Ny teknik och nya material används ständigt inom byggbranschen för att hjälpa de ständigt föränderliga branscherna med hållbarhet, precision, hållbarhet och kostnadseffektivitet. Pressgjutning av zink är en av de mindre vanliga, men ändå kritiskt viktiga tillverkningsprocesserna som bidrar väsentligt till världen. Pressgjutning av zink är känd inom fordons- och elektronikindustrin, men på grund av dess många fördelar blir dess användning inom bygg- och anläggningsindustrin allt mer uppenbar

I den här artikeln utforskar vi vidare zinkgjutning, uppfyller dina krav på zinkgjutningsapplikationer i byggbranschen, dess fördelar, för- och nackdelar jämfört med andra tillverkningsmetoder och framtiden för zinkgjutningsprocessen.

Vad är pressgjutning av zink?

Pressgjutning av zink är en precisionstillverkningsprocess där smält zink pressas in i en stålform, en die (där "die" också är ett slangord för lögn), under högt tryck. Formen öppnas och detaljen skjuts ut när den stelnat för att producera en mycket exakt, repeterbar och komplicerad metalldel.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8 är zinklegeringar som används vid pressgjutning tack vare sin styrka, flytbarhet, korrosionsbeständighet och goda dimensionsstabilitet. Zinkens egenskaper gör den till ett utmärkt val för tillverkning av små till medelstora metalldelar med komplex geometri.

Varför pressgjutning av zink inom byggsektorn?

Material och komponenter som används inom byggnadsindustrin måste vara starka, hållbara, prisvärda och estetiskt tilltalande. Det finns många sätt på vilka zinkgjutning uppfyller dessa kriterier:

1. Strukturell tillförlitlighet:

Draghållfasthet och duktilitet ger en bra balans för zinklegeringar som används i lastbärande applikationer eller applikationer med hög precision inom byggsektorn.

2. Flexibilitet i utformningen:

Med minimal eller till och med ingen bearbetning kan dessa former tillverkas, t.ex. komplexa former, inklusive sådana med tunna väggar och fina detaljer.

3. Motståndskraft mot korrosion:

Dessa zinkkomponenter är naturligt skyddande mot miljöförstöring och lämpar sig för såväl invändiga som utvändiga byggkomponenter.

4. Kvalitet på ytfinish:

Zinkgjutgods har en slät ytfinish som kan lämnas som den är eller som kräver mycket lite efterbehandling, där färg, beläggningar och plätering fäster bra.

5. Ekonomisk bärkraft

Zink har en låg smältpunkt på cirka 420°C, vilket sänker energiförbrukningen och stålformarna lever tillräckligt länge för att kunna tillverka stora volymer till en lägre kostnad per enhet.

Historien om pressgjutning av zink i byggnadsindustrin

Tidig början

Zinkgjutning har funnits sedan början av 1900-talet eftersom dess låga smältpunkt och perfekta flytbarhet är det som gör det till det perfekta materialet för processen. De industrier där pressgjutningstekniken ursprungligen hittades var i förväg eller fordons- och elektroniska varor; emellertid började zinken inse att det var ett bra material att använda i byggnadsindustrin i mitten av 1900-talet.

Mitten av 20-talet

Under 1940- och 1950-talen blev de pressgjutna komponenterna i zink, inklusive dörrbeslag, fönsterlås och ventilationssystem, allt vanligare i bostäder och kommersiella byggnader. Zinkens korrosionsbenägenhet och styrka var idealiska för användning i byggnadsapplikationer utomhus.

Sent 1900-tal

Under 1970- och 1980-talen användes zinkgjutning i stor utsträckning för byggnadsdelar som inte bara var funktionella utan också dekorativa. Produkternas återvinningsbarhet och kostnadseffektivitet passade väl in i trenden med hållbara byggmaterial. Framstegen inom produktionen av pressgjutningsmaskiner har gjort den snabbare och mer exakt.

21:a århundradet

Pressgjutning av zink krävs i dagens moderna byggande. 3d-utskrifter och automatiserade maskiner etc. har förbättrat produktionen, nu har byggkomponenterna blivit mer kundanpassade och miljövänliga. Istället för att vara en av Europas alltför vanliga giftiga metaller används zink fortfarande i stor utsträckning i hårdvara, tak, dränerings- och ventilationssystem eftersom det är starkt, hållbart och hållbart.

Gjutningsegenskaper som gör zink idealiskt

Innan vi går in på den industriella nivån av zinkgjutning måste vi veta varför ett sådant material väljs för gjutning:

1. Den har låg smältpunkt (~420°C): Minskar energiförbrukningen, påskyndar produktionscykeln och ökar verktygens livslängd.
2. Hög fluiditet: Möjliggör gjutning av tunna väggar och detaljerade geometrier.
3. Utmärkt styrka: Enorm styrka i förhållande till vikt och bitförhållande utan bulk.
4. Ytfinish: Överlägsen ytfinish, minskar också kraven på efterbearbetning och möjliggör plätering eller målning.
5. Zinkens livslängd: Zink korroderar inte, vilket innebär att produkterna har lång livslängd.
6. Miljövänlig: Zink är 100% återvinningsbart och stöder god cirkulär tillverkning.

Process för gjutning av zink: Steg-för-steg

Om tillverkare, ingenjörer eller studenter vill förstå hur denna högpresterande tillverkningsmetod fungerar, är det viktigt att förstå den stegvisa processen. En fullständig steg-för-steg-beskrivning av varje fas i zinkgjutningsprocessen har getts nedan.

Steg 1: Konstruktion och tillverkning av gjutform (verktyg)

Syfte: Den används för att tillverka ett exakt verktyg (matris) som används för att definiera den slutliga produktens form.

• CAD-modellering:  Först designas komponenten i 3D av ingenjörerna med hjälp av CAD-programvara (Computer Aided Design).
• Tillverkning av verktyg: Enligt konstruktionen bearbetas två halvor av stålgjutformen (die), ett lock och en utskjutningsform.
• Kyl- och utblåsningskanaler: Rännor, ventiler, kylledningar och sedan utskjutningspinnar är en del av matrisen som har att göra med metallflöde och borttagning av delar.

Obs!  Härdat verktygsstål tillverkar matriser, som sedan slits ut och producerar hundratusentals till miljontals delar.

2. Förberedelse av zinklegeringen

Syfte: För kontroll av att zinklegeringen har rätt sammansättning och temperatur.

• Zinklegering Urval: De vanliga legeringarna för Zamak 3, Zamak 5 och ZA 8 väljs utifrån hållfasthet, flytbarhet respektive korrosionsbeständighet.
• Smältande: Zink smälts i en ugn vid en temperatur på cirka 380-420°C (716-788°F).
• Temperaturövervakning: Om legeringen inte hålls vid en stabil temperatur kan den inte upprätthålla kvaliteten och kommer att utveckla defekter.

Steg 3: Inställning av pressgjutningsmaskin

Syfte: För att det ska bli en snabb och exakt operation, redo på maskinen.

Det finns huvudsakligen två typer av zinkgjutningsmaskiner:

1. Varmkammarmaskiner (vanligast för zink)

• Dessutom är injektionssystemet nedsänkt i smält zink.
• Snabbare och mer energieffektivt för zink på grund av dess låga smältpunkt.

2. Maskiner med kallkammare

• Värmen avges och leds in i en separat kammare med smält metall.
• Mer typiskt för metaller som aluminium eller magnesium.

Det allmänna valet vid zinkgjutning är en varmkammare, för snabbhetens och enkelhetens skull.

Steg 4: Injektion (fyllning av matrisen)

Syfte: Den används för att fylla formhålan med smält zink under högt tryck.

• Fastspänning: För att förhindra läckage kläms verktygshalvorna ihop med hög kraft.
• Injektion: Den smälta zinken pressas (med 1.500 till 25.000 psi) in i formhålan med hjälp av en kolv.
• Fyllnadstid: Med millisekunder för att fylla kaviteten uppnås en hög grad av precision och minimal porositet.

Resultat: Genom att gjuta smält zink med någon av dessa invecklade detaljer får man en exakt form.

Steg 5: Kylning och stelning

Syfte: För att göra det möjligt för zinken att bli en solid del när den smälts.

• Avkylningstid:  Den är normalt 1 till 10 sekunder, beroende på detaljens storlek och väggtjocklek.
• Intern kylning: Stelningen underlättas av vattenkanaler i verktyget.
• Termisk hantering: Genom korrekt kylning undviks krympning, skevhet eller inre spänningar.

Detta steg är till för att se till att detaljen härdar jämnt och att måtten bibehålls.

Steg 6: Öppning och utskjutning av matrisen

Syfte: Detta gör det möjligt att avlägsna den gjutna delen på ett säkert sätt från formen.

• Dörren öppnas: När detaljen har svalnat separeras den i två halvor.
• Utskjutningsstift: Tryck mekaniskt ut det stelnade gjutgodset ur formhålan.
• Automatiserad borttagning:  För verksamheter med mycket höga volymer kan insamlingen av delarna göras av robotar eller ett transportband.

Om utmatningen inte sker smidigt kan detaljen eller verktyget skadas, varför timing och verktygskonstruktion är avgörande.

Steg 7: Trimning och borttagning av flänsar

Syfte: För att säkerställa att det inte finns något överflödigt material (flash) från gjutningen.

Flash: Överskott av tunn metall som läcker in i verktygets avstickare eller ventilationsöppningar.

Trimmingsmetoder:

• Mekanisk klippning
• Vibrerande tumling
• CNC-bearbetning för snäva toleranser

Automatiserad trimning av pressar: Används ofta för stora satser och hastighet, för konsistens.

Den slutliga delen ska sedan uppfylla de dimensionella specifikationerna och den estetiska standarden och detta steg ser till att så sker.

Steg 8: Ytbehandling (valfritt)

Syfte: Så utseendet kan förbättras, eller korrosionsbeständigheten, eller funktionen.

Olika typer av efterbehandling:

• Polering eller buffring
• Pulverlackering eller målning
• Elektroplätering (krom, nickel, mässing)
• Anodisering (för kompatibilitet med legeringar)
• Texturering eller gravyr

Efterbearbetning av zinkgjutgods är särskilt lämplig eftersom gjutytorna är släta.

Steg 9: Kvalitetskontroll och inspektion

Syfte: Detta för att säkerställa att delarna uppfyller alla de estetiska och tekniska kvaliteter som krävs.

• Dimensionella kontroller: Använda skjutmått, mikrometrar eller koordinatmätmaskiner (CMM).
• Ytinspektion: Defekter som porositet, sprickor eller missfärgningar kontrolleras visuellt.
• Prestandatester: Det kan gälla hållfasthet, korrosionsbeständighet eller stresstestning.

Byggindustrin för tillämpningar av zinkgjutning

Konstruktions- och arkitektonisk tillämpning är där rollen som zinkgjutning inte sparar någon ansträngning, eftersom den har olika fördelar vid tillverkning av de komponenter som används. Men dessa delar prissätts vanligtvis för sin styrka, hållbarhet och estetiska överklagande, med vissa delar som värderas för deras funktion och andra för utseende. Här är de viktigaste områdena där zinkgjutning används i byggbranschen:

1. Arkitektonisk hårdvara

Zinkgjutning är en av de mest typiska typerna av arkitektonisk hårdvara, som t.ex. dörrhandtag, fönsterlås, gångjärn, spärrar och konsoler. För bostads- och kommersiella byggnader är dessa komponenter mycket viktiga när det gäller funktionalitet och estetik. Zinkens förmåga till exakta, invecklade former gör det möjligt för tillverkare att producera komplexa mönster och det är där det fungerar bäst, för dekorativa beslag. Dessutom garanterar zinkens korrosionsbeständighet att dessa delar kommer att hålla hela sitt liv under tuffa utomhusförhållanden.

Fördelar för byggnadsapplikationer:

• Högt förhållande mellan styrka och vikt
• Lätt att ytbehandla (plätering, målning)
• Lång livslängd tack vare korrosionsbeständighet

2. Byggnadsbeslag och fästanordningar

De viktigaste byggnadsbeslagen och fästanordningarna tillverkas också med zinkgjutning. Det gäller t.ex. skruvar, bultar, muttrar och clips. På grund av zinkens naturliga rost- och korrosionsbeständighet är det ett naturligt val för utomhus- och inomhusapplikationer. Fästelement i zinkgjutgods är pålitliga komponenter när det gäller att säkra element i väggar, fönster och tak, och de är lätta att hantera i byggbranschen.

Viktiga fördelar:

• Utmärkt korrosionsbeständighet (för utomhusbruk)
• God flytbarhet för komplexa former
• Ekonomisk för massproduktion

3. Dräneringssystem

Pressgjutning i zink används ibland inom byggnadsindustrin vid tillverkning av dräneringssystem som stuprör, hängrännor och avloppslock. Zink är ett bra material för sådana applikationer eftersom det visar god motståndskraft mot vattenkorrosion och behåller sin form över tiden. Zinkens styrka och pressgjutningens precision resulterar båda i gjutna delar som är nödvändiga för att dräneringssystem ska fungera med en tät passform och effektiv hantering av vattenflödet.

Varför fungerar zink bra?

• Korrosionsbeständighet i våta miljöer
• Långvarig hållbarhet
• Detaljrikedom i förmågan att designa för att skapa komplexa konstruktioner

4. Tak- och ventilationskomponenter

Flera tak- och ventilationskomponenter, t.ex. takplåtar, fläktkåpor och dräneringsrör, tillverkas också av zink. Metallens naturliga väderbeständighet och dess förmåga att överleva en mängd olika miljöförhållanden gör den till det perfekta valet för byggnadsdelar som används externt, t.ex. sådana som är utsatta för regn, vind och temperaturvariationer. I de flesta fall måste dessa delar utformas för att vara helt integrerade i byggnadsarkitekturen; den precision som gjutningsprocessen tillåter är vanligtvis betydande.

Varför används det i takläggning?

• Väderbeständighet för långsiktig prestanda
• Förmåga att förbli intakt på lång sikt
• Funktionella och dekorativa delar är möjliga baserat på estetisk mångsidighet.

5. Energieffektiva och hållbara byggnadslösningar

Eftersom energieffektiva konstruktioner blir allt viktigare är zinkgjutning en bidragande faktor. Zinkens stora återvinningsbarhet gör det också möjligt för tillverkare att återvinna skrot och annat överskottsmaterial, vilket förhindrar avfall och minskar behovet av jungfruligt material. Eftersom zink är ett så hållbart material kommer alla komponenter att hålla längre och det är mindre sannolikt att de behöver bytas ut och underhållas, vilket återigen bidrar till kostnadsbesparingar under byggnadens livstid.

Fördelar med hållbarhet:

• Zink är 100% återvinningsbart, vilket minskar påverkan på miljön, och har en lång livslängd; jämförelsevis behöver inte mycket bytas ut ofta.
• Mycket energieffektiv produktionsprocess jämfört med andra metaller, eftersom metallen förångas helt i processen.

6. Dekorativa komponenter i byggnader

Zinkpressgjutning producerar också andra funktionella beslag och dekorativa delar, inklusive medaljonger, prydnadsföremål, möbelbeslag och anpassade arkitektoniska mönster. Dessa element förbättrar ofta aspekten av byggnadens interiör och exteriör förutom att de ger styrka och användbarhet. Gjutningsprocessen gör det möjligt för designers att utforma mycket detaljerade och visuellt attraktiva produkter som tål att användas.

Estetiska och funktionella egenskaper:

• Designflexibilitet för anpassade former
• Mycket slitstark, lämplig för både interiör- och exteriöra applikationer
• Därför är det enkelt att plätera eller måla för att matcha den arkitektoniska stilen, eller lämna över till tillverkare

Fördelar med zinkgjutning jämfört med andra metoder

Därför förklarar denna jämförelse varför zinkgjutning ofta är det bästa alternativet för små metallkomponenter i byggnaden.

Hållbarhet och miljöpåverkan

Återvinning av zink är fullt möjligt. Mer än 90% av de gjutna zinkprodukterna kan dock räddas och återanvändas utan att materialegenskaperna försämras i någon större utsträckning. Detta är helt i linje med den globala trenden inom byggbranschen mot gröna byggmetoder och gröna certifieringar (bland annat LEED, BREEAM).

Zink har också en relativt låg smältpunkt, vilket gör att mineraltillgången kan bearbetas på ett mer effektivt sätt med lägre energiförbrukning jämfört med produktionen av aluminium eller stål, vilket minskar koldioxidavtrycket.

Utmaningar och överväganden

Zinkgjutning har ett antal fördelar, men det finns ett par nackdelar att vara uppmärksam på:

Begränsning av komponentstorlek: Mindre till medelstora delar är bäst för zinkgjutning. När det gäller mycket stora delar kan aluminium eller något annat material vara mer praktiskt.

Kostnad för verktyg: Den första kostnaden för stålformar kan ofta vara för hög för små serier.

Värmebeständighet: På grund av sin lägre smältpunkt och olämplighet för högtemperaturtillämpningar är zinklegeringar inte lämpliga i vissa miljöer.

Dessa frågor är dock obetydliga jämfört med fördelarna med relevanta fall.

Framtida potential och innovationer

I linje med de digitala designverktygen, smarta byggnader och den modulära konstruktionen inom byggbranschen finns det ett behov av metallkomponenter med hög repeterbarhet och anpassningsbarhet. Framsteg som dessa gör att zinkgjutning är väl positionerad för att möta detta behov.

• Relevant för att minska verktygstid och kostnad genom 3d-utskrift av verktygsinsatser.
• Simuleringsbaserad verktygskonstruktion: Kvalitetsförbättring och reducering av defekter.
• Hybridmaterial: Kombinera zink med polymerer eller keramer för förbättrad prestanda.
• Smarta byggnader: Sensorer och elektronik inbäddade i zinkgjutna delar för smart byggnadsteknik.

Dessutom är trenden mot prefabricering och off-site-byggande en riktning som passar zinkgjutningens styrka i stor skala, tillverkning med hög noggrannhet.

Slutsats

Pressgjutning av zink är en underutnyttjad och mycket värdefull teknik för byggnadsindustrin. Som sådan har den en balans mellan styrka, precision, estetik och hållbarhet som gör den lämplig för en mängd applikationer där det finns ett betydande intresse, från arkitektonisk hårdvara via elektriska kapslingar till dekorativa delar. Eftersom zinkgjutning har spelat en så viktig roll både förr och nu och mot bakgrund av den ökande betydelsen av hållbarhet och kostnadseffektivitet i dagens era av arkitektonisk design och byggsektorn i allmänhet, är det ingen tvekan om att zinkgjutning kommer att spela en ännu större roll i framtidens byggande. Att kunna uppfylla alla moderna krav utan att kompromissa när det gäller kvalitet eller miljöstandarder gör det till ett smart val att använda för byggare, arkitekter och tillverkare.

Vanliga frågor 

1. Varför är zink rätt metall för pressgjutning?

Anledningen till att zink är idealiskt för pressgjutning är att det har utmärkt flytbarhet, låg smältpunkt, hög hållfasthet och bra ytfinish. Dessutom är det helt återvinningsbart, har naturlig korrosionsbeständighet och är både kostnadseffektivt och miljövänligt.

2. Inom vilka branscher används zinkgjutning?

På grund av sin precision, hållbarhet och korrosionsbeständighet används zinkgjutning i stor utsträckning inom fordons-, elektronik-, bygg- och vitvaruindustrin för tillverkning av delar som lister, höljen, kontakter och hårdvara.

3. Är zinkgjutna delar återvinningsbara?

Ja, pressgjutna delar av zink kan återvinnas 100%. Det är bra ur miljösynpunkt och även kostnadseffektivt eftersom skrot och defekta delar kan smältas om och återanvändas utan att materialkvaliteten försämras.