Новые технологии и материалы постоянно внедряются в строительную индустрию, чтобы помочь постоянно развивающимся отраслям в обеспечении устойчивости, точности, долговечности и экономичности. Литье цинка под давлением - один из менее известных, но критически важных производственных процессов, который вносит значительный вклад в развитие мира. Литье под давлением с цинком Известен, например, в автомобильной промышленности и электронике; однако благодаря многочисленным преимуществам его использование в строительстве становится все более очевидным.

В этой статье мы подробнее рассмотрим процесс литья под давлением цинка, выполним ваши требования к применению литья под давлением цинка в строительной промышленности, его преимущества, плюсы и минусы по сравнению с другими методами производства и будущее процесса литья под давлением цинка.

Что такое цинковое литье под давлением?

Литье цинка под давлением - это прецизионный производственный процесс, в котором расплавленный цинк под высоким давлением подается в стальную форму - штамп (где "штамп" также является сленговым словом, обозначающим ложь). После застывания форма открывается, и деталь выбрасывается, в результате чего получается очень точная, повторяемая и сложная металлическая деталь.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8 - цинковые сплавы, используемые в литье под давлением благодаря своей прочности, текучести, коррозионной стойкости и хорошей стабильности размеров. Свойства цинка делают его отличным выбором для использования в производстве металлических деталей малого и среднего размера со сложной геометрией.

Почему цинковое литье под давлением используется в строительстве?

Материалы и компоненты, используемые в строительной индустрии, должны быть прочными, долговечными, доступными по цене и эстетически привлекательными. Литье цинка под давлением отвечает этим критериям:

1. Структурная надежность:

Прочность на разрыв и пластичность обеспечивают хороший баланс между цинковыми сплавами для использования в несущих нагрузках или высокоточных конструкциях.

2. Гибкость дизайна:

С минимальной механической обработкой или даже без нее можно изготавливать такие формы, как сложные, в том числе с тонкими стенками и мелкими деталями.

3. Устойчивость к коррозии:

Эти цинковые компоненты обладают естественной защитой от разрушения под воздействием окружающей среды и подходят как для внутренних, так и для наружных строительных элементов.

4. Качество отделки поверхности:

Цинковое литье имеет гладкую поверхность, которую можно оставить как есть или которая требует минимальной последующей обработки, где хорошо держатся краски, покрытия и гальваника.

5. Экономическая жизнеспособность

Цинк имеет низкую температуру плавления - около 420°C, что снижает потребление энергии, а стальные фильеры служат достаточно долго, что позволяет производить большие объемы продукции при меньших затратах на единицу продукции.

История применения цинкового литья под давлением в строительной промышленности

Раннее начало

Литье под давлением из цинка существует с начала XX века, поскольку его низкая температура плавления и отличная текучесть делают его идеальным материалом для этого процесса. Отрасли, в которых изначально применялась технология литья под давлением, были связаны с производством автомобилей и электроники; однако к середине 1900-х годов цинк начали использовать в строительной промышленности.

Середина XX века

В 1940-х и 1950-х годах литые из цинка детали, включая дверную фурнитуру, оконные замки и вентиляционные системы, получили широкое распространение в жилых и коммерческих зданиях. Склонность цинка к коррозии и его прочность идеально подходили для использования в наружных зданиях.

Конец XX века

В 1970-х и 1980-х годах литье под давлением цинка широко использовалось для изготовления строительных деталей, которые были не только функциональными, но и декоративными. Возможность вторичной переработки и экономичность продукции хорошо вписывались в тенденцию экологичности строительных материалов. Достижения в производстве машин для литья под давлением сделали его более быстрым и точным.

21 век

Литье цинка под давлением необходимо в современном строительстве. 3d-печать, автоматизированные машины и т. д. усовершенствовали производство, теперь строительные компоненты стали более индивидуальными и экологичными. Вместо того чтобы быть одним из слишком распространенных в Европе токсичных металлов, цинк по-прежнему широко используется в фурнитуре, кровельных, водосточных и вентиляционных системах, поскольку он прочен, долговечен и устойчив.

Свойства литья под давлением, которые делают цинк идеальным материалом

Прежде чем перейти к рассмотрению промышленного уровня литья под давлением цинка, необходимо понять, почему для литья под давлением выбирается именно такой материал:

1. Имеет низкую температуру плавления (~420°C): Снижает потребление энергии, ускоряет производственный цикл, увеличивает срок службы инструмента.
2. Высокая текучесть: Позволяет отливать тонкие стенки и детализированные геометрические формы.
3. Отличная прочность: Огромное соотношение прочности и веса без перегрузок.
4. Отделка поверхности: Превосходная отделка поверхности также снижает требования к последующей обработке и позволяет наносить гальваническое покрытие или красить.
5. Долголетие цинка: Цинк не подвержен коррозии, что означает долговечность изделий.
6. Экологически чистый: Цинк 100% подлежит вторичной переработке и поддерживает хорошее круговое производство.

Процесс литья под давлением цинка: Шаг за шагом

Если производители, инженеры или студенты хотят понять, как работает этот высокопроизводительный метод производства, важно разобраться в пошаговом процессе. Ниже приводится полное пошаговое описание каждой фазы процесса литья под давлением цинка.

Шаг 1: Разработка и изготовление пресс-формы (штампа)

Цель: Он используется для изготовления точного инструмента (штампа), задающего форму готового изделия.

• CAD-моделирование:  Сначала инженеры проектируют компонент в формате 3d с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD).
• Изготовление инструментов: В соответствии с проектом, две половины стальной пресс-формы (матрицы) обрабатываются, крышка и выталкивающая матрица.
• Каналы охлаждения и выброса: Бегунки, вентиляционные отверстия, линии охлаждения, а затем выталкивающие штифты - это часть штампа, обеспечивающая поток металла и удаление деталей.

Примечание:  Из закаленной инструментальной стали изготавливаются штампы, которые затем изнашиваются и производят от сотен тысяч до миллионов деталей.

2. Подготовка цинкового сплава

Цель: Для проверки правильности состава и температуры цинкового сплава.

• Цинковый сплав Выбор: Обычные сплавы для Zamak 3, Zamak 5 и ZA 8 выбираются по прочности, текучести и коррозионной стойкости соответственно.
• Плавление: Цинк плавится в печи при температуре 380-420°C (716-788°F).
• Мониторинг температуры: Если сплав не поддерживается при стабильной температуре, он не может сохранять качество и в нем появляются дефекты.

Шаг 3: Настройка машины для литья под давлением

Цель: Чтобы операция была быстрой и точной, подготовьтесь к работе на станке.

Типов машин для литья под давлением цинка, в основном, два:

1. Машины с горячей камерой (наиболее распространены для цинка)

• Кроме того, система впрыска погружается в расплавленный цинк.
• Быстрее и энергоэффективнее цинка благодаря его низкой температуре плавления.

2. Машины с холодной камерой

• Тепло уходит и переливается в отдельную камеру с расплавленным металлом.
• Более характерно для таких металлов, как алюминий или магний.

Обычно при литье цинка под давлением выбирают горячую камеру, что объясняется скоростью и простотой.

Шаг 4: Инжекция (заполнение фильеры)

Цель: Он используется для заполнения полости формы расплавленным цинком под высоким давлением.

• Зажим: Для предотвращения утечек половинки матрицы зажимаются под большим усилием.
• Инъекция: Расплавленный цинк подается (под давлением от 1 500 до 25 000 фунтов на квадратный дюйм) в полость матрицы с помощью плунжера.
• Время заполнения: Миллисекунды на заполнение полости обеспечивают высокую точность, а также минимальную пористость.

Результат: При формовке расплавленного цинка с любой из этих сложных деталей получается точная форма.

Шаг 5: Охлаждение и затвердевание

Цель: Чтобы цинк стал твердым при расплавлении.

• Время охлаждения:  Обычно это от 1 до 10 секунд, в зависимости от размера и толщины стенок детали.
• Внутреннее охлаждение: Застыванию способствуют водяные каналы в штампе.
• Тепловое управление: Правильное охлаждение позволит избежать усадки, деформации или внутреннего напряжения.

Этот шаг необходим для равномерного затвердевания детали, а также для соблюдения размеров.

Шаг 6: Открытие матрицы и выброс

Цель: Это позволяет безопасно извлекать литую деталь из формы.

• Умирает: После охлаждения деталь разделяется на две половинки.
• Выбрасываемые булавки: Вытолкните затвердевшую отливку из полости штампа механическим способом.
• Автоматическое удаление:  При очень больших объемах работ сбор деталей может осуществляться роботами или конвейером.

Неровный выброс может повредить деталь или матрицу, поэтому время и конструкция матрицы имеют решающее значение.

Шаг 7: Обрезка и дефляширование

Цель: Чтобы убедиться в отсутствии излишков материала (вспышек) при литье.

Флэш: Избыток металла тонкой природы, который просачивается в разделительные линии или вентиляционные отверстия штампа.

Способы обрезки:

• Механические ножницы
• Вибрационное галтование
• Обработка с ЧПУ для обеспечения жестких допусков

Автоматизированная обрезка пресса: Часто используется для больших партий и скорости, для консистенции.

Готовая деталь должна соответствовать размерным характеристикам и эстетическим стандартам, и этот этап позволяет убедиться в этом.

Шаг 8: Отделка поверхности (необязательно)

Цель: Таким образом, можно улучшить внешний вид, коррозионную стойкость или функциональность.

Виды отделки:

• Полировка или шлифовка
• Порошковое покрытие или покраска
• Гальваническое покрытие (хром, никель, латунь)
• Анодирование (для совместимости со сплавами)
• Текстурирование или гравировка

Отделка цинкового литья под давлением особенно подходит для этого, поскольку поверхности отливок гладкие.

Шаг 9: Контроль качества и инспекция

Цель: Это необходимо для того, чтобы детали отвечали всем требуемым эстетическим и техническим качествам.

• Проверки размеров: Использование штангенциркуля, микрометров или координатно-измерительных машин (КИМ).
• Проверка поверхности: Визуально проверяются такие дефекты, как пористость, трещины или обесцвечивание.
• Тесты на производительность: Это могут быть испытания на прочность, коррозионную стойкость или стрессоустойчивость.

Строительная индустрия для применения цинкового литья под давлением

В строительстве и архитектуре роль литья под давлением цинка не стоит на месте, так как оно имеет различные преимущества при изготовлении используемых компонентов. Но эти детали обычно оцениваются по их прочности, долговечности и эстетической привлекательности, причем одни детали ценятся за их функциональность, а другие - за внешний вид. Вот основные области, в которых литье под давлением цинка применяется в строительном бизнесе:

1. Архитектурное оборудование

Литье цинка под давлением - один из наиболее типичных видов архитектурной фурнитуры, такой как дверные ручки, оконные замки, петли, защелки и кронштейны. Для жилых и коммерческих зданий эти компоненты очень важны с точки зрения функциональности и эстетики. Способность цинка к точной, замысловатой форме позволяет производителям изготавливать сложные конструкции, и именно здесь он лучше всего подходит для декоративной фурнитуры. Кроме того, коррозионная стойкость цинка гарантирует, что эти детали будут служить долго в суровых внешних условиях.

Преимущества для применения в строительстве:

• Высокое соотношение прочности и веса
• Легко поддается отделке (гальваника, покраска)
• Длительный срок службы благодаря устойчивости к коррозии

2. Строительная арматура и крепеж

Необходимая строительная арматура и крепеж также изготавливаются методом литья под давлением из цинка. К ним относятся винты, болты, гайки и зажимы. Благодаря природной устойчивости цинка к ржавчине и коррозии, он является естественным выбором для наружного и внутреннего применения. Крепеж из литого цинка - это надежные компоненты для крепления элементов стен, окон и кровли, с которыми легко работать в строительстве.

Ключевые преимущества:

• Отличная коррозионная стойкость (для наружного применения)
• Хорошая текучесть для сложных форм
• Экономичен для массового производства

3. Дренажные системы

Литье под давлением цинка иногда используется в строительной промышленности при изготовлении водосточных систем, таких как водосточные трубы, желоба и крышки водостоков. Цинк является хорошим материалом для таких применений, поскольку он демонстрирует хорошую устойчивость к водной коррозии и сохраняет свою форму с течением времени. Прочность цинка и точность литья под давлением позволяют получать литые детали, необходимые для плотного прилегания и эффективного управления потоками воды в водосточных системах.

Почему цинк хорошо работает?

• Коррозионная стойкость во влажной среде
• Долговечность
• Детальность в умении проектировать и создавать сложные конструкции

4. Кровельные и вентиляционные компоненты

Некоторые кровельные и вентиляционные компоненты, такие как кровельные оклады, вентиляционные крышки и водосточные трубы, также производятся с использованием цинка. Естественная устойчивость металла к атмосферным воздействиям и его способность выдерживать широкий спектр различных условий окружающей среды делают его идеальным выбором для внешних компонентов зданий, таких как те, которые подвержены воздействию дождя, ветра и перепадов температур. В большинстве случаев эти детали должны быть спроектированы таким образом, чтобы полностью интегрироваться в архитектуру здания; точность, которую обеспечивает процесс литья, обычно очень высока.

Почему его используют в кровельных работах?

• Устойчивость к атмосферным воздействиям для долговременной работы
• Способность сохранять целостность в долгосрочной перспективе
• Функциональные и декоративные элементы могут быть основаны на эстетической универсальности.

5. Энергоэффективные и устойчивые строительные решения

Поскольку все большее внимание уделяется энергоэффективному строительству, литье под давлением из цинка вносит в него свой вклад. Высокая способность цинка к переработке также позволяет производителям перерабатывать лом и любые другие избыточные материалы, предотвращая образование отходов и снижая потребность в первичном материале. Кроме того, поскольку цинк является таким прочным материалом, все его компоненты служат дольше и реже требуют замены и обслуживания, что опять же способствует экономии средств в течение всего срока службы здания.

Преимущества устойчивого развития:

• Цинк 100% подлежит вторичной переработке, что снижает воздействие на окружающую среду, и имеет долгий срок службы; сравнительно немногое требует частой замены.
• Высокоэнергоэффективный процесс производства по сравнению с другими металлами, так как металл полностью испаряется в процессе.

6. Декоративные компоненты в зданиях

Литье под давлением цинка также позволяет производить другие функциональные элементы фурнитуры, а также декоративные детали, включая медальоны, декоративные элементы, мебельную фурнитуру и индивидуальные архитектурные проекты. Эти элементы часто улучшают внешний и внутренний вид здания, а также обеспечивают прочность и практичность. Процесс литья позволяет дизайнерам разрабатывать очень детализированные и визуально привлекательные изделия, способные выдержать длительную эксплуатацию.

Эстетические и функциональные качества:

• Гибкость конструкции для создания нестандартных форм
• Высокопрочная, подходит как для внутренних, так и для наружных работ
• Поэтому их легко отделать гальваническим покрытием или покрасить в соответствии с архитектурным стилем или передать в руки мастеров.

Преимущества литья под давлением цинка перед другими методами

Таким образом, это сравнение объясняет, почему литье под давлением цинка часто является лучшим вариантом для небольших металлических компонентов в здании.

Устойчивость и воздействие на окружающую среду

Переработка цинка вполне возможна. Однако более 90% литых изделий из цинка могут быть спасены и повторно использованы без существенного ухудшения свойств материала. Это соответствует общемировой тенденции в строительной индустрии к экологичным методам строительства и зеленым сертификатам (среди них LEED, BREEAM).

Цинк также имеет относительно низкую температуру плавления, что позволяет перерабатывать минеральное сырье более эффективно и с меньшими затратами энергии по сравнению с производством алюминия или стали, тем самым снижая углеродный след.

Проблемы и соображения

Литье под давлением из цинка имеет ряд преимуществ, однако есть и пара недостатков, с которыми следует быть осторожными:

Ограничение на размер компонентов: Небольшие и средние детали лучше всего подходят для литья под давлением из цинка. В случае очень больших деталей более практичным может оказаться использование алюминия или другого материала.

Стоимость оснастки: Первая стоимость стальных штампов часто может быть чрезмерной для небольших партий продукции.

Термостойкость: Из-за низкой температуры плавления и непригодности для высокотемпературных применений цинковые сплавы не подходят для использования в некоторых средах.

Тем не менее, эти проблемы незначительны по сравнению с преимуществами соответствующих дел.

Потенциал будущего и инновации

В соответствии с цифровыми инструментами проектирования, интеллектуальными зданиями и модульными конструкциями в строительной отрасли возникает потребность в металлических компонентах с высокой повторяемостью и возможностью настройки. Благодаря таким достижениям литье цинка под давлением может удовлетворить эту потребность.

• Актуально для сокращения времени и стоимости изготовления инструментов с помощью 3d-печати штамповых вставок.
• Проектирование штампов на основе моделирования: Улучшение качества и сокращение дефектов.
• Гибридные материалы: Сочетание цинка с полимерами или керамикой для улучшения эксплуатационных характеристик.
• Интеллектуальное здание: Датчики и электроника, встроенные в литые под давлением цинковые детали для технологий интеллектуальных зданий.

Кроме того, тенденция к созданию сборных конструкций и строительству вне площадок - это направление, которое соответствует сильным сторонам литья под давлением цинка в крупномасштабных масштабах, высокоточное производство.

Заключение

Литье под давлением с использованием цинка - недостаточно используемая и очень ценная технология для строительной отрасли. Как таковая, она обладает балансом прочности, точности, эстетики и устойчивости, что делает ее подходящей для множества областей применения, где она вызывает значительный интерес, - от архитектурной фурнитуры, электрических корпусов до декоративных деталей. Поскольку литье цинка под давлением играет столь значительную роль как в прошлом, так и в настоящем, а также в свете растущего значения устойчивости и экономической эффективности в современной эпохе архитектурного дизайна и строительного сектора в целом, не вызывает сомнений, что литье цинка под давлением будет играть еще большую роль в будущем строительстве. Способность отвечать всем современным требованиям без ущерба для качества и экологических стандартов делает его разумным выбором для строителей, архитекторов и производителей.

Вопросы и ответы 

1. Почему цинк является подходящим металлом для литья под давлением?

Причина, по которой цинк идеально подходит для литья под давлением, заключается в том, что он обладает отличной текучестью, низкой температурой плавления, высокой прочностью и хорошей обработкой поверхности. Кроме того, он полностью пригоден для вторичной переработки, обладает естественной коррозионной стойкостью и является экономически эффективным, а также экологически чистым.

2. В каких отраслях промышленности используется литье под давлением цинка?

Благодаря своей точности, долговечности и коррозионной стойкости литье под давлением цинка широко используется в автомобильной, электронной, строительной и бытовой промышленности для производства таких деталей, как обшивка, корпуса, разъемы и фурнитура.

3. Подлежат ли цинковые литые детали вторичной переработке?

Да, литые детали из цинка подлежат переработке 100%. Это полезно с экологической точки зрения, а также экономически выгодно, поскольку позволяет переплавлять и повторно использовать лом и дефектные детали без ухудшения качества материала.