Процесс литья цинка используется для изготовления прочных деталей с высокой точностью. Производители расплавляют цинк при температуре плавления и заливают его в формы. Форма содержит форму изделия. Он относится к любой отрасли промышленности, например, автомобильной, промышленной или электронной. В принципе, этот процесс идеально подходит для получения очень сложных деталей с меньшими затратами.

В этой статье рассказывается о том, что такое литье цинка, включая различные сплавы и их применение. Узнайте об особенностях применения, преимуществах и недостатках этой технологии литья.

Что такое цинковое литье?

Литье цинка - это производственный процесс. С его помощью изготавливаются детали с жесткими допусками. Они могут составлять всего 0,1 мм. Основные этапы - расплавление цинка и заливка его в форму под высоким давлением (от 1 500 до 2 500 фунтов на квадратный дюйм). В этот момент жидкость преобразуется в реальную форму.

Цинковые литейные сплавы

Сочетание цинка и других металлов образует различные цинковые сплавы. Они чрезвычайно важны для изготовления деталей особой формы, которые используются в каждой отрасли промышленности. Добавление других элементов приводит к снижению температуры плавления сплавов (около 385°C). Кроме того, они легче по весу, их плотность составляет 6,6 г/см³.

ЗАМАК 2:

В сплаве Zamak 2 содержится 4% алюминия, 3% меди и 0,1% магния. Прочность на разрыв этого композита составляет около 359 МПа. Твердость деталей, изготовленных из этого сплава, составляет 91 по Бринеллю.

Именно поэтому он подходит для износостойких деталей, таких как замки или шестеренки.

Он плавится при температуре 385°C. Если говорить о его стоимости, то она может быть выше примерно на 15%, так как в него добавлено больше меди.

ЗАМАК 3:

Замак 3 Содержит 96% цинка, 4% алюминия и 0,04% магния. Этот распространенный сплав обеспечивает прочность на разрыв 283 МПа и твердость 82 по Бринеллю. Этот сплав создает очень гладкие поверхности с меньшей шероховатостью (1,6 мкм).

Их можно легко отлить. Из них изготавливают различные детали, например дверные ручки, электрические разъемы и товары народного потребления, благодаря их доступности.

ЗАМАК 5:

В состав сплава Zamak 5 входит медь 1% и остальные элементы сплава Zamak 3. Благодаря этому прочность на разрыв этого сплава достигает 328 МПА. Он успешно выдерживает 50 000+ циклов в зубчатых передачах и промышленных установках. Кроме того, сплав плавится при температуре 387°C и лучше противостоит коррозии, чем Zamak 3.

ZA-8:

В состав ZA-8 входит 8,4% алюминия, 1% меди и небольшое количество магния (0,02%). Она выдерживает температуру до 120 °C. Предел прочности на разрыв составляет 374 МПа. Этот сплав можно использовать в корпусах двигателей и электрических узлах, подвергающихся высоким нагрузкам или высоким температурам.

ACuZinc5:

ACuZinc5 - это сплав, содержащий на 5% больше меди и на 5% больше алюминия. Его прочность на разрыв составляет 440 МПа. Добавление меди повышает его твердость. Она достигает примерно 120 единиц по Бринеллю. Этот сплав подходит для деталей, нуждающихся в износостойкости. Например, для тяжелонагруженных подшипников или гидравлики.

EZAC (Европейский цинк-алюминий-медь):

В этом сплаве меньше меди, около 0,5%, но содержится 2% алюминия, поэтому предел прочности на разрыв составляет 310 МПа. Вы можете использовать его для изготовления экологически чистых деталей. Это связано с тем, что он может выдержать 1 000 часов соляного тумана, однако в зависимости от покрытий и требований к испытаниям. Это испытание проводится для морского оборудования.

ZA-12:

Содержание алюминия составляет 12%, меди - 0,6%. Усилие на разрыв составляет 400 МПа. Твердость по Бринеллю составляет 110. Она подходит для конструктивных элементов, таких как кронштейны в грузовиках или строительных элементах.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Это немецкий специализированный сплав. Никель в нем составляет 1,5%, а титан - около 0,5%. Они выдерживают высокие температуры от 150°C. Из него изготавливают аэрокосмические датчики и медицинские изделия, работающие под давлением, для получения допусков ±0,05 мм.

Процесс литья цинка

Создание и проектирование пресс-форм:

В соответствии с конечными деталями конструкции формируют форму с полостями и используют стальные металлы. Для литья необходимы соответствующие температуры, поэтому для их контроля устанавливаются каналы охлаждения.

Интересным фактом является то, что разработанная пресс-форма (штамп) может выдержать массовое производство до 500 000 деталей, прежде чем потребует замены.

Плавление и литье под давлением цинка:

Металлисты расплавляют цинковые сплавы при температуре их плавления. Затем эта расплавленная жидкость направляется в штамп. Они заливают его в нее под высоким давлением в течение 0,1 секунды.

Охлаждение и затвердевание:

Процесс охлаждения помогает снизить температуру штампа до 150 °C. В каналах охлаждения происходит затвердевание цинка, что обычно занимает от 5 до 10 секунд. Они также противостоят различным дефектам, таким как воздушные карманы.

Выталкивание и отделка:

Выталкивающие штифты используют усилие от 10 до 20 тонн, что позволяет выталкивать затвердевшие детали. Выталкиваемые детали нуждаются в обрезке лишнего материала, поэтому обрезайте края до 2 мм. Также необходимо нанести покрытия, чтобы защитить их основу и получить гладкую поверхность.

Роль машин для литья под давлением цинка:

Результат литья полностью зависит от выбранного сплава и машин. В машинах обычно используется гидравлика для регулирования скорости и давления впрыска. В частности, современные машины работают с умом и могут завершить каждый цикл не более чем за 30 секунд.

Важность точности и жестких допусков:

При изготовлении деталей методом литья под давлением из цинка достигаются допуски ±0,1 мм, что позволяет добиться идеальной посадки при сборке различных деталей. Ведь такие защелкивающиеся детали необходимы для электроники, автомобильных двигателей и медицинских гаджетов.

Свойства цинковых сплавов

Цинковые сплавы хорошо поддаются литью, так как обладают высокой текучестью. Поэтому они заполняют детали сложной конструкции, требуя меньше усилий. Кроме того, они плавятся при более низких температурах, что означает меньшее потребление энергии и увеличение срока службы формы.

Каждый сплав обладает различными свойствами в отношении коррозионной стойкости, прочности на разрыв, твердости и т. д., как показано в таблице.

Цинк против алюминия, магния, стали:

• Цинк против алюминия: Цинк на 40% плотнее (6,6 г/см³ против 2,7 г/см³). Однако с ним гораздо легче работать, и он способен передавать более четкие детали.
• Цинк против магния: Цинк в целом лучше противостоит коррозии. Он также дешевле 20% за тонну.
• Цинк против стали: Вес цинка меньше, около 15% (6,6 г/см³ против 7,8 г/см³). Для его плавления требуется меньше энергии (60%).

Преимущества цинкового литья

Экономичность и эффективность производства

Доступность цинкового литья - одно из его самых больших преимуществ. Это объясняется тем, что они плавятся при более низких температурах. Это означает, что требуется меньше энергии.

Еще одна причина - возможность изготовления одной пресс-формы. Это позволяет справиться с крупносерийным производством и снизить затраты на оснастку. Кроме того, машины могут изготавливать 200 деталей за один час, что снижает затраты на оплату труда.

Превосходная обработка поверхности и гибкость дизайна

Литье из цинка позволяет получать детали с прекрасным качеством и гладкой поверхностью. Они исключают необходимость нанесения дополнительных покрытий для отделки.

Кроме того, они способны предоставить достаточно места для нанесения логотипов, текстур или углов размером всего 0,5 мм. Это, в свою очередь, определяет эстетические потребности.

Возможность изготовления сложных форм и тонких стенок

Даже при сложных формах цинковое литье позволяет добавлять специфические детали, например, шестерни с 12+ зубьями. Кроме того, из него получаются детали с тонкими стенками, минимально 0,8 мм.

Это означает, что требуется меньшее количество этапов сборки. Таким образом, общее время производства также сокращается благодаря 30%.

Возможность вторичной переработки и экологические преимущества

Вы можете использовать цинк повторно, так как он поддается переработке 95% и не теряет своих качеств. Технологии переработки также требуют на 30% меньше энергии по сравнению с сырьем. Это экологически чистый металл.

Возможности крупносерийного производства

Литье под давлением с использованием цинка позволяет увеличить объем производства. Что, в свою очередь, снижает стоимость единицы продукции. Кроме того, оснастка и машины служат дольше.

Области применения цинкового литья

Автомобильная промышленность

Цинковое литье продлевает срок службы кронштейнов до 200 000 км. Кроме того, с его помощью создаются топливные форсунки с жесткими допусками и даже термостойкие (120°C) корпуса трансмиссий.

Такие детали, как дверные ручки и корпуса зеркал, изготовленные из цинкового литья, выдерживают суровые погодные условия и не подвергаются коррозии.

Электронная промышленность

Существует множество изделий, которые производятся методом литья из цинка. К ним относятся разъемы с электропроводностью 16,6 МС/м, радиаторы (теплопроводность 113 Вт/м-К) и корпус аккумулятора.

Эти детали, как и защитный экран. Они защищают детали от электромагнитных наводок. Они также выдерживают 10 000 циклов подключения.

Потребительские товары

Застежки-молнии, выдерживающие более 1 миллиона циклов, замки с пинами точностью 0,5 мм, дверные ручки, выдерживающие усилие 50 кг, и декоративные изделия - вот потребительское применение цинкового литья.

Промышленное оборудование

С помощью литья под давлением Zin изготавливаются шестерни и корпуса насосов, которые выдерживают до 500 часов воздействия соляного тумана. Кроме того, с помощью этого процесса изготавливаются корпуса клапанов, способных выдерживать давление 2000 фунтов на квадратный дюйм, и некоторые детали, изготовленные на заказ, например ролики для конвейерных лент.

Новые приложения

Возобновляемые источники энергии использует цинковое литье для производства каркасов солнечных батарей и датчиков ветряных турбин. Если говорить о медицинском секторе, то здесь производятся корпуса хирургических инструментов и компоненты для магнитно-резонансной томографии.

Изготовление деталей на заказ и прототипов

С помощью цинкового литья вы можете изготовить прототипы сложной формы не более чем за 2 недели. Это обусловлено гибкостью данного процесса. При этом изготовление прототипа автомобиля на заказ снижает затраты на разработку (40%) по сравнению со сталью.

Цинковое литье по сравнению с другими методами производстваЦинковое литье по сравнению с алюминиевым литьем под давлением

Алюминий плавится при температуре 660 °C, а значит, ему требуется больше энергии, чем цинковым сплавам. Формы из цинкового сплава служат дольше, в то время как алюминиевые могут износиться после 300 000 циклов. Прочность цинковых деталей составляет 280 МПа, а алюминиевых - 220 МПа в зависимости от марки.

Алюминиевые детали, однако, 60% легче. Цинковое литье хорошо подходит для изготовления деталей небольшого размера, но из алюминия можно создавать детали больших размеров, например блоки двигателей.

Литье под давлением из цинка и магния

Цинк дешевле магния, который стоит на 25% больше за тонну. Магний не тяжелее цинка, он на 30% меньше. Кроме того, цинк выдерживает испытание соляным туманом в 5 раз дольше.

Аэрокосмическая промышленность выбирает магний из-за его легкости. А из цинка в основном производят потребительские товары, например дверные ручки, благодаря их долговечности.

Литье под давлением из цинка и пластика

Цинковые детали получают более прочные характеристики при литье, чем пластиковые. Они выдерживают нагрев до 120°C и меньше деформируются. Пластиковые формы дешевле, но цинковые дают гораздо более жесткие допуски.

Вы можете перерабатывать цинковые изделия 95%. Пластик, однако, не всегда подлежит переработке, а также зависит от его марки. Он часто оказывается на свалках. Из цинкового литья производят электрические разъемы, а из пластика - корпуса для игрушек.

Ограничения цинкового литья

Пластиковые детали легкие, потому что цинк производит в 3 раза более тяжелую продукцию. Именно поэтому он ограниченно используется в легких приложениях.

Кроме того, тонкостенная деталь и замысловатый дизайн могут быть сложны для литья из цинка. Это связано с тем, что она может треснуть во время выброса.

Заключение

Цинковое литье это доступный процесс. Производители используют его для изготовления крупных деталей с более точными характеристиками и высоким качеством. Этот процесс используется во многих отраслях промышленности, среди которых наиболее распространены автомобилестроение, электроника и медицинское оборудование.

Этот процесс обеспечивает очень гибкую конструкцию и поддерживает крупносерийное производство. Сделайте детали более доступными, точными и долговечными, используя цинковое литье в своей следующей разработке.