Tehnologiile și materialele emergente sunt încorporate constant în industria construcțiilor pentru a ajuta domeniile în continuă evoluție în ceea ce privește durabilitatea, precizia, durabilitatea și eficiența costurilor. Turnarea sub presiune a zincului este unul dintre procesele de fabricație mai puțin cunoscute, dar extrem de importante, care contribuie în mod semnificativ la dezvoltarea lumii. Zinc turnat sub presiune este cunoscut ca atare în sectoarele auto și electronic; cu toate acestea, datorită numeroaselor sale beneficii, utilizarea sa în industria construcțiilor devine tot mai evidentă

În acest articol, explorăm în continuare turnarea zincului sub presiune, îndeplinindu-vă cerințele privind aplicațiile turnării zincului sub presiune în industria construcțiilor, beneficiile, avantajele și dezavantajele sale în comparație cu alte metode de fabricație și viitorul procesului de turnare a zincului sub presiune.

Ce este Zinc Die Casting?

Turnarea zincului sub presiune este un proces de fabricație de precizie în care zincul topit este introdus forțat într-o matriță de oțel, o matriță (unde "matriță" este, de asemenea, un cuvânt de argou pentru o minciună), la presiune ridicată. Matrița este deschisă, iar piesa este ejectată atunci când se solidifică pentru a produce o piesă metalică foarte precisă, repetabilă și complexă.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8 sunt aliaje de zinc utilizate în turnarea sub presiune datorită rezistenței, fluidității, rezistenței la coroziune și bunei stabilități dimensionale. Proprietățile zincului îl fac o alegere excelentă pentru fabricarea pieselor metalice de dimensiuni mici și medii cu geometrie complexă.

De ce Zinc Die Casting în construcții?

Materialele și componentele imaginate de industria construcțiilor trebuie să fie puternice, durabile, accesibile și estetice. Există multe moduri în care turnarea zincului sub presiune îndeplinește aceste criterii:

1. Fiabilitatea structurală:

Rezistența la tracțiune și ductilitatea oferă un echilibru bun pentru utilizarea aliajelor de zinc în aplicații portante sau de înaltă precizie în construcții.

2. Flexibilitate de proiectare:

Cu o prelucrare minimă sau chiar fără prelucrare, aceste forme pot fi fabricate, cum ar fi forme complexe, inclusiv cele cu pereți subțiri și detalii fine.

3. Rezistența la coroziune:

Aceste componente din zinc protejează în mod natural împotriva degradării mediului, fiind potrivite atât pentru componentele de construcție interioare, cât și pentru cele exterioare.

4. Calitatea finisajului suprafeței:

Zinc diecast are un finisaj de suprafață neted care poate fi lăsat așa cum este sau care necesită foarte puțin postprocesare, unde vopseaua, acoperirea și placarea aderă bine.

5. Viabilitatea economică

Zincul are un punct de topire scăzut, de aproximativ 420°C, ceea ce reduce consumul de energie, iar matrițele de oțel trăiesc suficient de mult pentru a produce volume mari la un cost unitar mai mic.

Istoria turnării sub presiune a zincului în industria construcțiilor

Începuturi timpurii

Turnarea sub presiune a zincului a existat încă de la începutul secolului al XX-lea, deoarece punctul său de topire scăzut și fluiditatea perfectă îl fac materialul perfect pentru acest proces. Industriile în care tehnologia de turnare sub presiune a fost găsită inițial au fost în avans sau bunuri auto și electronice; cu toate acestea, zincul a început să fie realizat ca un material bun de utilizat în industria construcțiilor de la mijlocul anilor 1900.

Mijlocul secolului al XX-lea

În anii 1940 și 1950, componentele din zinc turnat sub presiune, inclusiv feroneria ușilor, încuietorile ferestrelor și sistemele de ventilație, au devenit foarte răspândite în clădirile rezidențiale și comerciale. Tendința zincului de a coroda și rezistența sa au fost ideale pentru utilizarea în aplicații pentru clădiri în aer liber.

Sfârșitul secolului XX

În anii 1970 și 1980, turnarea zincului sub presiune a fost utilizată pe scară largă pentru componente de construcții care nu erau doar funcționale, ci și decorative. Reciclabilitatea și rentabilitatea produselor se potriveau perfect cu tendința materialelor de construcție durabile. Progresele în producția de mașini de turnare sub presiune au făcut-o mai rapidă și mai precisă.

Secolul XXI

Turnarea sub presiune a zincului este necesară în construcțiile moderne de astăzi. Imprimarea 3D și mașinile automate etc. au îmbunătățit producția, iar acum componentele de construcție au devenit mai personalizate și mai ecologice. În loc să fie unul dintre metalele toxice prea comune din Europa, zincul este încă utilizat pe scară largă în feronerie, acoperișuri, sisteme de drenaj și ventilație, deoarece este puternic, durabil și sustenabil.

Proprietăți de turnare sub presiune care fac zincul ideal

Înainte de a trece la nivelul industrial al turnării sub presiune a zincului, trebuie să știm de ce este ales un astfel de material pentru turnare sub presiune:

1. Are un punct de topire scăzut (~420°C): Reducerea consumului de energie, accelerarea ciclului de producție, creșterea duratei de viață a sculei.
2. Fluiditate ridicată: Permite turnarea de pereți subțiri și geometrii detaliate.
3. Rezistență excelentă: Rezistență enormă la raportul de mușcătură în greutate fără volum.
4. Finisaj de suprafață: Finisajul superior al suprafeței reduce, de asemenea, cerințele de postprocesare și permite placarea sau vopsirea.
5. Longevitatea zincului: Zincul nu corodează, ceea ce înseamnă că produsele au longevitate.
6. Ecologic: Zincul este 100% reciclabil și sprijină fabricarea circulară bună.

Procesul de turnare sub presiune a zincului: Pas cu pas

Dacă producătorii, inginerii sau studenții doresc să înțeleagă cum funcționează această metodă de fabricație de înaltă performanță, atunci este important să înțeleagă procesul pas cu pas. Mai jos a fost prezentată o descriere completă, pas cu pas, a fiecărei faze a procesului de turnare sub presiune a zincului.

Etapa 1: Proiectarea și fabricarea matriței (matriței)

Scop: Acesta este utilizat pentru a produce un instrument precis (matriță) utilizat pentru a defini forma produsului final.

• Modelare CAD:  În primul rând, componenta este proiectată în 3D de către ingineri folosind un software de proiectare asistată de calculator (CAD).
• Fabricarea sculelor: Conform proiectului, sunt prelucrate două jumătăți ale matriței din oțel (matriță), un capac și o matriță de ejecție.
• Canale de răcire și de ejecție: Rulourile, orificiile de aerisire, conductele de răcire și apoi pinii de ejecție fac parte din matriță și au legătură cu fluxul de metal și îndepărtarea pieselor.

Notă:  Oțelul pentru scule călit formează matrițele, care apoi se uzează și produc sute de mii până la milioane de piese.

2. Pregătirea aliajului de zinc

Scop: Pentru a verifica dacă aliajul de zinc este în compoziția și temperatura corectă.

• Zinc Alloy Selecție: Aliajele comune pentru Zamak 3, Zamak 5 și ZA 8 sunt selectate în funcție de rezistență, fluiditate și, respectiv, rezistență la coroziune.
• Topirea: Zincul este topit într-un cuptor la aproximativ 380-420°C (716-788°F).
• Monitorizarea temperaturii: Dacă aliajul nu este menținut la o temperatură stabilă, acesta nu poate menține calitatea și va dezvolta defecte.

Pasul 3: Configurarea mașinii de turnare sub presiune

Scop: Pentru a fi o operațiune rapidă și precisă, pregătită pe mașină.

Tipurile de mașini de turnare a zincului sub presiune sunt în principal două:

1. Mașini cu cameră fierbinte (cele mai comune pentru zinc)

• În plus, sistemul de injecție este scufundat în zinc topit.
• Mai rapid și mai eficient din punct de vedere energetic pentru zinc, datorită punctului său de topire scăzut.

2. Mașini cu cameră rece

• Căldura pleacă și este distribuită într-o cameră separată cu metal topit.
• Mai tipic pentru metale precum aluminiul sau magneziul.

Alegerea generală în cazul turnării zincului sub presiune este o cameră fierbinte, pentru viteză și simplitate.

Etapa 4: Injectarea (umplerea matriței)

Scop: Acesta este utilizat pentru a umple cavitatea matriței cu zinc topit sub presiune ridicată.

• Prindere: Pentru a preveni scurgerile, jumătățile matriței sunt închise cu o forță mare.
• Injecție: Zincul topit este forțat (la 1.500 până la 25.000 psi) în cavitatea matriței de către un piston.
• Timp de umplere: Cu milisecunde pentru a umple cavitatea, există un nivel mare de precizie, precum și o porozitate minimă.

Rezultat: Prin turnarea zincului topit cu oricare dintre aceste detalii complicate se obține forma exactă a matriței.

Etapa 5: Răcire și solidificare

Scop: Pentru a permite zincului să devină o parte solidă atunci când este topit.

• Timp de răcire:  În mod normal, este de 1 până la 10 secunde, în funcție de dimensiunea și grosimea peretelui piesei.
• Răcire internă: Solidificarea este favorizată de canalele de apă din matriță.
• Management termic: Răcirea corespunzătoare va evita contracția, deformarea sau stresul intern.

Acest pas are rolul de a se asigura că piesa se întărește uniform, precum și că dimensiunile sunt menținute.

Etapa 6: Deschiderea și ejecția matriței

Scop: Acest lucru permite îndepărtarea în siguranță a piesei turnate din matriță.

• Die se deschide: După răcirea piesei, aceasta se separă în două jumătăți.
• Pini de ejecție: Împingeți mecanic turnarea solidificată din cavitatea matriței.
• Eliminare automată:  Pentru operațiunile cu volum foarte mare, colectarea pieselor poate fi realizată de roboți sau de un transportor.

Ejectarea neuniformă poate deteriora piesa sau matrița, astfel încât sincronizarea și proiectarea matriței sunt esențiale.

Pasul 7: Tăierea și dezaburirea

Scop: Pentru a vă asigura că nu există material în exces (flash) de la turnare.

Flash: Exces de metal subțire care se scurge în liniile de separare sau în orificiile de aerisire ale matriței.

Metode de tăiere:

• Tăiere mecanică
• Tumbling vibrator
• Prelucrare CNC pentru toleranțe strânse

Tunderea automată a presei: Folosit adesea pentru loturi mari și viteză, pentru consistență.

Partea finală trebuie să îndeplinească specificațiile dimensionale și standardul estetic, iar acest pas asigură acest lucru.

Pasul 8: Finisarea suprafeței (opțional)

Scop: Astfel, aspectul poate fi îmbunătățit, sau rezistența la coroziune, sau funcția.

Tipuri de finisare:

• Lustruire sau șlefuire
• Acoperire cu pulbere sau vopsire
• Electroplacare (crom, nichel, alamă)
• Anodizare (pentru compatibilitatea aliajelor)
• Textură sau gravură

Finisarea pieselor turnate sub presiune din zinc este deosebit de adecvată, deoarece suprafețele turnate sunt netede.

Etapa 9: Controlul calității și inspecția

Scop: Aceasta pentru a se asigura că piesele îndeplinesc toate calitățile estetice și tehnice necesare.

• Verificări dimensionale: Utilizarea calibrelor, micrometrelor sau a mașinilor de măsurat în coordonate (CMM).
• Inspecția suprafeței: Defectele precum porozitatea, fisurile sau decolorarea sunt verificate vizual.
• Teste de performanță: Poate fi vorba de rezistență, rezistență la coroziune sau testare la stres.

Industria construcțiilor pentru aplicații de turnare sub presiune a zincului

Aplicația de construcții și arhitectură este cea în care rolul turnării sub presiune a zincului nu cruță niciun efort, deoarece are diverse beneficii în fabricarea componentelor utilizate. Dar aceste piese sunt de obicei evaluate pentru rezistența, durabilitatea și aspectul lor estetic, unele piese fiind apreciate pentru funcția lor, iar altele pentru aspect. Iată principalele domenii în care turnarea zincului sub presiune este utilizată în domeniul construcțiilor:

1. Hardware arhitectural

Difuzată de feronerie arhitecturală, cum ar fi mânerele ușilor, încuietorile ferestrelor, balamalele, încuietorile și suporturile, turnarea zincului sub presiune este unul dintre cele mai tipice tipuri de feronerie arhitecturală. Pentru clădirile rezidențiale și comerciale, aceste componente sunt foarte importante în ceea ce privește funcționalitatea și estetica. Capacitatea zincului de a avea o formă precisă și complexă permite producătorilor să producă modele complexe și tocmai aici funcționează cel mai bine, pentru feroneria decorativă. În plus, rezistența la coroziune a zincului garantează că aceste piese își vor duce viața în condiții exterioare dificile.

Avantaje pentru aplicații în construcții:

• Raport rezistență/greutate ridicat
• Ușor de finisat (placare, vopsire)
• Durată de viață lungă datorită rezistenței la coroziune

2. Fitinguri și elemente de fixare pentru construcții

Accesoriile și elementele de fixare esențiale pentru construcții sunt, de asemenea, fabricate prin turnarea zincului sub presiune. Acestea includ elemente precum șuruburi, bolțuri, piulițe și cleme. Datorită rezistenței naturale la rugină și coroziune a zincului, acesta este o alegere naturală în aplicațiile de exterior și interior. Elementele de fixare din zinc turnat sub presiune sunt componente fiabile atunci când vine vorba de fixarea elementelor în pereți, ferestre și acoperișuri, iar acestea sunt ușor de manevrat în construcții.

Beneficii cheie:

• Rezistență excelentă la coroziune (pentru utilizare în exterior)
• Fluiditate bună pentru forme complexe
• Economic pentru producția de masă

3. Sisteme de drenaj

Zincul turnat sub presiune este utilizat ocazional în industria construcțiilor pentru fabricarea sistemelor de drenaj, cum ar fi gurile de scurgere, jgheaburile și capacele de scurgere. Zincul este un material bun pentru astfel de aplicații deoarece prezintă o bună rezistență la coroziunea apei și își păstrează forma în timp. Rezistența zincului și precizia turnării sub presiune rezultă în piese turnate care sunt necesare pentru funcționarea sistemelor de drenaj cu o potrivire strânsă și gestionarea eficientă a fluxului de apă.

De ce funcționează bine zincul?

• Rezistență la coroziune în medii umede
• Durabilitate îndelungată
• Detaliu în capacitatea de a proiecta pentru a crea modele complexe

4. Acoperișuri și componente de ventilație

Mai multe componente pentru acoperișuri și ventilație, cum ar fi burlanele de acoperiș, capacele ventilatoarelor și țevile de drenaj, sunt, de asemenea, fabricate din zinc. Rezistența naturală a metalului la intemperii și capacitatea sa de a supraviețui unei game largi de condiții de mediu diferite îl transformă în alegerea perfectă pentru componentele exterioare ale clădirilor, cum ar fi cele care sunt predispuse să fie expuse la ploaie, vânt și variații de temperatură. În majoritatea cazurilor, aceste piese trebuie proiectate pentru a fi complet integrate în arhitectura clădirii; precizia pe care o permite procesul de turnare este de obicei considerabilă.

De ce este utilizat în acoperișuri?

• Rezistență la intemperii pentru performanță pe termen lung
• Abilitatea de a rămâne intact pe termen lung
• Sunt posibile piese funcționale și decorative bazate pe versatilitatea estetică.

5. Soluții pentru clădiri durabile și eficiente din punct de vedere energetic

Pe măsură ce se pune din ce în ce mai mult accentul pe o construcție eficientă din punct de vedere energetic, turnarea zincului sub presiune este un factor care contribuie la aceasta. Capacitatea mare de reciclare a zincului permite, de asemenea, producătorilor să recicleze deșeurile și orice alt material în exces, prevenind risipa și reducând nevoia de material virgin. În plus, deoarece zincul este un material atât de durabil, toate componentele vor dura mai mult și, prin urmare, este mai puțin probabil să necesite înlocuire și întreținere, ceea ce contribuie din nou la reducerea costurilor pe durata de viață a clădirii.

Beneficii de durabilitate:

• Zincul este 100% reciclabil, reducând astfel impactul asupra mediului, și are o durată lungă de viață; comparativ, nu este nevoie să fie înlocuit frecvent.
• Proces de producție extrem de eficient din punct de vedere energetic în raport cu alte metale, deoarece metalul este complet evaporat în timpul procesului.

6. Componente decorative în clădiri

Turnarea sub presiune a zincului produce, de asemenea, alte feronerii funcționale, precum și piese decorative, inclusiv medalioane, elemente ornamentale, feronerie pentru mobilier și modele arhitecturale personalizate. Aceste elemente îmbunătățesc în mod frecvent aspectul interior și exterior al clădirii, în plus față de rezistența și utilitatea lor. Procesul de turnare permite proiectanților să conceapă produse foarte detaliate și atractive din punct de vedere vizual, care pot rezista utilizării.

Calități estetice și funcționale:

• Flexibilitate de proiectare pentru forme personalizate
• Extrem de durabil, potrivit atât pentru aplicații interioare, cât și exterioare
• Prin urmare, este ușor de finisat cu placare sau vopsire pentru a se potrivi cu stilul arhitectural sau de predat fabricanților

Avantajele turnării sub presiune a zincului față de alte metode

Prin urmare, această comparație explică de ce turnarea zincului sub presiune este în mod frecvent cea mai bună opțiune pentru componentele metalice mici din clădiri.

Sustenabilitatea și impactul asupra mediului

Reciclarea zincului este posibilă în totalitate. Cu toate acestea, mai mult de 90% din produsele turnate sub presiune din zinc pot fi recuperate și reutilizate fără degradarea substanțială a proprietăților materialelor. Într-adevăr, acest lucru este în concordanță cu tendința mondială din industria construcțiilor către practici de construcție ecologice și certificări ecologice (printre care LEED, BREEAM).

Zincul are, de asemenea, un punct de topire relativ scăzut, ceea ce permite ca resursa minerală să fie prelucrată într-un mod mai eficient, cu cheltuieli reduse de energie, comparativ cu producția de aluminiu sau oțel, reducând astfel amprenta de carbon.

Provocări și considerații

Turnarea zincului sub presiune are o serie de avantaje, însă există și câteva dezavantaje la care trebuie să fim atenți:

Limitarea dimensiunii componentelor: Piesele mici și medii sunt cele mai potrivite pentru turnarea zincului sub presiune. În cazul pieselor foarte mari, aluminiul sau un alt material poate fi mai practic.

Costul uneltelor: Costul inițial al matrițelor din oțel poate fi adesea excesiv pentru producțiile mici.

Rezistență la căldură: Din cauza punctului lor de topire mai scăzut și a nepotrivirii pentru aplicații la temperaturi ridicate, aliajele de zinc nu sunt adecvate în anumite medii.

Cu toate acestea, aceste aspecte sunt nesemnificative în comparație cu beneficiile cazurilor relevante.

Potențial viitor și inovații

În conformitate cu instrumentele digitale de proiectare, clădirile inteligente și construcția modulară din industria construcțiilor, există o nevoie de componente metalice foarte repetabile și personalizabile. Progrese precum acestea fac ca turnarea zincului sub presiune să fie bine poziționată pentru a răspunde acestei nevoi.

• Relevant pentru reducerea timpului și a costurilor de scule prin imprimarea 3D a inserțiilor pentru matrițe.
• Proiectarea matrițelor pe bază de simulare: Îmbunătățirea calității și reducerea defectelor.
• Materiale hibride: Combinarea zincului cu polimeri sau ceramică pentru îmbunătățirea performanțelor.
• Clădire inteligentă: Senzori și componente electronice încorporate în piese de zinc turnate sub presiune pentru tehnologii de construcție inteligente.

În plus, tendința către prefabricare și construcție în afara șantierului este o direcție care se potrivește cu puterea turnării zincului sub presiune pe scară largă, fabricație de înaltă precizie.

Concluzie

Turnarea zincului sub presiune este o tehnologie subutilizată și extrem de valoroasă pentru industria construcțiilor. Ca atare, are un echilibru între rezistență, precizie, estetică și durabilitate, ceea ce o face potrivită pentru o multitudine de aplicații pentru care există un interes semnificativ, de la feronerie arhitecturală până la carcase electrice și piese decorative. Având în vedere că turnarea zincului sub presiune a jucat un rol atât de important atât în trecut, cât și în prezent și ținând cont de importanța tot mai mare a sustenabilității și a rentabilității în era actuală a designului arhitectural și a sectorului construcțiilor în general, este fără îndoială că turnarea zincului sub presiune va juca un rol și mai important în viitorul construcțiilor. Capacitatea de a îndeplini toate cerințele moderne fără a face compromisuri în ceea ce privește standardele de calitate sau de mediu o face o alegere inteligentă pentru constructori, arhitecți și producători.

Întrebări frecvente 

1. De ce este zincul metalul potrivit pentru turnarea sub presiune?

Motivul pentru care zincul este ideal pentru turnarea sub presiune este că are o fluiditate excelentă, un punct de topire scăzut, o rezistență ridicată și un finisaj de suprafață bun. În plus, este complet reciclabil, are o rezistență naturală la coroziune și este rentabil, precum și ecologic.

2. În ce industrii se utilizează turnarea zincului sub presiune?

Datorită preciziei, durabilității și rezistenței la coroziune, zincul turnat sub presiune este utilizat pe scară largă în industria auto, electronică, construcții și electrocasnice, pentru producția de piese precum ornamente, carcase, conectori și hardware.

3. Piesele din zinc turnat sub presiune sunt reciclabile?

Da, piesele din zinc turnat sub presiune sunt reciclabile 100%. Este util din punct de vedere ecologic și, de asemenea, rentabil, deoarece permite refolosirea și reutilizarea pieselor vechi și defecte fără deteriorarea calității materialului.