Lití zinku: Slitiny, Proces, Aplikace & Výhody

1. Zavedení

Tlakové lití zinku je široce rozšířený výrobní proces, který hraje klíčovou roli při výrobě vysoce přesných výrobků, velkoobjemové kovové komponenty.

Využití vynikající slévatelnosti, rozměrová stabilita, a pevnost slitin zinku, tento proces podporuje širokou škálu průmyslových odvětví – od automobilového průmyslu a elektroniky až po lékařské a spotřební zboží.

Nízký bod tání zinku (obvykle kolem 420–450 °C) umožňuje rychlé časy cyklu, minimální spotřeba energie, a prodloužená životnost nástroje, což je zvláště nákladově efektivní pro složité, tenkostěnné provedení.

Na rozdíl od jiných materiálů pro tlakové lití, jako je hliník nebo hořčík, zinek nabízí vynikající kvalitu povrchové úpravy a výjimečnou kompatibilitu pokovování, které jsou nezbytné pro funkční i estetické aplikace.

2. Co je tlakové lití zinku?

Zinek zemřít je výrobní proces, při kterém se roztavený zinek nebo slitiny zinku vtlačují pod vysokým tlakem do opakovaně použitelných forem, známý jako zemře, k vytvoření přesných kovových součástí.

Základní princip spočívá v vstřikování roztaveného kovu do dutiny formy, Umožnit mu zpevnění, a poté vysunutí hotového dílu.

Tento proces může vyrábět díly s úzkými tolerancemi, Hladké povrchové povrchové úpravy, a složité geometrie v relativně krátkém čase.

3. Běžné slitiny zinku pro tlakové lití

Slitiny zinku používané při tlakovém lití jsou formulovány tak, aby maximalizovaly mechanický výkon, povrchová úprava, rozměrová přesnost, a snadné zpracování.

Mezi nejpoužívanější patří Načte série (Načítání 2, 3, 5, 7) a ZA slitiny (For-8, Pro 12, atd.).

Tabulka slitin zinku pod tlakem

4. Zařízení a nástroje pro tlakové lití

Obvykle se používá tlakové lití zinku stroje na tlakové lití s ​​horkou komorou, které ponořují vstřikovací mechanismus přímo do roztaveného kovu.

Tato konstrukce umožňuje vysokorychlostní provoz s minimálními ztrátami energie.

Nástrojové komponenty:

• Systém husího krku: Přenáší roztavený zinek z přidržovacího hrnce do brokového pouzdra.
• Nastřelený rukáv & píst: Vstřikuje kov do formy pod tlakem 10 000–15 000 psi.
• Materiály: Obvykle vyrobeno z Nástrojová ocel H13 nebo P20, s povrchovými úpravami, jako je nitridace nebo PVD povlak, aby odolávaly tepelné únavě a erozi.

Protože zinek je méně erozivní než hliník, zemře mohou přetrvat 1 milion cyklů, výrazně snižuje dlouhodobé náklady na nástroje.

5. Kroky procesu tlakového lití zinku

Proces tlakového lití zinku je přesná a účinná metoda pro výrobu velkých objemů, vysoce přesné kovové komponenty.

Díky výjimečné slévatelnosti zinku, nízký bod tání, a rozměrová stabilita, proces může dosáhnout úzkých tolerancí, Hladké povrchové povrchové úpravy, a tenkostěnné geometrie.

Příprava taveniny a regulace teploty

• Slitiny zinku se obvykle taví při 420–450 °C (788–842 °F) v závislosti na typu slitiny a variaci procesu.
• K tání dochází v a pec integrovaná se strojem s horkou komorou nebo samostatný kelímek pro stroje s chladnou komorou.
• Přesná regulace teploty je nezbytné, aby nedošlo k přehřátí (což způsobuje oxidaci a pórovitost) nebo nedohřívání (což snižuje tekutost).
• Odplynění a tok lze použít k odstranění zachycených plynů a oxidů pro zlepšení kvality odlévání.

Nabíjení a vstřikování

• Tlakové lití s ​​horkou komorou (nejběžnější pro zinek):

• • The systém husího krku čerpá roztavený zinek přímo do formy pod hydraulickým tlakem (7-35 MPa).
  • Krátké doby cyklu (obvykle <1 druhý čas plnění) aby byl proces ideální pro velkoobjemovou výrobu.

• Tlakové lití se studenou komorou (používá se pro ZA-12, ZA-27):

• • Roztavený zinek se nalévá do brokové manžety, pak jej píst tlačí do matrice.
  • Vyžaduje se pro slitiny s vyšším obsahem hliníku, které korodují systémy s husím krkem.

Vyplňování a tuhnutí dutin

• Roztavený zinek plní dutinu ocelové formy vysokou rychlostí (až 1-3 m/s), zajišťuje, že dosáhne všech složitých tvarů a tenkých stěn.
• Rychlý odvod tepla probíhá skrz stěny formy, povolení:

• • Rychlé tuhnutí (během milisekund až několika sekund)
  • Vysokorozměrná přesnost
  • Jemnozrnná struktura se zlepšenými mechanickými vlastnostmi

• Die ventilace a vakuová pomoc může být použita k zabránění zachycení vzduchu a snížení poréznosti.

Ejection and Die Cycling

• Jakmile díl ztuhne, Vyhazovací kolíky vytlačte jej z formy.
• Povrchy matric jsou chlazeny nebo mazány uvolňovací činidla aby bylo zajištěno hladké uvolňování dílů a prodloužena životnost matrice.
• Typický doba cyklu pro tlakové lití zinku: 20– 60 sekund na výstřel, v závislosti na složitosti součásti a typu slitiny.
• Zápustky se poté uzavřou a připraví pro další vstřikování – rychlé chlazení zinku umožňuje rychlé cyklování zápustek.

Oříznutí a odstranění blesku

• Po vyhození, přebytečný materiál (blikat, sprue, běžci) se ořezává pomocí:

• • Hydraulické nebo mechanické trimovací lisy
  • CNC odjehlovací systémy
  • Ruční odjehlovací nástroje pro složité geometrie

• Správná konstrukce vtoku a přepadu minimalizuje odpad a zajišťuje čistou separaci dílů.

Kontrola a ověřování rozměrů

• Prvotní kontrola může zahrnovat:

• • Vizuální kontrola pro blesk, povrchové vady, nebo studené uzávěry
  • Rozměrové měření podle specifikací CAD nebo technických výkresů
  • Volitelný Rentgenové nebo tlakové testování pro vnitřní vady

6. Dokončení a následné zpracování tlakového lití zinku

Zatímco tlakové lití ze slitiny zinku je známé výrobou součástí s vynikající povrchovou úpravou a úzkými tolerancemi přímo z formy,

většina průmyslových a spotřebitelských aplikací stále vyžaduje následné zpracování, aby byly splněny konečné specifikace.

Odstraňování otřepů, Ořezávání, a odstranění blesku

Po vyhození z matrice, díly často mají přebytečný materiál u dělicích čar a bran.

Toto musí být odstraněno, aby byly splněny konstrukční specifikace a byla zajištěna bezpečnost při manipulaci a montáži.

Společné metody:

• Mechanické ořezávací lisy: Rychlé a přesné, ideální pro velkosériovou výrobu.
• Ruční odjehlování: Používá se pro malé série nebo díly se složitou geometrií.
• Vibrační úprava: Omílací díly s brusným médiem pro vyhlazení hran a přípravu povrchu.

Gól: Dosáhněte čistých kontur, odstraňte ostré hrany, a připravit díly pro nátěry.

Povrchové čištění a předúprava

Před pokovením je kritická čistota povrchu, malování, nebo povlak. Přirozená oxidová vrstva zinku a maziva z matrice musí být odstraněny, aby byla zajištěna správná přilnavost.

Techniky zahrnují:

• Alkalické čištění: Odstraňuje oleje, mazivo, a mazadla.
• Kyselé moření: Odstraňuje oxidy a bleskovou rez.
• Tryskání nebo otryskávání perličkami: Sjednocuje povrch a připravuje pro nátěry.

Výsledek: Zlepšuje přilnavost barev a pokovování a zároveň zlepšuje kosmetický vzhled.

Techniky povrchové úpravy

Slitiny zinku jsou vysoce kompatibilní s dekorativními a funkčními nátěry, díky tomu jsou ideální pro díly vyžadující vzhled nebo ochranu proti korozi.

Posunutí

• Niklování: Nabízí jasný, povrchová úprava odolná proti korozi, často se používá v automobilovém a instalatérském průmyslu.
• Chromování: Zrcadlový povrch pro dekorativní povrchy nebo povrchy odolné proti opotřebení.
• Zinkování nebo zinko-niklové pokovování: Používá se pro dodatečnou ochranu proti korozi v náročných prostředích.

Práškový povlak

• Elektrostatická aplikace práškového polymeru, následuje vytvrzení při ~180–200 °C.
• Nabízí odolnost, barevná flexibilita, a dobrá odolnost proti nárazu a chemikáliím.

Lakování nebo bezbarvý lak

• Transparentní nátěry chrání pokovené nebo leštěné povrchy bez změny vzhledu.

Tepelné zpracování (Volitelné pro některé slitiny)

Slitiny zinku nejsou typicky tepelně zpracovány pro kalení, ale ošetření proti stresu může být aplikováno:

• Teplotní rozsah: 80–120 °C po dobu několika hodin.
• Účel: Snížení vnitřního pnutí z odlévání nebo obrábění, zvýšit rozměrovou stabilitu.

Přečtěte si ZA (Zinek-hliník) slitiny mohou podléhat věkem otužování ke zlepšení síly v průběhu času.

Obrábění a sekundární operace

I když tlakové lití poskytuje téměř čisté tvary, může být vyžadováno sekundární obrábění:

• Řezání závitů, vrtání, nebo poklepáním
• Spojovací plochy pro sestavy
• Vlastnosti s vysokou tolerancí, kterých nelze dosáhnout pouhým odléváním

Poznámka: Díky vynikající obrobitelnosti je zinek ideální pro sekundární operace, s nízké opotřebení nástroje a plynulá tvorba třísek.

7. Vlastnosti materiálu tlakových odlitků zinku

Zinkové tlakové odlitky jsou ceněny nejen pro svou vynikající slévatelnost, ale také pro své robustní mechanické a fyzikální vlastnosti.

Díky těmto vlastnostem jsou slitiny zinku vhodné pro přesné součásti vyžadující vysokou pevnost, rozměrová přesnost, a dobrou povrchovou úpravou.

Fyzikální vlastnosti slitin zinku

Mechanické vlastnosti slitin zinku

Rozměrová stabilita & Odolnost vůči dotvarování

• Rozměrová stabilita: Zinkové tlakové odlitky mohou udržovat přesné tolerance po dlouhou dobu, zejména v prostředí se střední teplotou.

• • Typické tolerance: ± 0,05 mm nebo lepší

• Odolnost vůči dotvarování: Omezeno výše 100 ° C.. Slitiny zinku jsou není ideální pro vysokoteplotní konstrukční zatížení, ale fungují dobře při pokojových až mírně zvýšených teplotách.

8. Kontrola kvality a odstraňování závad

Udržení vysoké kvality výrobků při tlakovém lití zinku vyžaduje robustní monitorovací a kontrolní systémy.

Typické závady a nápravy:

Nedestruktivní zkušební metody jako např Rentgenová kontrola, ultrazvuk, a testování penetrace barviv se často používají k detekci vnitřních nebo povrchových vad.

9. Výhody & Omezení tlakových odlitků zinku

Výhody

Vynikající tekutost:

Slitiny zinku vykazují vynikající tekutost, umožňující výrobu složitých součástí s tenkými stěnami, tak tenký jako 0.8 mm.

Tato vlastnost umožňuje roztavenému zinku přesně vyplnit složité dutiny formy, usnadňuje výrobu vysoce detailních dílů.

Vysoce přesná rozměrová přesnost:

Odléváním zinku lze dosáhnout extrémně těsných rozměrových tolerancí, typicky v rozmezí ±0,05-0,1 mm pro malé až středně velké díly.

Tato přesnost často eliminuje potřebu rozsáhlého následného obrábění, šetří čas i náklady.

Rychlé produkční sazby:

Stroje pro tlakové lití zinku mohou pracovat s krátkými dobami cyklu, Obvykle se pohybuje od 10-60 sekund za cyklus, v závislosti na složitosti dílu.

Díky této schopnosti vysokorychlostní výroby je ideální pro hromadnou výrobu, snížení celkových výrobních nákladů.

Dobrá povrchová úprava:

Díly vyrobené tlakovým litím zinku mají obecně hladký a lesklý povrch hned po vyjmutí z formy.

To eliminuje potřebu mnoha operací povrchové úpravy a poskytuje vynikající základ pro další úpravy, jako je pokovování nebo lakování.

Nákladová efektivita:

Zinek je relativně levný ve srovnání s mnoha jinými kovy pro tlakové lití.

Navíc, proces vytváří minimální materiálový odpad, protože přebytečný kov lze snadno recyklovat, další snižování nákladů.

Nižší náklady na nástroje a vybavení také přispívají k jeho ekonomické životaschopnosti.

Široká škála možností slitiny:

K dispozici jsou různé slitiny zinku, každý je přizpůsoben specifickým požadavkům na výkon.

Například, Slitiny Zamak nabízejí rovnováhu pevnosti, odolnost proti korozi, a odlévací vlastnosti,

zatímco slitiny ZA jsou známé svou vysokou odolností proti opotřebení, poskytuje flexibilitu při výběru materiálu.

Omezení

Omezený výkon při vysoké teplotě:

Slitiny zinku mají nízké teploty tání a špatnou tepelnou odolnost.

Jejich mechanické vlastnosti se při zvýšených teplotách výrazně zhoršují (obvykle nad 120 °C),

což je činí nevhodnými pro aplikace zahrnující trvalé vystavení vysokému teplu, jako jsou vnitřní části motoru ve vysoce výkonných vozidlech.

Omezení velikosti:

Velikost zinkových odlitků je omezena kapacitou tlakových licích strojů a forem.

Výroba součástí ve velkém měřítku je náročná a nákladná, protože vyžaduje výkonnější stroje a větší, dražší formy.

Tepelná citlivost:

Slitiny zinku jsou citlivé na rychlé změny teploty během procesu tlakového lití.

Tato tepelná citlivost může vést k problémům, jako je tepelné namáhání, deformace, a praskání v odlévaných dílech, pokud jsou parametry procesu, jako jsou rychlosti chlazení, nejsou pečlivě kontrolovány.

Citlivost na určitá korozivní prostředí:

Ačkoli zinek má určitou vlastní odolnost proti korozi, ve vysoce korozivním prostředí, zejména ty se silnými kyselinami nebo zásadami, materiál může časem korodovat.

Zatímco povrchové úpravy mohou zvýšit odolnost proti korozi, přidává to k celkovým nákladům.

Regionální dostupnost slitiny:

Výroba a dostupnost specifických slitin zinku může být v některých regionech omezená.

To může vést k problémům v dodavatelském řetězci, delší dodací lhůty, a zvýšené náklady na získávání specializovaných slitin.

10. Aplikace zinkových tlakových odlitků

Automobilový průmysl Průmysl

• Oblasti aplikace: Konstrukční součásti vozidel, vnitřní/vnější obložení, a funkční díly
• Komponenty: Držáky motoru, závorky, kliky dveří, knoflíky, náboje kol, mřížky, a ozdobné lišty

Elektronika Průmysl

• Oblasti aplikace: Elektronické skříně, konektory, a tepelného hospodářství
• Komponenty: Zástrčkové konektory, pouzdra zařízení, chladiče pro polovodiče, a přípravky desek plošných spojů

Sektor spotřebního zboží

• Oblasti aplikace: Domácí spotřebiče, hračky, a dekorativních výrobků
• Komponenty: Rukojeti/knoflíky pro kuchyňské spotřebiče, modely hraček, ozdobné figurky, a kování pro nábytek

Železářské zboží & Instalatérský průmysl

• Oblasti aplikace: Stavební přípravky a vodovodní systémy
• Komponenty: Faucety, ventily, dveřní zámky, panty, a architektonický hardware

Pole zdravotnických prostředků

• Oblasti aplikace: Chirurgické vybavení a biomedicínské komponenty
• Komponenty: Biokompatibilní kryty nástrojů, implantovatelná pouzdra zařízení (s povrchovou úpravou), a díly diagnostických nástrojů

Sektor obnovitelné energie

• Oblasti aplikace: Infrastruktura větrné a solární energie
• Komponenty: Držáky větrných turbín, montážní systémy solárních panelů, a kryty systémů pro ukládání energie

11. Srovnávací tabulka: Tlakové lití zinku vs hliníku vs hořčíku

Klíčové s sebou:

• Zinek je ideální pro vysoce přesný, malý, Složité díly s vynikající kvalitou povrchu a Nízké náklady na nástroje, zvláště v Výroba s vysokým objemem.
• Hliník je preferován pro lehké konstrukční prvky se střední silou a vyšší tepelný odpor.
• Hořčík nabízí nejlepší poměr pevnosti a hmotnosti, učinit to vhodné pro letecká a přenosná elektronika, ale vyžaduje specializovanější zpracování a bezpečnostní kontroly.

12. Závěr

Tlakové lití zinku je a zralý, přesný, a nákladově efektivní výrobní proces ideální pro výrobu složitých kovových součástí ve velkých objemech.

Jeho mechanická robustnost, vynikající slévatelnost, a vynikající kvalita povrchu z něj i nadále činí preferovanou volbu pro průmyslová odvětví od automobilového průmyslu až po zdravotnická zařízení.

I když má určitá tepelná omezení, jeho designová flexibilita, nízké výrobní náklady, a recyklovatelnost pevně zajišťují tlakové lití zinku jako vedoucí technologii tváření kovů budoucnosti.

Zakázkové služby tlakového lití od společnosti DIE

TENTO nabízí vysokou kvalitu zakázkové lití pod tlakem na míru přesně podle vašich specifikací.

S dlouholetými zkušenostmi a pokročilým vybavením, Specializujeme se na výrobu přesných kovových součástí pomocí hliník, zinek, a hořčík slitiny.

Co nabízíme:

• OEM & Řešení ODM tlakového lití
• Podpora pro malo až velkosériová výroba
• Zakázkový návrh formy a technická podpora
• Přísné rozměrové tolerance a vynikající povrchová úprava
• Sekundární operace, včetně CNC obrábění, povrchová úprava, a shromáždění