ZnAl jest stop na bazie cynku w zasadzie z nimi związane z aluminium , z magnezu i miedzi . Swoją nazwę bierze od akronimu w języku niemieckim każdego pierwiastka użytego w jego składzie: atrament Z , A luminium , MA gnez i K upfer (miedź). Jej gęstość wynosi 6700 kg / m 3 , a jego temperatura topnienia 400 ° C .
Szczególnie odpowiednie do odlewania ciśnieniowego stopy cynku umożliwiają uzyskanie cienkich części i części o złożonej konfiguracji.
Doskonałe właściwości mechaniczne, bardzo dobra lejność pod ciśnieniem, stabilność wymiarowa , odporność na korozję (podstawową funkcją cynku jest ochrona stali ) sprawiają, że jest to stop odpowiedni do produkcji bardzo cienkich części o skomplikowanych kształtach, pozwalając na wysokie tempo produkcji, dzięki czemu ten stop jest technicznie niezawodnym i bardzo konkurencyjnym ekonomicznie komponentem dla projektantów technologii.
Stopy cynku nadają się w 100% do ponownego użycia, bez utraty właściwości poprzez recykling produktów wycofanych z eksploatacji. W ten sposób przyczyniają się do racjonalnego zużycia surowców.
Zamak znajduje zastosowanie w następujących branżach:
Nazwa handlowa „Zamak” pochodzi z pierwszego patentu (1926) złożonego przez Augusta Heckschera i Stephena S. Palmera, dyrektorów New Jersey Zinc Company , później Horsehead Corporation . Podkreśla potrzebę stosowania przy produkcji tych stopów cynku o wysokiej czystości klasy 99,995%. Dzięki dodaniu pierwiastków takich jak aluminium , miedź i magnez zoptymalizowano właściwości mechaniczne, wymiarowe i odlewnicze .
Opracowanie składu chemicznego stopów cynku jest wynikiem długich badań, gwarantujących właściwości nadające się do wielu zastosowań. Każdy ze składników odgrywa zasadniczą rolę, a cechy, które nadaje stopowi, są dla niego specyficzne.
Jeśli używany cynk zawiera zbyt wiele zanieczyszczeń, może z czasem ulec pogorszeniu. Zamak z lat 50. często rozpadał się w proch: rozmawialiśmy o dżumie cynkowej .
Zgodnie z normami AFNOR A 55-102 „Stopy cynku we wlewkach” i A 55-010 „Odlewy ciśnieniowe ze stopów cynku”, znormalizowany skład Zamak to:
- Dla Z-A4 G (sprzedawany pod nazwą Zamak 3): 3,9 do 4,3% aluminium, 0 do 0,10% miedzi, 0,03 do 0,06% magnezu, cała reszta stopu (tj. co najmniej 95,54%) składa się z cynku
- Dla Z-A4 U1 G (sprzedawany pod nazwą Zamak 5): 3,9 do 4,3% aluminium, 0,75 do 1,25% miedzi, 0,03 do 0,06% magnezu, cała reszta stopu (co najmniej 94,39%) to cynk
W temperaturze pokojowej granica plastyczności stopów cynku jest znacznie wyższa niż stopów aluminium i magnezu oraz najmocniejszych tworzyw sztucznych. Stopy cynku są w stanie wchłonąć dużą ilość energii poprzez odkształcenie pod wpływem naprężenia znacznie większego niż maksymalne dopuszczalne naprężenie.
Stopy cynku są uznawane za materiały sztywne. Ich odporność na ścinanie , skręcanie , zginanie i ściskanie jest wysoka. Te właściwości w połączeniu z odpornością mechaniczną znalu umożliwiają zmniejszenie objętości produkowanych części, a tym samym oszczędność masy i przestrzeni.
Wysoka udarność i dobra ciągliwość to nieodłączne cechy stopów cynku, rzadziej spotykane w innych stopach odlewniczych wytwarzanych pod ciśnieniem. Ciągliwość jest ważna w operacjach poodlewniczych, takich jak nitowanie i zaciskanie . Odporność na uderzenia ( sprężystość ) pozwala na stosowanie stopów cynku w trudnych warunkach pracy.
Stopy cynku są twardsze niż stopy aluminium czy magnezu. Dodatki takie jak miedź poprawiają odporność na zużycie. Stopy cynku są zatem używane w zastosowaniach tarcia pod średnim obciążeniem, gdzie właściwości cierne znalu pozwalają na produkcję części bez uciekania się do obróbki powierzchni . Jest więc wiele zastosowań w ślusarstwie czy zegarmistrzostwie.
Ponieważ stopy cynku dobrze przewodzą ciepło i elektryczność, można je wykorzystać do produkcji radiatorów. Doskonała płynność (płynność) stopów cynku umożliwia zatem tworzenie bardzo drobnych żeberek chłodzących na częściach. Przewodność elektryczna pozwala na projektowanie obudów spełniających wymagania elektroniki w zakresie ochrony i ekranowania elektromagnetycznego (EMI, RFI i ESD).
Zmęczenie odporność jest ważnym kryterium w wyborze materiału, niewydolności powodu zmęczenia jest najczęstszym przypadku części mechanicznych. Stopy cynku mają wytrzymałość zmęczeniową siedem do dziesięciu razy większą niż tworzywa typu ABS.
Wszystkie materiały płynnie. Pełzanie jest zjawisko fizyczne, które powoduje, że odkształcenie nieodwracalne opóźnionego materiału w warunkach ciągłego obciążenia mniejsza od granicy sprężystości materiału, przez wystarczający okres czasu. Stopy cynku, podobnie jak wszystkie materiały, mogą wykazywać odkształcenia, gdy są stale poddawane działaniu pary wysokiej temperatury + naprężenia. Ogólnie rzecz biorąc, szczególną uwagę należy zwrócić na zastosowania powyżej 70 ° C , w warunkach ciągłego stresu. W zastosowaniach, w których istnieje ryzyko pełzania , takich jak ciągłe przykładanie siły w podwyższonej temperaturze, stopy cynku mają wyższą wytrzymałość w porównaniu ze zwykłymi wtryskiwanymi tworzywami sztucznymi. Ta właściwość pozwala na stosowanie stopów cynku w przypadku obciążenia statycznego. Jednak zoptymalizowany projekt pod względem minimalnych naprężeń i dogłębne badanie zastosowanych temperatur są niezbędne do zweryfikowania zgodności stopów cynku ze specyfikacjami końcowego zastosowania.
Stan materiału części jest w dużej mierze związany z projektem produktu, właściwą konstrukcją formy i kontrolą wtrysku. Te kontrolowane parametry umożliwiają spełnienie wymagań dotyczących uszczelnienia części poddanej działaniu danego ciśnienia. Podobnie jak w przypadku wszystkich materiałów wtryskiwanych, plastiku lub metalu, istnieje silne powiązanie między projektem części a optymalizacją wypełnienia.
Zdolność tłumienia stopów cynku pod względem pochłaniania energii ( drgania mechaniczne lub naturalne) jest porównywalna do stopów magnezu i pięć do dziesięciu razy większa niż stopów aluminium. Ta cecha sprawia, że stopy cynku są idealnym wyborem do zastosowań, w których wymagana jest absorpcja drgań.
W środowisku wewnętrznym stopy cynku matowieją. Ta zmiana koloru odpowiada powstawaniu bardzo cienkiej warstwy tlenku cynku . W związku z tym nie jest konieczna żadna obróbka ochronna, jeśli nie poszukuje się aspektu dekoracyjnego. Cynk jest powszechnie stosowany do zabezpieczania stali na zewnątrz ( galwanizacja ): pylonów, dachów, balustrad. W agresywnym środowisku zewnętrznym (tropikalnym, petrochemicznym, morskim) ta warstwa tlenku cynku pojawi się w postaci białawej, potocznie zwanej białą rdzą . To utlenianie w żaden sposób nie zmienia właściwości mechanicznych znalu. Może być opóźniony przez zastosowanie pasywacji . Stopy cynku nie są atakowane przez rafinowane węglowodory płynne, ani przez różne paliwa gazowe wykorzystywane do celów domowych, stąd jego zastosowanie do produkcji gaźników oraz urządzeń przeznaczonych do dystrybucji gazu ziemnego .
Wszystkie stopy cynku z wyjątkiem ZA 27 są uważane za „nieiskrzące”. Stanowią doskonałą i niedrogą alternatywę dla brązów w środowiskach zagrożonych wybuchem. Cynk, jako niemagnetyczny , może być idealnym materiałem w elektronice lub do zastosowań wrażliwych na zaburzenia magnetyczne.
Stopy cynku są materiałami technicznymi, trwałymi i ekonomicznymi. Żaden inny rodzaj stopu nie oferuje takiego połączenia wytrzymałości mechanicznej i możliwości recyklingu w konkurencyjnych warunkach ekonomicznych.
Nieodłączne cechy znalu pozwalają na wykorzystanie możliwości oszczędności przez cały okres użytkowania produktu.
Z prostym i bezpiecznym łańcuchem dostaw . Różne stopy cynku, nieliczne, są standaryzowane i dlatego są sprzedawane przez kilku producentów. Ponadto doskonała odporność na korozję i zużycie pozwala przewidywać długą żywotność (ponad dwadzieścia lat).
Zamak może być w 100% poddany recyklingowi, przy niskim wydatku energetycznym (niska temperatura topnienia). Albo produkt jest przetwarzany na znalu bez utraty swoich właściwości, a tym samym przyjmuje formę nowego produktu, z pełnym poszanowaniem modelu „ od kołyski do kołyski” (lub gospodarki o obiegu zamkniętym z pozytywnym wpływem). Albo produkt jest poddawany recyklingowi przez linię destylacyjną lub linię produkcyjną tlenku . Dzieje się tak, gdy zawartość niektórych elementów składowych otrzymanego stopu przekracza granice normy NF EN 1774 .
Ten etap realizowany jest w ścisłej współpracy pomiędzy założycielem a klientem w celu spełnienia wymagań specyfikacji oraz wymagań technologii odlewania ciśnieniowego stopów cynku. Ta zdigitalizowana definicja funkcjonalna, po przedefiniowaniu, zostanie wykorzystana do przeprowadzenia badań oprzyrządowania. Praca ta pozwala zoptymalizować koszty i sprawić, że produkcja produktu będzie bardziej niezawodna.
Szybkiego prototypowania części cynk przeprowadza się za pomocą tak zwanego „ wosk tracony ” proces odlewania próżniowego . Zastosowanie stopu ILZRO 12 umożliwia uzyskanie części, których właściwości mechaniczne są bardzo zbliżone do odlewanych stopów cynku, jednak przy mniejszej precyzji wymiarowej.
Projektowanie narzędzi odbywa się w 3D CAD z poprzednich elementów (DFN części i symulacji wypełnienia). Formę można podzielić schematycznie na trzy części:
Realizacja powierzona jest specjalistom. Stosowane są różne techniki obróbki: konwencjonalne frezowanie i toczenie, szlifowanie płaskie i cylindryczne, elektroerozja przez toczenie lub drut; Frezowanie 3D na obrabiarce sterowanej numerycznie .
Forma jest montowana na wtryskarce , a technik dokonuje regulacji prasy. Weryfikuje:
Odszypułkowanie to oddzielenie części od innych elementów tworzących „klaster”: system zasilania, czyli wszystkie kanały umożliwiające napełnienie części, oraz piętki myjące, rodzaj kieszeni dolnych. części, pozwalającej odzyskać tlenki i inne zanieczyszczenia. Ta separacja może być przeprowadzona mechanicznie za pomocą narzędzia tnącego lub ręcznie, a nawet w procesie masowym zwanym „beczką”, w którym separacja odbywa się poprzez mieszanie kiści, a następnie wymaga sortowania w celu odizolowania szlachetnych części od odpadów. do recyklingu.
Do surowych części można zastosować kilka procesów wykończeniowych:
Dobra konstrukcja części w połączeniu z procesem wtrysku stopu cynku daje w wyniku części o skomplikowanych kształtach, precyzyjnych detalach i wykończeniu powierzchni, które umożliwiają uzyskanie określonych gwintów i gwintów podczas produkcji. Jednak w celu wykończenia części mogą być konieczne operacje przeróbki: anulowanie pewnych podcięć, zachowanie bardzo wąskich tolerancji, wykonanie gwintów lub gwintowanie, które nie mogą pochodzić z formowania. Obrabialność stopów cynku jest doskonała. Z reguły stosuje się wysokie prędkości skrawania, niski posuw i obfite smarowanie. Po obróbce części są myte i odtłuszczane, aby nie zawierały wiórów i śladów smaru. Ciągliwość z Zamak sprawia, że możliwe jest wytwarzanie nici przez spęczanie, co zapobiega tworzeniu się wiórów.
Możliwości powlekania części ze stopów cynku są liczne i umożliwiają poprawę pewnych właściwości, takich jak odporność na ścieranie lub tarcie , uzyskanie szerokiej gamy prezentacji i aspektów dekoracyjnych, wzmocnienie ich zachowania w szczególnych warunkach korozyjnych.
W celu wyeliminowania operacji obróbczych (wiercenie, gwintowanie i gwintowanie) oraz wyeliminowania elementów montażowych (śruby, nakrętki, nity), stopy cynku oferują możliwość wykonania połączeń typu:
Proces wtryskiwania pod ciśnieniem metalu w stanie ciekłym pozwala na produkcję cienkich części o najbardziej skomplikowanych kształtach z bardzo wąskimi tolerancjami wymiarowymi. Zasada odlewania ciśnieniowego w gorącej komorze jest najbardziej rozpowszechniona, po części ze względu na jej zalety techniczne i ekonomiczne.
Zamak dobrze nadaje się do wtrysku ciśnieniowego w gorącej komorze, a tym samym umożliwia wytwarzanie części z dobrą precyzją (rzędu setnych części milimetra) przy krótkim czasie cyklu (mniej niż dwie sekundy dla małych części. 30 sekund dla większych elementów ). W tym przypadku formy wyglądają jak te stosowane do materiałów termoplastycznych ; system dostaw i charakter stali są różne. Ze względu na płynność znalu w stanie ciekłym, która jest większa niż płynność wody, należy zachować szczególną ostrożność przy zamykaniu narzędzi, aby uniknąć tworzenia się zadziorów.
Tygiel sąsiaduje z grupą zamykającą formy. Wysięgnik (gęsiej szyi), a zespół tłokowy jest zanurzony w kąpieli z ciekłego metalu. Stop doprowadzany jest do wycisków przez gęsią szyję, dyszę maszyny i kanały zasilające formy. Część jest wysuwana z formy. Tłok powraca do pozycji górnej, otwór gęsiej szyi zostaje zwolniony, a komora wtryskowa automatycznie wypełnia się stopionym metalem. Maszyna jest wtedy gotowa do następnego wtrysku.
Szybkość produkcji na konwencjonalnych maszynach z gorącą komorą jest wysoka i może przekraczać tysiąc wtrysków na godzinę w przypadku cienkich i małych części.
Wtryskarki charakteryzują się siłą zamykania. W rzeczywistości jest to opór stawiany przez maszynę siłom wtrysku dążącym do otwarcia formy. Gdy maszyna jest zamknięta, ciśnienie wtrysku jest przenoszone na kolumny maszyny. Siła zamykająca jest zatem maksymalnym dopuszczalnym naprężeniem, które pozostaje w zakresie odkształcenia sprężystego kolumn w czasie wtrysku.
Stopy cynku doskonale spełniają wymagania dotyczące ekoprojektu , ponieważ można je całkowicie poddać recyklingowi. Zachowują swoje właściwości mechaniczne, niezależnie od ilości odbić. Sektor recyklingu istnieje już od dłuższego czasu i umożliwia zbieranie i automatyczne sortowanie odpadów na różnych etapach procesu, od produkcji wlewków surowca po części wycofane z eksploatacji.
W ten sposób odpady zidentyfikowane jako znajdujące się w stopach cynku (strumień odlewniczy, części wycofane z eksploatacji) są ponownie przetapiane. Otrzymana kąpiel jest następnie filtrowana, analizowana, ponownie miareczkowana i ponownie analizowana w celu sprawdzenia jej zgodności z normą, a następnie odlewana w postaci wlewków gotowych do ponownego użycia.