Den Zamak er en legering baseret på zink i det væsentlige bundet dertil af aluminium , af magnesium og kobber . Det tager sit navn fra akronymet på tysk for hvert element, der anvendes i dets sammensætning: Z blæk, A luminium , MA gnesium og K upfer (kobber). Dens massefylde er 6700 kg / m 3 og dets smeltepunkt på 400 ° C .
Særligt velegnet til trykstøbning gør zinklegeringer det muligt at opnå tynde dele og dele med kompleks konfiguration.
De fremragende mekaniske egenskaber ved Zamak, den meget gode støbbarhed under tryk, den dimensionelle stabilitet , modstandsdygtigheden over for korrosion (den primære funktion af zink er at beskytte stål ) gør det til en legering, der er egnet til fremstilling af meget tynde dele, af kompleks form, muliggør høje produktionshastigheder, hvilket gør denne legering til en teknisk pålidelig og økonomisk meget konkurrencedygtig komponent for teknologedesignere.
Zinklegeringer er 100% genanvendelige uden tab af egenskaber ved genbrug af udtjente produkter. De bidrager således til det rationelle forbrug af råmaterialer.
Zamak bruges i følgende industrier
Handelsnavnet "Zamak" stammer fra det første patent (1926) indgivet af August Heckscher og Stephen S. Palmer, direktører for New Jersey Zinc Company , senere Horsehead Corporation . Det fremhæver behovet for at bruge zink med høj renhedsgrad 99,995% til fremstilling af disse legeringer. Takket være tilføjelsen af elementer som aluminium , kobber og magnesium optimeres de mekaniske, dimensionelle og støberiske egenskaber .
Udviklingen af den kemiske sammensætning af zinklegeringer er resultatet af lang forskning, der garanterer egenskaber, der er egnede til flere anvendelser. Hver af komponenterne spiller en vigtig rolle, og de kvaliteter, den giver legeringen, er specifikke for den.
Hvis det anvendte zink har for mange urenheder, kan det forringes over tid. Zamak fra 1950'erne smuldrede ofte til støv: vi talte om zinkpesten .
I henhold til AFNOR-standard A 55-102 "Zinklegeringer i ingots" og A 55-010 "Die støbte dele i zinklegeringer" er Zamaks standardiserede sammensætning:
- For Z-A4 G (markedsført under navnet Zamak 3): 3,9 til 4,3% aluminium, 0 til 0,10% kobber, 0,03 til 0,06% magnesium, resten af legeringen (dvs. mindst 95,54%) bestående af zink
- For Z-A4 U1 G (markedsført under navnet Zamak 5): 3,9 til 4,3% aluminium, 0,75 til 1,25% kobber, 0,03 til 0,06% magnesium, hvor resten af legeringen (mindst 94,39%) er zink
Ved stuetemperatur er flydestyrken for zinklegeringer meget højere end for aluminium og magnesiumlegeringer såvel som for den stærkeste plast. Zinklegeringer er i stand til at absorbere en stor mængde energi ved at deformere under påvirkning, der er meget større end den maksimalt tilladte spænding.
Zinklegeringer anerkendes som stive materialer. Deres modstandsdygtighed over for forskydning , vridning , bøjning og kompression er høj. Disse egenskaber kombineret med den mekaniske modstandsdygtighed fra Zamak gør det muligt at reducere mængderne af de dele, der skal produceres, hvilket sparer vægt og plads.
Høj slagfasthed og god duktilitet er de iboende kvaliteter af zinklegeringer, kvaliteter, som sjældnere findes i andre støberlegeringer, der produceres under tryk. Duktilitet er vigtig i poststøbningsoperationer såsom nitning og krympning . Slagfasthed ( modstandsdygtighed ) tillader anvendelse af zinklegeringer under vanskelige arbejdsforhold.
Zinklegeringer er hårdere end aluminium eller magnesiumlegeringer. Tilsætningselementer som kobber forbedrer slidstyrken. Zinklegeringer anvendes således til friktionsanvendelser under medium belastning, hvor Zamaks friktionsegenskaber gør det muligt at fremstille dele uden at anvende overfladebehandlinger . Der er således mange applikationer inden for låsesmed eller urmageri.
Da zinklegeringer leder varme og elektricitet godt, kan de bruges til at producere kølelegemer. Den fremragende flydeevne (fluiditet) af zinklegeringer gør det således muligt at skabe meget fine kølefinner på delene. Den elektriske ledningsevne gør det muligt at designe huse, der opfylder de elektroniske krav med hensyn til beskyttelse og elektromagnetisk afskærmning (EMI, RFI og ESD).
Træthed modstand er et vigtigt kriterium i valget af et materiale, svigt som følge af træthed er den mest hyppige tilfælde i mekaniske dele. Zinklegeringer har udmattelsesstyrker syv til ti gange større end ABS-plast.
Alle flydende materialer. Den krybning er et fysisk fænomen, som forårsager deformation irreversibel forsinket af et materiale under konstant spænding lavere end den elastiske grænse af det materiale, i et tilstrækkeligt tidsrum. Zinklegeringer kan, som alle materialer, udvise deformationer, når de permanent udsættes for et højt ”temperatur + stress” -par. Generelt skal der være særlig opmærksomhed ved anvendelser over 70 ° C under permanent belastning. Til applikationer, hvor der er risiko for krybning , såsom kontinuerlig anvendelse af kraft ved forhøjet temperatur, har zinklegeringer overlegen styrke sammenlignet med almindeligt injiceret plast. Denne egenskab tillader anvendelse af zinklegeringer i tilfælde af statisk belastning. Imidlertid er et optimeret design med hensyn til minimumsspændinger og en grundig undersøgelse af de anvendte temperaturer nødvendige for at verificere zinklegeringernes kompatibilitet med specifikationerne for den endelige anvendelse.
Delernes materielle sundhed er stort set knyttet til produktdesign, korrekt formkonstruktion og injektionskontrol. Disse kontrollerede parametre gør det muligt at imødekomme tætningskravene til en del, der udsættes for et givet tryk. Som med alle indsprøjtede materialer, plast eller metal, er der en stærk sammenvævning mellem delens design og optimeringen af fyldet.
Dæmpningskapaciteten for zinklegeringer med hensyn til energiabsorption ( mekaniske eller naturlige vibrationer ) kan sammenlignes med magnesiumlegeringernes og fem til ti gange den for aluminiumlegeringer. Denne egenskab gør zinklegeringer til et ideelt valg til applikationer, hvor vibrationsabsorptioner er påkrævet.
I indendørs miljøer pletter zinklegeringer. Denne farveændring svarer til dannelsen af en meget tynd film af zinkoxid . Ingen beskyttende behandling er derfor nødvendig, hvis der ikke søges et dekorativt aspekt. Zink bruges ofte til at beskytte stål udendørs ( galvanisering ): mast, tag, beskyttelseslister. I et aggressivt udendørs miljø (tropisk, petrokemisk, marine) vises dette lag zinkoxid i en hvidlig form, der almindeligvis kaldes hvid rust . Denne oxidation ændrer ikke Zamaks mekaniske egenskaber på nogen måde. Det kan blive forsinket ved anvendelse af en passivering . Zinklegeringer angribes ikke af raffinerede flydende kulbrinter eller af de forskellige gasformige brændstoffer, der anvendes til husholdningsformål, og derfor anvendes det til fremstilling af karburatorer samt apparater beregnet til distribution af naturgas .
Alle zinklegeringer undtagen ZA 27 betragtes som "gnistfri". De er et perfekt og billigt alternativ til bronzer i potentielt eksplosive miljøer. Zink er ikke-magnetisk , det kan være et ideelt materiale inden for elektronik eller til applikationer, der er følsomme over for magnetiske forstyrrelser.
Zinklegeringer er tekniske, holdbare og økonomiske materialer. Ingen anden type legering tilbyder en sådan kombination af mekanisk styrke og genanvendelighed under konkurrencedygtige økonomiske forhold.
De iboende egenskaber ved Zamak gør det muligt at udnytte besparelsesmuligheder gennem et produkts levetid.
Med en enkel og sikker forsyningskæde . De forskellige zinklegeringer, få i antal, er standardiserede og markedsføres derfor af flere producenter. Derudover gør den fremragende modstandsdygtighed over for korrosion og slid det muligt at forestille sig en lang levetid (over tyve år).
Zamak kan genbruges 100% med lavt energiforbrug (lav smeltetemperatur). Enten genbruges produktet til Zamak uden at miste dets egenskaber og tager således form af et nyt produkt under fuld respekt for vugge til vugge-modellen (eller cirkulær økonomi med positiv indvirkning). Enten genanvendes produktet gennem en destillationslinie eller en oxidproduktionslinje . Dette sker, når indholdet af visse sammensatte elementer i den opnåede legering overstiger grænserne for standard NF EN 1774 .
Dette trin udføres i tæt samarbejde mellem grundlæggeren og klienten for at imødekomme kravene i specifikationerne og kravene til teknologien til støbning af zinklegeringer. Denne digitaliserede funktionelle definition, når den er omdefineret, vil blive brugt til at udføre værktøjsstudier. Dette arbejde gør det muligt at optimere omkostningerne og gøre produktionen af produktet mere pålidelig.
Den hurtige prototypering af Zamak-dele udføres ved hjælp af den såkaldte vakuumstøbningsproces " mistet voks " . Anvendelsen af ILZRO 12-legeringen gør det muligt at opnå dele, hvis mekaniske egenskaber er meget tæt på dem af støbte zinklegeringer med ikke desto mindre mindre dimensionel præcision.
Værktøjets design udføres på 3D CAD fra de tidligere elementer (DFN for delen og udfyldningssimulering). En form kan skematisk nedbrydes i tre dele:
Realiseringen er overdraget til specialister. Forskellige bearbejdningsteknikker anvendes: konventionel fræsning og drejning, plan og cylindrisk slibning, elektro-erosion ved synkning eller tråd; 3D-fræsning på et numerisk styret værktøjsmaskine .
Formen monteres på sprøjtestøbemaskinen , og teknikeren foretager justeringer af pressen. Han bekræfter:
Destemming er adskillelsen af delen og de andre elementer, der udgør "klyngen": forsyningssystemet, det vil sige alle kanaler, der tillader, at delen fyldes, og vaskehælene, en slags nedstrøms lommer. del, hvilket gør det muligt at genvinde oxider og andre urenheder. Denne adskillelse kan udføres mekanisk med et skæreværktøj eller ellers manuelt eller endda ved en bulkproces kaldet "tønde", hvor adskillelsen sker ved omrøring af bundterne og derefter kræver sortering for at isolere de ædle dele fra affaldet. at genbruge.
Flere efterbehandlingsprocesser kan anvendes på de rå dele:
Godt deledesign kombineret med zinklegeringsindsprøjtningsprocessen resulterer i dele med komplekse former, præcise detaljer og en overfladefinish, der gør det muligt at opnå visse tråde og tapninger under fremstillingen. Det kan dog være nødvendigt at omarbejde for at afslutte delene: annullering af visse underskæringer, opretholdelse af meget stramme tolerancer, frembringelse af tråde eller bankning, der ikke kan komme fra formning. Den bearbejdelighed af zinklegeringer er fremragende. Som regel anvendes høje skærehastigheder, lav tilførsel og rigelig smøring. Efter bearbejdning vaskes og affedtes delene for at være fri for chips og spor af smøremiddel. Den duktilitet af Zamak gør det muligt at fremstille tråde ved at forstyrre, hvilket forhindrer dannelse af chips.
Mulighederne for belægning på dele i zinklegeringer er mange og gør det muligt at forbedre visse egenskaber såsom modstandsdygtighed over for slid eller friktion , for at opnå en bred vifte af præsentationer og dekorative aspekter for at styrke deres opførsel under specielle ætsende forhold.
For at eliminere bearbejdning (boring, gevindskæring og tap) og eliminere samleelementerne (skruer, møtrikker, nitter) giver zinklegeringer muligheden for at oprette forbindelser af typen:
Processen med at indsprøjte et metal i flydende tilstand under tryk tillader produktion af tynde dele med de mest komplekse former med meget stramme dimensionstolerancer. Princippet om trykstøbning i et varmt kammer er det mest udbredte, delvis takket være dets tekniske og økonomiske fordele.
Zamak egner sig godt til trykindsprøjtning med varmt kammer og gør det således muligt at fremstille dele med god præcision (i størrelsesordenen en hundrededel af en millimeter) med en kort cyklustid (mindre end to sekunder for små dele. Ved tredive sekunder for større stykker ). I dette tilfælde ligner formene dem, der bruges til termoplastiske materialer ; forsyningssystemet og stålets art er forskellige. På grund af Zamaks flydende i flydende tilstand, som er større end vandets vand, skal der udvises stor omhu med at foretage værktøjslukninger for at undgå dannelse af grater.
Smeltedeglen støder op til formlukkegruppen. Den svanehalsen (svanehals) og stempelaggregatet er nedsænket i badet med flydende metal. Legeringen føres til indtryk gennem svanehalsen, maskindysen og formforsyningskanalerne. Delen skubbes ud fra støbeformen. Stemplet vender tilbage til op-position, svanehalsåbningen frigøres, og indsprøjtningskammeret fyldes automatisk med smeltet metal. Maskinen er derefter klar til næste injektion.
Produktionshastighederne på konventionelle varmekammermaskiner er høje og kan overstige tusind injektioner i timen for tynde og små dele.
Sprøjtestøbemaskiner er kendetegnet ved deres lukkekraft. Dette er i virkeligheden den modstand, som maskinen tilbyder over for indsprøjtningskræfterne, der har tendens til at åbne formen. Når maskinen er lukket, overføres indsprøjtningstrykket til maskinens søjler. Lukkekraften er derfor den maksimalt tilladte spænding, der forbliver inden for den elastiske deformation af søjlerne på injektionstidspunktet.
Zinklegeringer opfylder perfekt krav til miljøvenligt design , da de er fuldstændigt genanvendelige. De bevarer deres mekaniske egenskaber, uanset antallet af refleksioner. Genbrugssektoren har eksisteret i lang tid og tillader indsamling og automatisk sortering af affald i de forskellige faser af processen, lige fra produktionen af råmaterialer til de udtjente dele.
Således smeltes affaldet identificeret som zinklegeringer (støbestråler, udtjente dele). Det opnåede bad filtreres derefter, analyseres, re-titreres og analyseres igen for at verificere dets overensstemmelse med standarden og støbes derefter i form af ingots, der er klar til at blive brugt igen.