar piese mici, aceste opțiuni pot afecta atât modul în care un brand este văzut, cât și modul în care utilizatorii se simt în legătură cu un vehicul.

Beneficiile turnării sub presiune a zincului pentru industria auto

• Precizie ridicată în realizarea componentelor în formă de plasă care sunt greu de modelat prin alte metode
• Materialele nu se ciobesc sau nu se uzează ușor.
• Economic - Deșeurile sunt reduse și durează mai mult până când matrița din metal Amazon se uzează.
• Finisarea suprafeței - Spre deosebire de șlefuire, pot fi utilizate cromarea, vopsirea și acoperirea cu pulbere.
• Tratarea aluminiului poate dura adesea mai mult timp decât operațiunile pe materiale termoplastice ușoare.

Acest lucru face ca turnarea sub presiune a zamakului auto să fie o metodă preferată față de aluminiu sau magneziu în cazul pieselor de dimensiuni mici până la medii.

Probleme și managementul calității

În ciuda avantajelor, în turnarea zincului sub presiune trebuie rezolvate unele probleme importante.

• Porozitatea poate apărea deoarece aerul rămâne blocat sau obiectul se micșorează.
• Vibrația uneltelor - Deși mai lent, după o anumită utilizare, uneltele devin mai puțin precise
• Distilarea brută duce la fisurarea termică, ceea ce creează stres pentru matrițe.

Metodele de control al calității sunt:

• Teste cu raze X pentru detectarea problemelor interne
• Verifică măsurătorile folosind o mașină de măsurat coordonate (CMM)
• Fisurile ascuțite de la suprafață cauzează de obicei infiltrarea colorantului în ele.
• Este posibil să se detecteze modificări de greutate de ±2%.

Aceste metode asigură fiabilitatea pieselor auto turnate sub presiune din zinc.

Lucruri despre mediu și reciclare

• Putem recicla cu ușurință zincul. Marea majoritate a zincului din industria auto care este format prin turnare sub presiune este reciclat și reutilizat.
• Defective, alergători, și flash sunt topite din nou și apoi filtrate. În plus:
• La topire, zincul necesită mai puțină energie decât aluminiul, deoarece punctul de topire al zincului este mult mai scăzut (419,5°C față de 660°C).
• Prin alegerea produselor fabricate din zinc reciclat, aceste produse sunt 60% mai puțin susceptibile de a contribui la încălzirea globală.

Turnarea sub presiune durabilă a zincului pentru automobile se aliniază bine cu obiectivele economiei circulare în fabricarea vehiculelor moderne.

Progrese așteptate în turnarea sub presiune a zincului pentru automobile

Printre elementele de proiectare ale unui EV se numără carcasele bateriilor, sistemele de răcire și carcasele electrice.

• Senzorii încorporați sunt o parte valoroasă a designului de turnare.
• Lucrul cu piese realizate din zinc și material ElastoMerc®
• Design Amalgam: Piese turnate pentru a fi multifuncționale, pentru mai puțină asamblare

Calea de urmat pentru turnarea zincului sub presiune în industria auto implică inovații în materie de materiale, automatizare și sisteme de asigurare a calității bazate pe IA.

O comparație între zinc și aluminiu în turnarea sub presiune a automobilelor

Deși aluminiu este ales pe scară largă pentru cadrele principalelor vehicule, zincul este preferat pentru formele sale fine și complicate, compoziția subțire a pereților și temperaturile mai scăzute de topire în alte părți.

Acesta este motivul pentru care turnarea sub presiune a zincului pentru automobile este încă alegerea preferată pentru piese precum embleme, pârghii de transmisie, carcase și elemente de fixare, unde precizia, finisajul și durata de viață a sculei sunt esențiale.

Proiectarea sculelor pentru turnarea sub presiune a zincului

Un proces de turnare sub presiune de succes depinde în mare măsură de unelte bune. Proiectarea matrițelor potrivite duce la mai puține probleme, o durată de viață mai lungă și o productivitate mai bună.

Principalele elemente la care trebuie să vă gândiți în proiectare

• O modalitate de a scăpa de aer în timpul injecției.
• Unelte electrice ușoare de control termic (linii de răcire) pentru a regla temperatura matriței
• Porțile sunt construite pentru transferul rapid al pieselor subțiri
• Folosit pentru piese cu mai multe forme

Materialele H13 sau SKD61 pentru matrițele de zinc sunt întărite pentru a suporta temperaturi de aproximativ 400-450°C și presiuni de până la 1500 bar.

O matriță tipică pentru turnarea sub presiune de zamak auto poate costa $8,000-$25,000, dar poate produce peste 1 milion de piese cu o degradare redusă.

Defecte și probleme în turnarea sub presiune a zincului

Chiar și în cazul automatizării și al controlului calității, pot apărea defecte în procesele de turnare sub presiune a zincului în industria auto. Înțelegerea acestor factori îmbunătățește modul de operare.

Mașinile moderne de turnare sub presiune includ senzori în timp real pentru presiunea, temperatura și timpul de umplere a cavității, permițând detectarea timpurie a problemelor potențiale în turnarea sub presiune a zincului pieselor auto.

Utilizarea automatizării în turnarea sub presiune a zincului auto

Astăzi, automatizarea este integrată în aproape fiecare etapă a turnării sub presiune a zincului auto:

• Pulverizatoarele robotizate furnizează lubrifianți pentru matrițe metalelor acoperite.
• Sticlele de pe linie toarnă singure zinc lichid.
• Timpul și presiunea de tragere sunt controlate prin plasarea materialului sub presiune cu ajutorul unor controlere logice programabile (PLC).
• Brațele robotizate transportă piesele turnate la stațiile de finisare acționate de curele.
• Astfel de procese asigură menținerea temperaturii în zona de lucru, protejarea celor prezenți și prevenirea multor erori.
• Durata tipică a ciclului automat al celulei este între 18 și 25 de secunde pe piesă.
• O piesă are nevoie de 30 până la 40 de secunde pentru a fi acționată manual în acest sistem.
• Automatizarea permite realizarea unor volume mai mari de piese, ceea ce este esențial în cazul producerii de componente precum bucșe pentru cadrul scaunului sau pârghii de control al schimbătorului de viteze în liniile auto de turnare sub presiune a zincului.

Studiu de caz: Zinc turnat sub presiune pentru carcasa coloanei de direcție

Un exemplu practic de turnare sub presiune a zincului pentru piese auto este carcasa coloanei de direcție care se găsește în sedanurile de dimensiuni medii.

• Acest material este încorporat: Zamak 5
• Invenția măsoară 180 mm pe 70 mm pe 40 mm.
• Grosimea peretelui termoformat este de 1,5 milimetri.
• Acest produs cântărește 0,92 kg.
• Presiunea de injecție utilizată a fost de 1200 bar.
• Timpul ciclului este măsurat la 21 de secunde
• În fiecare an, compania produce 1,2 milioane de unități.

Diferența mică admisibilă (±0,03 mm) în proiectare a impus ca piesa să fie produsă prin turnare sub vid pentru a reduce porozitatea. Acest efect anticoroziv a fost obținut deoarece piesele au fost finisate cu un strat de crom. Structura a trecut cu bine toate testele de vibrații, pulverizare salină (după 240 de ore) și mai mult de 100.000 de lovituri pe șosea.

Cum funcționează turnarea sub presiune a zincului în vehiculele electrice?

Creșterea numărului de vehicule electrice modifică cererea în industria auto de turnare sub presiune a zincului:

Piesele uzuale din EV Zinc includ:

• Carcase realizate pentru senzori
• Sistemul include instrumente pentru controlul bateriei.
• Furnizate împreună cu componentele centralei electrice
• Pentru unitățile de control se utilizează structuri cu radiatoare.

Este foarte important pentru electronica EV ca zincul să poată disipa rapid căldura. Aceste materiale servesc, de asemenea, la apărarea electronicii importante de interferențe. Aceste caracteristici fac din turnarea sub presiune a zincului a componentelor auto o parte vitală a mobilității electrificate.

Concluzie

Automobile zinc turnare sub presiune rămâne una dintre cele mai eficiente metode de producție a componentelor auto de mare volum și de înaltă precizie. Utilizarea optimă a Zamak, echipamentele de ultimă generație și durata adecvată a ciclului permit pieselor din zinc să își păstreze poziția înaltă în industria auto. Fie că este vorba de piese auto, zinc turnat sub presiune pentru comenzi interioare, zinc turnat sub presiune auto pentru carcase mecanice sau zamak turnat sub presiune auto pentru ornamente exterioare, acest proces conduce atât la performanță, cât și la eficiență. Rădăcinile sale în istorie și viitorul său, impulsionat de inovații, mențin turnarea zincului sub presiune chiar în mijlocul industriei auto.

Întrebări frecvente 

1. Ce aplicații se găsesc pentru turnarea sub presiune a zincului pentru automobile?

Procesul de producție cu pulbere metalică este cel mai frecvent utilizat pentru mânerele ușilor, mecanismele centurilor de siguranță, carcasele angrenajelor și carcasele electronice. Fabricarea cu acest proces este utilă în producția de vehicule pe scară largă pentru vehicule diesel, pe benzină și electrice.

2. De ce unele piese auto folosesc zinc în loc de aluminiu?

Turnarea zincului ușurează procesul, piesele mai subțiri sunt mai rezistente, iar sculele dvs. ar trebui să dureze mai mult. Deoarece poate oferi finisaje de suprafață robuste și specificații mai stricte, este cel mai potrivit pentru articolele de automobile cu multe componente mici.

3. Care sunt aliajele Zamak utilizate în turnarea sub presiune Zamak pentru automobile?

Aliajele Zamak constau din zinc, plus aluminiu, magneziu și cupru. Aceste aliaje sunt fabricate pentru turnare sub presiune și oferă o rezistență bună, nu ruginesc ușor și păstrează consistența dimensiunilor.

4. Cât de rezistente sunt piesele de zinc turnate sub presiune fabricate pentru automobile?

Zincul este cunoscut pentru fabricarea pieselor dure, care au o rezistență puternică la tracțiune, sunt rezistente la coroziune și nu se rup la impact. Astfel de condensatoare pot tolera medii de lucru dure, cu vibrații, căldură și umiditate.