Обработка цинка:выбор сплавов и процессов для оптимального производства деталей

Цинк (символ:Zn) – это практичный металл в обрабатывающей промышленности благодаря своим благоприятным свойствам материала, таким как хорошая коррозионная стойкость, электрохимические характеристики и биосовместимость.

В этой статье мы обсуждаем качества цинка и его сплавов как материалов для обработки на станках с ЧПУ. Он также включает свойства цинка, различные типы цинковых сплавов, различные процессы обработки цинка и углубленный анализ обрабатываемости цинковых сплавов.

Свойства и характеристики цинка

Металлический цинк в чистом виде представляет собой блестящий сероватый хрупкий химический элемент, имеющий ограниченное промышленное применение. Как чистый металл, он полезен при гальванизации других металлов, таких как железо, для повышения коррозионной стойкости.

Однако цинковые сплавы невероятно полезны, поскольку обладают множеством желательных качеств, которые ставят их на первое место в списке распространенных материалов для обработки. Цинковые сплавы обладают хорошей прочностью на разрыв, коррозионной стойкостью и высокой пластичностью. Кроме того, они экологически безопасны благодаря возможности вторичной переработки. Кроме того, цинк — недорогой металл, который имеется в изобилии.

Каждый цинковый сплав предлагает определенное сочетание свойств материала. В этом разделе мы обсудим некоторые популярные сплавы цинка. Некоторые из основных легирующих элементов цинка — медь, олово, магний и алюминий.

Замак 3

Семейство цинковых сплавов Zamak включает наиболее распространенные марки цинковых сплавов, стандартом среди которых является Zamak 3. Zamak 3 содержит 96% особо чистого цинка и 4% алюминия. Кроме того, некоторые варианты Zamak 3 могут также содержать следовые количества меди, магния и железа.

Он предлагает сочетание пластичности, прочности, отделки и стабильности размеров. Эти качества, дополненные температурой плавления 384°C, делают его очень пригодным для литья. Таким образом, литье, пожалуй, является наиболее популярным промышленным применением.

Кроме того, Zamak 3 также обладает характерной коррозионной стойкостью и электропроводностью цинковых сплавов.

Замак 5

Zamak 5 — еще одна марка цинкового сплава группы Zamak. В его состав входит ~1% меди в дополнение к 4% алюминия, который характерен для всех марок Zamak.

Добавление меди придает цинковому сплаву прочность и твердость. Однако эти свойства достигаются за счет снижения пластичности и точности размеров. Однако в целом Zamak 5 представляет собой отличный цинковый сплав с хорошей литейностью и обрабатываемостью.

ЗА 8

ZA 8 представляет собой цинк-алюминиевый сплав с содержанием алюминия 8,4%. К его основным качествам относятся высокая прочность и твердость, а также сопротивление ползучести, что является уникальным свойством среди марок цинковых сплавов. Кроме того, он поддерживает различные процессы отделки поверхности и поэтому является распространенным выбором для изготовления предметов декоративного назначения.

Одним из его основных преимуществ является совместимость с методами литья под давлением, включая литье под давлением с горячей камерой. Его текучесть позволяет отливать изделия сложной формы с тонкими деталями.

ЭЗАК

EZAC — это инновационная марка цинкового сплава с содержанием алюминия и меди. Он обладает замечательной прочностью, твердостью и характеристиками ползучести, которые часто называют лучшими среди распространенных марок цинковых сплавов.

Он особенно подходит для литья под давлением благодаря своей температуре плавления и текучести. Его низкая температура плавления означает, что он совместим с литьем под давлением с горячей камерой, что расширяет его потенциальное применение в нескольких отраслях промышленности.

ЗА 27

ZA 27 — еще один цинковый сплав с высоким содержанием алюминия:около 28% алюминия и 2,5% меди. Он легкий, прочный, твердый и имеет хорошие свойства ползучести. Кроме того, он имеет относительно высокую температуру плавления среди цинковых сплавов, что делает его пригодным для литья под давлением в холодной камере.

Томбак

Томбак – это прежде всего латунный сплав с содержанием цинка около 5–20%. Он известен своей низкой стоимостью, податливостью и блестящим внешним видом. В зависимости от состава других легирующих элементов (олово, меди, свинца и др.) может иметь различную окраску.

Благодаря своему золотому виду это популярный выбор для изготовления изделий декоративного назначения, таких как медали, декоративные элементы и пуговицы.

Обрабатываемость цинковых сплавов

Цинковые сплавы, как правило, легко поддаются механической обработке и не вызывают особых проблем. Однако, как и любой материал, они демонстрируют специфическое поведение, которое требует от машинистов определенных действий и корректировок для получения наилучших результатов. Некоторые основные аспекты обрабатываемости цинка обсуждаются ниже.

Железное поведение

Цинк быстро нагревается во время обработки. Термическое размягчение, сопровождающее повышение температуры, может привести к «клейкости» материала. Это означает, что цинковый сплав имеет тенденцию прилипать к режущей кромке инструмента, увеличивая износ инструмента и ухудшая производительность резания.

Низкая температура плавления

Аналогичная проблема, связанная с температурой, заключается в том, что термическое размягчение иногда может помешать станочникам применить агрессивный подход к обработке. Например, очень высокие подачи могут быть невозможны из-за чрезмерного сдвига материала.

Хрупкость

Несмотря на то, что некоторые сплавы с высоким содержанием алюминия по своей природе пластичны, хрупкое поведение может вызвать проблемы со сколами.

Угрозы безопасности

В то время как обработка цинка дает короткую, легко управляемую стружку, при чистовой обработке или шлифовании может образовываться пыль, которую нельзя вдыхать. Таким образом, при выполнении таких операций рекомендуется обеспечить надлежащую вентиляцию.

Различные процессы обработки цинкового сплава

Сплавы цинка являются распространенным материалом в механических мастерских. Они совместимы с различными операциями обработки, некоторые из которых кратко описаны ниже.

Фрезерование

Фрезерование является наиболее широко распространенным процессом обработки цинка. Благодаря расширенным возможностям, таким как 5-осевая обработка на станках с ЧПУ, это лучший процесс для изготовления изделий неправильной призматической формы.

Поворот

Токарная обработка полезна при обработке предметов цилиндрической формы на токарных станках. Современные токарные станки предлагают многоосевые возможности с высокой точностью, включая токарно-фрезерные операции. Точить цинк, как и фрезеровать, легко, но могут возникнуть некоторые проблемы с размягчением (клейкостью) материала.

Сверление

Сверление — это стандартный процесс обработки отверстий с использованием сверл с различным соотношением длины к радиусу и винтовыми канавками. Сверление цинковых сплавов лучше производить с помощью охлаждающих и заточенных сверл, чтобы минимизировать накопление тепла в зоне резания. В противном случае цинковые сплавы можно обрабатывать с высокими параметрами резания, что обеспечивает высокую скорость съема материала.

Литье под давлением

Литье под давлением — это высокоэффективный и популярный производственный процесс производства цинковых деталей сложной формы и жестких допусков. В отличие от традиционных процессов механической обработки, литье под давлением предполагает использование форм или штампов для создания желаемой детали.

Электроэрозионная обработка (EDM)

Электроэрозионная обработка не является классической операцией механической обработки, но по-прежнему является очень полезным и распространенным методом изготовления призматических деталей в механических цехах. Хорошая электропроводность цинка делает его совместимым с электроэрозионной электроэрозией материалом.

Варианты отделки поверхности цинковых деталей

Цинковые сплавы совместимы с различными методами отделки поверхности, в том числе:

• Гальваника :цинковые сплавы поддерживают гальваническое покрытие такими материалами, как никель и кобальт, для достижения специфической отделки поверхности, свойств и повышенной коррозионной стойкости.
• Хроматное конверсионное покрытие :Хроматное конверсионное покрытие улучшает эстетический вид и коррозионную стойкость цинковых сплавов. Более того, он доступен в разных цветах.
• Порошковое покрытие :Порошковое покрытие придает поверхности более грубый вид и делает ее устойчивой к абразивным воздействиям, таким как сколы и царапины.
• Анодирование :Анодирование создает тонкий защитный слой оксидов на поверхности цинкового сплава, что повышает коррозионную стойкость.
• Живопись :цинковые сплавы совместимы с красками, что позволяет пользователям получать любой цвет по своему желанию.

Советы и рекомендации по обработке цинкового сплава

В предыдущих разделах мы установили, что обрабатываемость цинковых сплавов высокая. С ними не так сложно обращаться, как с другими материалами, например, с титаном. Однако существует и несколько экспертных решений по оптимизации процессов обработки цинковых сплавов.

Предпочитаю цинковые сплавы, поддающиеся механической обработке

Хотя это само собой разумеется, это также легко упустить из виду. Если у вас есть выбор между несколькими цинковыми сплавами, выберите тот, с которым вашим механикам будет легче работать, например Замак 3 или Замак 5. Это окупится с точки зрения точности размеров и экономии времени.

Острые режущие инструменты

Чтобы справиться с клейкостью цинковых сплавов и минимизировать прогрессирование износа инструмента, предпочтительнее использовать более острые режущие инструменты. Они применяют концентрированные силы резания и минимизируют эффект вспашки. Таким образом, образуется короткая стружка, которая отлетает, а не прилипает к инструменту.

Будьте щедры на охлаждающую жидкость

Термическое размягчение является серьезной проблемой при обработке цинка. Следовательно, обильная подача СОЖ помогает минимизировать трение и контролировать температуру, что, в свою очередь, улучшает качество поверхности и производство стружки. Более того, вам следует предпочесть охлаждающую жидкость на водной основе.

Скорость резания от умеренной до высокой

Если цинковый сплав быстро нагревается, немного увеличьте скорость резки, чтобы снизить температуру резки. Это уменьшает продолжительность контакта инструмента с материалом и приводит к более высокому рассеиванию тепла через стружку.

Твердосплавные/быстрорежущие инструменты

Сплавы цинка могут вызвать чрезмерный износ инструмента или термическую деформацию. Таким образом, карбид является хорошим выбором благодаря его хорошей износостойкости, а также термической стабильности. Для более легких работ HSS также неплохо подходит для сплавов цинка.

Применение цинковых деталей

Теперь, когда мы понимаем аспекты обрабатываемости цинковых сплавов, пришло время обсудить некоторые области применения деталей, обработанных цинком. Краткий список деталей из цинкового сплава приведен ниже.

• Автомобильные компоненты :Автомобильные компании используют цинковые сплавы для производства компонентов блока цилиндров, кронштейнов, декоративных элементов и т. д.
• Электронные корпуса :Хорошая электро- и теплопроводность цинковых сплавов делает их идеальными для изготовления корпусов и радиаторов для электронных устройств.
• Медицинские инструменты :Биосовместимость сплавов цинка делает их подходящим материалом для некоторых медицинских инструментов.
• Оборудование :цинковые сплавы являются популярным выбором для изготовления крепежных изделий, таких как винты, гайки и болты, для изделий с низким уровнем ударов, таких как бытовая техника и арматура. Они обеспечивают достаточную прочность, устойчивость к коррозии и эстетическую отделку поверхности для таких применений.
• Потребительские товары :цинковые сплавы также являются популярным выбором для изготовления потребительских товаров, таких как молнии, петли и украшения, из-за их низкой стоимости и декоративного внешнего вида.

Начало обработки цинка в WayKen

WayKen — компания быстрого производства, предлагающая профессиональные услуги по обработке металлов, включая обработку цинка. Наше современное производственное предприятие и профессиональная команда хорошо оснащены для производства деталей из цинковых сплавов с высокими стандартами точности и допуска.

В WayKen мы стремимся предоставить вам комплексное обслуживание и исключительные результаты. Воплотим в жизнь ваши производственные проекты. Ваше удовлетворение является нашим приоритетом, и мы здесь, чтобы обеспечить качество, экономичность и эффективность.

Выводы

Цинковые сплавы, несомненно, являются одной из наиболее важных групп материалов в обрабатывающей промышленности и имеют широкий спектр марок, процессов и применений. Их полезные качества, а также высокая обрабатываемость делают их идеальными для использования в механических цехах.