Zamak 5 är en del av kategorin zinklegeringar. Zamak 5 är en zinklegering med 3,5-4,3% aluminium, 0,03-0,08% magnesium och 0,75-1,25% koppar. Den har en draghållfasthet på 330 MPa, en densitet på 6,7 g/cm³ och en smältpunkt på 380-385°C. Det används för pressgjutning av höghållfasta delar inom fordons-, flyg- och konsumentvaruindustrin.

I den här artikeln får du veta mer om gjutningsprocessen, de fysikaliska, mekaniska och kemiska egenskaperna samt de viktigaste fördelarna.

Sammansättning och egenskaper hos Zamak 5

Kemisk sammansättning av Zamak 5

Zamak 5 är en zinkbaserad legering som består av fyra element. Det är zink, aluminium, koppar och magnesium. Dessa element ger betydande förändringar i rollen som dess prestanda.

Zink (96-98%):

Zink är basen i Zamak five-legeringen. Den passar bra med pressgjutningstekniker på grund av dess låga smältpunkter. Gå för zink som är 99,99% ren. Detta beror på att föroreningarna i legeringar påverkar de mekaniska egenskaperna hos delar.

Till exempel kan bly (över 0,003%) eller kadmium (över 0,002%) försvaga eller spräcka delar. Zink i rent tillstånd motstår också korrosion väl.

Aluminium (3,5-4,3%):

Aluminiums bidrag i Zamak 5 är att stärka den genom att förfina dess mikrostruktur. Under stelningen bildar aluminium intermetalliska faser. Det förfinar strukturen och styrkan som ett resultat.

Till exempel, i den givna bilden visar den fasta lösningen att den zinkrika delen stelnar vid 381°C. Under tiden bildas den Al-rika fasen när den når 277°C.

Fasen dikterar avsiktligt hårda och duktila regioner. Det beror på att tillsats av aluminium under 3,5% orsakar sprickor, eller när det överstiger 4,5%, ökar sprödheten och är mer benägna att spricka.

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

Magnesiuminnehållet i Zamak five blockerar orenheter vid korngränserna. Det är därför det har blivit möjligt att undvika intergranulär korrosion. Dessutom gör dess tillsats legeringens flytbarhet mycket bättre, vilket fyller formen jämnt under gjutningen.

För stora mängder magnesium är inte bra för varmkammargjutning (vid 385°C). På grund av dess oxidation uppstår mörka fläckar på ytorna. Det behöver på något sätt mycket strikt kontroll under drift.

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

Koppar i Zamak 5-legeringen förstärker dess förmåga. De kan hantera höga temperaturer. Speciellt när den är runt 150°C. Legeringsstrukturen stabiliseras. Det ökar därför dess krypmotstånd jämfört med kopparfri zink.

Koppar bidrar också till att bibehålla legeringens mekaniska egenskaper. Den saktar ner åldrandet och håller i mer än 10 år.

Dessutom leder överanvändning av koppar över 1.25% till sprödhet, och den reducerade mängden orsakar Förlängning upp till 30% omvänt.

Fysikaliska egenskaper hos Zamak 5

Densitet:

Zamak 5 har en draghållfasthet på 6,7 g/cm³. Densiteten påverkar vikten, vilket gör det till ett 15% lättare alternativ än stål (7,85 g/cm³). Jämfört med aluminiumlegering (2,7 g/cm³) är den dock 60% tyngre.

Smältpunkt:

Zamak 5-legeringen innehåller i princip lägre smältpunkter som sträcker sig mellan 380 ° C och 385 ° C. Så som ett resultat förbrukar de också 25% mindre energi än aluminium.

Under gjutningsprocessen stelnar Zamak 5-innehållet dessutom mycket snabbt inom 0,8 sekunder. Det hjälper alternativt till att slutföra en cykel på cirka 20 sekunder.

Draghållfasthet, sträckgräns, töjning:

Cirka 330 Mpa draghållfasthet finns i Zamak 5. Den har också 220 mpa sträckgräns. Legeringen kan dock vara töjbar upp till 7-10% innan den går sönder.

Dessutom sjunker draghållfastheten vid temperaturer på 150°C eller högre. Detta beror på termisk uppmjukning eller mikrostrukturella förändringar.

Spännings-töjningskurvan i bilden visar linjära elastiska områden. Det är runt 220 MPa. Dessutom följer plastisk deformation efter det.

Ökningen i draghållfasthet runt 15% sker på grund av mindre kornstorlek (0,02 mm). Det blockerar dislokationsrörelse.

Mekaniska egenskaper hos Zamak 5

Hårdhet:

Zamak 5-kvalitet har 91 hb (Brinell-hårdhet). För att få fram detta mått trycker man på en 10 mm stålkula med en kraft på 295 N. Denna process varar i 15 sekunder och lämnar en 3,2 mm stor buckla.

Ytan har hårdhet för att förhindra repor. Detta gör legeringen lämplig för föremål som dekorativa handtag eller dörrhandtag.

Motståndskraft mot stötar:

Charpy slaghållfasthet av Zamak 5 klass. Det kan vara 53 J vid 20. Detta sjunker dock till 35 J när duktiliteten minskar till -20°C.

Kvalitetens seghet är viktig när det finns behov av att tillverka delar som utsätts för vibrationer.

Utmattningshållfasthet:

Du kan hantera upp till 100 Mpa cykliska påfrestningar med Zamak 5 för att klara 1 miljon cykler. En grov yta (Ra > 1,6 µm) eller vassa kanter påverkar dock gränsen och leder den till 70 Mpa. Zamak 5 är lämplig för tvättmaskiner som utsätts för ständiga vibrationer.

Fördelar med Zamak 5-legering

Högt förhållande mellan styrka och vikt

Det finns ett 49 Mpa styrka-till-vikt-förhållande i en zink-aluminiumlegering, Zamak 5. Den har god draghållfasthet och densitet. Det är mycket högre (30%) än A380-kvaliteten på aluminium och cirka 50% lättare än C93200 koppar.

Dessutom är slaghållfastheten hos Zamak 5 med 53 J högre än hos A380-aluminium (40 J) och ZA-12 (45 J). Detta är anledningen till att denna kvalitet lämpar sig för lättare och höghållfasta delar. Det kan vara borrhöljen och cykelpedaler.

God korrosionsbeständighet

Exponering för luftfuktighet (85% RH) eller salta miljöer kan leda till rost på delar. I detta fall undviker de kemiska sammansättningarna (0,08% magnesium) rost.

Denna metall överlever saltspraytester i cirka 500 timmar och uppvisar förvånansvärt nog en yterosion på mindre än 0,1 mm.

Den här typen av kvaliteter fungerar vanligtvis bra för att motstå korrosion i marin hårdvara. Den kan t.ex. stoppa korrosion utan beläggningar i delar som båtklampar och gångjärn på däck.

Utmärkt gjutbarhet

Zamak 5 fyller formen med 95% flytförmåga. Den erbjuder utmärkt gjutbarhet och är en legering som skapar intrikata former. Till exempel kan den designa klockväxlar genom att lägga till 0,5 mm tänder eller ett gångjärn för bärbara datorer.

Gjutgods producerar delar med mycket tjockare väggar, så att de tar kortare tid att kyla. Det minskar också produktionskostnaderna med upp till 40%, jämfört med CNC-bearbetad mässing.

Hög duktilitet

Utan att gå sönder är en Zamak 5-legering töjbar, cirka 7-10%. Dess höga duktilitet möjliggör kallformning. Det behövs för rörböjar eller elektriska anslutningar för att förhindra sprickor. Denna typ av bearbetbarhet underlättar vid sekundära operationer (gängning eller borrning).

Användningsområden för Zamak 5

Fordonsindustrin

Zamak 5-legeringen används för tillverkning av fordonsdelar. Det inkluderar injektormunstycken, sensorhus och växellådsfästen.

Det ger dimensionsstabilitet (tolerans) på upp till ±0,05 mm i delar som t.ex. motorfästen. Så att de passar perfekt och står emot de högsta vibrationerna.

Flyg- och rymdindustrin

På grund av Zamak 5:s mekaniska egenskaper tillverkar tillverkarna icke-kritiska delar som infattningar för kabinbelysning eller luftventilationslameller. Det begränsar dock användningen till temperaturer under 150°C.

Byggindustrin

Byggsektorn använder Zamak 5 för att tillverka dörrhandtag, fönsterlås eller till och med takfästen. De drar nytta av dess fina, polerade utseende.

Fingeravtryck och fläckar kan skada kranhandtagens utseende, vilket är exakt varför du måste applicera krombeläggningar.

Konsumentvaruindustrin

Zamak 5 är en höghållfast kvalitet. Den kan forma kameralinsfästen, bländare, baser och blixtlåsglidare. Den har också god svetsbarhet.

Detta innebär att lasertyper kan arbeta med komponenter som sömmar i smartphone-ramar vid 200 mm/min. Det är anledningen till den minskade monteringskostnaden.

Skillnaden mellan Zamak 5 och Zamak 3

1. Jämförelse av kemisk sammansättning:

Den stora skillnaden är att Zamak 5 innehåller koppar. Det är därför det ökar motståndet mot höga temperaturer.

Samtidigt har Zamak 3 mycket lite koppar. Det är dock för förbättrad gjutbarhet och korrosionsbeständighet i miljöer som fuktiga.

2. Jämförelse av mekanisk sammansättning:

Zamak 5 har en bättre och högre styrka och hårdhet. Så dessa går bra för tillverkning av lastbärande delar.

Omvänt finns det högre duktilitet i legeringen av Zamak 3. Den stöder komplexa och svåra böjningar.

Jämförelse av applikationer

Zamak passar till detaljer där dimensionsstabilitet är nödvändig. Till exempel motorkonsoler för bilar och ventilhus för industrin.

Zamak Three är en billig pressgjutningslegering som används för att tillverka delar med släta ytor. Som leksaker eller dekorativa lampfötter.

Urvalsfaktorer:

• Styrka kontra kostnad: Zamak är cirka 12% dyrare än Zamak 3. Den håller dock upp till 50% i tuffa miljöer.
• Korrosionsbeständighet: Zamak 3 ger bättre korrosionsbeständighet och är idealisk för kranar vid kusten. Samtidigt ger zamak 5 god slitstyrka i delar som bearbetade kugghjul.
• Typ av belastning: Den högre hårdheten i Zamak 5 gör att den kan konkurrera med dynamiska belastningar (t.ex. kugghjul, pumpkomponenter). Zamak 3 fungerar bra för statiska föremål som dekorationslister.
• Ytfinish: Zamak 3 ger en mycket attraktiv och polerad yta, som uppfyller behoven hos smyckespännen. Samtidigt behöver zamak 5 ytterligare lager av beläggning för att ge ett estetiskt utseende.
• Regulatorisk överensstämmelse: Zamak 5 uppfyller ASTM B240-regeln för fordonsindustrin. Den tillverkar värmebeständiga delar. Zamak 3 följer iso 301-standarden som arbetar för kostnadskänsliga varor.

Tillverkningsprocess för Zamak 5

Process för pressgjutning

Gjutning med varmkammare fungerar bra med zink-aluminiumlegeringar, så Zamak five kan gjutas i den. Den har låga smältpunkter och kan värmas upp till 400°C för optimal flytbarhet.

Den smälta legeringen sprutas in i en formkavitet av stål. Tillverkarna applicerar 1000 till 3000 bars tryck. På några sekunder tar den fast form med snäva toleranser.

Denna teknik kan användas för större produktion och ger släta ytor (1,6 µm). Den minskar också behovet av efterbearbetning.

Zinkgjutning är en mycket prisvärd tillverkningsmetod. Det är därför den väljs av de flesta massproduktiva plattformar. Det gäller t.ex. fästen för fordon eller höljen för konsumentelektronik.

Processparametrar

De viktiga parametrarna är:

• Insprutningstryck (700-1000 bar). Det förhindrar defekter,
• Formtemperatur (150-200°C) för att undvika för tidig kylning
• Kylhastigheter (50°C/s) ger en förfinad kornstorlek (0,02 mm).

Det är viktigt att justera dessa steg för att få faktiska resultat. Det ökar mekaniska egenskaper som draghållfasthet.

Dessa parametrar förhindrar också variationer i detaljerna. Lämpliga kylsystem minskar inre defekter och förbättrar utmattningshållfastheten.

Maskinbearbetning och efterbehandling

Zamak 5 kan bearbetas med skärhastigheter på 150 m/min. Dess matningshastigheter varierar runt 0,1 mm/varv. Det beror på hårdmetallverktyget.

Kylkanaler som är vattenbaserade tar bort överdriven värme. Det stöder alternativt mycket exakt gängning eller spårning.

Att tillverka detaljer med en högkvalitativ finish är ett av de mest krävande stegen. Efter elektroplätering, delarna kommer att motstå korrosion bättre.

I olika efterbehandlingsalternativ applicerar tillverkare pulverlackering på arkitektonisk hårdvara för att lägga till en hållbar finish. Samtidigt fäster färgbeläggningar perfekt på dekorativa föremål som lampfötter.

Allt detta, med avseende på miljöpåverkan, är mycket viktigare. Anta därför miljövänliga metoder. Till exempel kan vattensystem med slutna kretslopp användas för att applicera pulverskikt.

Slutsats:

Zamak 5 är en zinkbaserad metall. Den innehåller många element som aluminium, magnesium och koppar. Det är därför de har ett bättre förhållande mellan styrka och vikt, korrosionsbeständighet och utmärkt gjutbarhet. Du använder pressgjutningstekniker för att möta massproduktionskrav. Det är kostnadseffektivt och överträffar alternativ som Zamak 3 eller aluminium.