Zamak je slitina na bázi zinku němu v podstatě vázané z hliníku , z hořčíku a mědi . To vyžaduje jeho jméno od zkratkou v němčině každého prvku v jeho složení: Z inkoustu, A luminium , MA gnesium a K upfer (měď). Jeho hustota je 6700 kg / m 3 a jeho teplota tání 400 ° C .
Slitiny zinku, zvláště vhodné pro tlakové lití, umožňují získat tenké části a součásti složité konfigurace.
Vynikající mechanické vlastnosti Zamaku, velmi dobrá odlévatelnost pod tlakem, rozměrová stabilita , odolnost proti korozi (primární funkcí zinku je chránit ocel ) z něj činí slitinu vhodnou pro výrobu velmi tenkých dílů složitého tvaru, umožňující vysoké rychlosti výroby, což z této slitiny činí technicky spolehlivou a ekonomicky velmi konkurenceschopnou součást pro návrháře technologií.
Slitiny zinku jsou 100% znovu použitelné, aniž by došlo ke ztrátě vlastností recyklací produktů s ukončenou životností. Přispívají tak k racionální spotřebě surovin.
Zamak se používá v následujících průmyslových odvětvích
Obchodní název „Zamak“ pochází z prvního patentu (1926), který podali August Heckscher a Stephen S. Palmer, ředitelé společnosti New Jersey Zinc Company , později Horsehead Corporation . Zdůrazňuje potřebu používat pro výrobu těchto slitin vysoce čistý zinek se zrnem 99,995%. Díky přidání prvků, jako je hliník , měď a hořčík , jsou optimalizovány mechanické, rozměrové a slévárenské vlastnosti .
Vývoj chemického složení slitin zinku je výsledkem dlouhého výzkumu, který zaručuje vlastnosti vhodné pro více aplikací. Každá ze složek hraje zásadní roli a vlastnosti, které slitině dává, jsou pro ni specifické.
Pokud má použitý zinek příliš mnoho nečistot, může se časem zhoršovat. Zamak z padesátých let se často rozpadl na prach: mluvili jsme o zinkovém moru .
Podle standardů AFNOR A 55-102 „Slitiny zinku v ingotech“ a A 55-010 „Lisované díly ve slitinách zinku“ je standardizované složení Zamaku:
- Pro Z-A4 G (prodávaný pod názvem Zamak 3): 3,9 až 4,3% hliníku, 0 až 0,10% mědi, 0,03 až 0,06% hořčíku, zbytek slitiny (tj. Minimálně 95,54%) sestávající ze zinku
- Pro Z-A4 U1 G (prodávaný pod názvem Zamak 5): 3,9 až 4,3% hliníku, 0,75 až 1,25% mědi, 0,03 až 0,06% hořčíku, zbytek slitiny (nejméně 94,39%) tvoří zinek
Při pokojové teplotě je mez kluzu slitin zinku mnohem vyšší než mez kluzu slitin hliníku a hořčíku, stejně jako mez kluzu nejsilnějších plastů. Slitiny zinku jsou schopny absorbovat velké množství energie deformací působením napětí, které je mnohem větší než maximální povolené napětí.
Slitiny zinku jsou považovány za tuhé materiály. Jejich odolnost proti smyku , kroucení , ohybu a tlaku je vysoká. Tyto vlastnosti v kombinaci s mechanickou odolností Zamaku umožňují snížit objem vyráběných dílů, čímž se šetří hmotnost a prostor.
Vysoká odolnost proti nárazu a dobrá tažnost jsou vnitřní vlastnosti slitin zinku, vlastnosti, které se zřídka vyskytují u jiných slévárenských slitin vyráběných pod tlakem. Tažnost je důležitá při operacích po slévárenství, jako je nýtování a lisování . Odolnost proti nárazu ( pružnost ) umožňuje použití slitin zinku v obtížných pracovních podmínkách.
Slitiny zinku jsou tvrdší než slitiny hliníku nebo hořčíku. Doplňkové prvky, jako je měď, zlepšují odolnost proti opotřebení. Zinkové slitiny se tedy používají při tření při středním zatížení, kde třecí vlastnosti Zamaku umožňují výrobu dílů bez použití povrchových úprav . Existuje tedy mnoho aplikací v zámečnictví nebo hodinářství.
Protože slitiny zinku dobře vedou teplo a elektřinu, lze je použít k výrobě chladičů. Vynikající tekutost (tekutost) slitin zinku tak umožňuje vytvářet na součástkách velmi jemná chladicí žebra. Elektrické vodivosti umožňuje navrhnout pouzdra splnit elektronické požadavky z hlediska ochrany a elektromagnetické stínění (EMI, RFI a ESD).
Odolnost proti únavě je důležitým kritériem při výběru materiálu, nejčastějším případem u mechanických částí je porucha způsobená únavou. Slitiny zinku mají únavovou pevnost sedmkrát až desetkrát vyšší než u plastů typu ABS.
Všechny materiály plynule. Dotvarování je fyzikální jev, který způsobí, že se deformace nevratné zpožděné z materiálu za stálého napětí nižší než je mez pružnosti materiálu, po dostatečně dlouhou dobu. Slitiny zinku, stejně jako všechny materiály, mohou vykazovat deformace, když jsou trvale vystaveny vysokému páru „teplota + napětí“. Obecně je třeba věnovat zvláštní pozornost použití nad 70 ° C , při stálém namáhání. U aplikací, kde existuje riziko tečení , jako je nepřetržité působení síly při zvýšené teplotě, mají slitiny zinku lepší pevnost ve srovnání s běžnými vstřikovanými plasty. Tato vlastnost umožňuje použití slitin zinku v případě statického zatížení. Pro ověření kompatibility slitin zinku se specifikacemi konečného použití je však nutný optimalizovaný návrh z hlediska minimálních napětí a hloubková studie použitých teplot.
Materiálové zdraví dílů je do značné míry spojeno s designem produktu, správnou konstrukcí formy a kontrolou vstřikování. Tyto řízené parametry umožňují splnit požadavky na utěsnění součásti vystavené danému tlaku. Stejně jako u všech vstřikovaných materiálů, plastů nebo kovů, dochází k silnému prolínání mezi konstrukcí součásti a optimalizací výplně.
Tlumicí schopnost slitin zinku, pokud jde o absorpci energie ( mechanické nebo přirozené vibrace ), je srovnatelná s tlumicí schopností slitin hořčíku a pětkrát až desetkrát větší než u slitin hliníku. Díky této vlastnosti jsou slitiny zinku ideální volbou pro aplikace, kde je vyžadována absorpce vibrací.
Ve vnitřním prostředí se zinkové slitiny kazí. Tato změna barvy odpovídá tvorbě velmi tenkého filmu oxidu zinečnatého . Není-li hledán dekorativní prvek, není nutné žádné ochranné ošetření. Zinek se běžně používá k ochraně oceli venku ( galvanizace ): stožáry, střechy, zábradlí. V agresivním venkovním prostředí (tropické, petrochemické, námořní) se tato vrstva oxidu zinečnatého objeví v bělavé formě, která se běžně nazývá bílá rez . Tato oxidace nijak nezmění mechanické vlastnosti Zamaku. Lze to odložit použitím pasivace . Slitiny zinku nejsou napadeny rafinovanými kapalnými uhlovodíky ani různými plynnými palivy používanými pro domácí účely, a proto se používají k výrobě karburátorů a zařízení určených k distribuci zemního plynu .
Všechny slitiny zinku kromě ZA 27 jsou považovány za „neiskřící“. Jsou dokonalou a levnou alternativou k bronzům v potenciálně výbušném prostředí. Zinek je nemagnetický a může být ideálním materiálem v elektronice nebo pro aplikace citlivé na magnetické rušení.
Slitiny zinku jsou technické, odolné a ekonomické materiály. Žádný jiný typ slitiny nenabízí takovou kombinaci mechanické pevnosti a recyklovatelnosti za konkurenčních ekonomických podmínek.
Skutečné vlastnosti společnosti Zamak umožňují využít příležitosti k úsporám po celou dobu životnosti produktu.
S jednoduchým a bezpečným dodavatelským řetězcem . Různé slitiny zinku, jen málo, jsou standardizovány, a proto je prodává několik výrobců. Navíc vynikající odolnost proti korozi a opotřebení umožňuje předpokládat dlouhou životnost (přes dvacet let).
Zamak lze 100% recyklovat s nízkým výdajem energie (nízká teplota tání). Buď je produkt recyklován do společnosti Zamak, aniž by ztratil své vlastnosti, a má tedy podobu nového produktu při plném respektování modelu od kolébky k kolébce (nebo oběhové ekonomiky s pozitivním dopadem). Buď je produkt recyklován destilační linkou nebo linkou na výrobu oxidů . K tomu dochází, když obsah určitých složkových prvků získané slitiny překročí limity normy NF EN 1774 .
Tento krok se provádí v úzké spolupráci mezi zakladatelem a klientem za účelem splnění požadavků specifikací a požadavků technologie tlakového lití slitin zinku. Tato digitalizovaná funkční definice, jakmile bude nově definována, bude použita k provádění studií nástrojů. Tato práce umožňuje optimalizovat náklady a zvýšit spolehlivost výroby produktu.
Rapid prototyping z Zamak částí se provádí pomocí takzvané „ lití na vytavitelný model “ vakuové lití . Použití slitiny ILZRO 12 umožňuje získat součásti, jejichž mechanické vlastnosti jsou velmi blízké vlastnostem slitin zinku tlakově litých, přesto s menší rozměrovou přesností.
Návrh nástrojů se provádí na 3D CAD z předchozích prvků (DFN součásti a simulace plnění). Formu lze schematicky rozdělit na tři části:
Realizace je svěřena odborníkům. Používají se různé techniky obrábění: konvenční frézování a soustružení, rovinné a válcové broušení, elektroeroze pomocí hloubení nebo drátu; 3D frézování na numericky řízeném obráběcím stroji .
Forma je namontována na vstřikovacím stroji a technik provádí úpravy lisu. Ověřuje:
Rozhodující je oddělení části a ostatních prvků, které tvoří „shluk“: napájecí systém, to znamená všechny kanály umožňující plnění součásti, a mycí paty, jakési kapsy po proudu. část, umožňující regeneraci oxidů a jiných nečistot. Toto oddělování lze provádět mechanicky řezacím nástrojem nebo také ručně, nebo dokonce hromadným procesem zvaným „barel“, kde se oddělování provádí mícháním svazků a poté vyžaduje třídění, aby se izolovaly ušlechtilé části od odpadu. recyklovat.
Na surové díly lze použít několik dokončovacích procesů:
Dobrý design dílů v kombinaci s procesem vstřikování slitiny zinku vede k dílům se složitými tvary, přesnými detaily a povrchovou úpravou, které umožňují dosáhnout určitých závitů a závitů během výroby. K dokončení dílů však může být nutné provést operace přepracování: zrušení určitých podříznutí, dodržení velmi těsných tolerancí, vytváření závitů nebo poklepávání, které nemůže pocházet z formování. Obrobitelnost slitin zinku je vynikající. Používají se zpravidla vysoké řezné rychlosti, nízký posuv a hojné mazání. Po opracování jsou díly omyty a odmaštěny, aby neobsahovaly třísky a stopy maziva. Tažnost ze Zamak umožňuje vyrobit vlákna pěchováním, který zabraňuje tvorbě čipů.
Možností potahování dílů ze slitin zinku je mnoho a umožňují zlepšit určité vlastnosti, jako je odolnost proti otěru nebo tření , získat širokou škálu prezentací a dekorativních aspektů, posílit jejich chování ve zvláštních korozních podmínkách.
Aby se vyloučily operace obrábění (vrtání, závitování a řezání závitů) a eliminovaly se montážní prvky (šrouby, matice, nýty), nabízejí slitiny zinku možnost připojení typu:
Proces vstřikování pod tlakem kovu v kapalném stavu umožňuje výrobu tenkých dílů s nejsložitějšími tvary s velmi úzkými rozměrovými tolerancemi. Princip tlakového lití v horké komoře je nejrozšířenější, částečně díky jeho technickým a ekonomickým výhodám.
Společnost Zamak se dobře hodí pro tlakové vstřikování do horké komory a umožňuje tak vyrábět díly s dobrou přesností (řádově setiny milimetru) s krátkou dobou cyklu (méně než dvě sekundy pro malé části. Třicet sekund pro větší kusy) ). V tomto případě formy vypadají jako formy používané pro termoplastické materiály ; zásobovací systém a povaha ocelí se liší. Kvůli tekutosti Zamaku v kapalném stavu, který je větší než ve vodě, je třeba věnovat velkou pozornost uzavírání nástrojů, aby se zabránilo tvorbě otřepů.
Kelímek sousedí s uzavírací skupinou formy. Husí krk (husí krk), a píst je ponořen do lázně tekutého kovu. Slitina je vedena k otiskům přes husí krk, trysku stroje a zásobovací kanály formy. Část se vysune z formy. Píst se vrací do horní polohy, ústí husího krku se uvolní a vstřikovací komora se automaticky naplní roztaveným kovem. Stroj je poté připraven na další vstřikování.
Rychlost výroby u konvenčních strojů s horkou komorou je vysoká a u tenkých a malých dílů může překročit tisíc vstřiků za hodinu.
Vstřikovací stroje se vyznačují svou uzavírací silou. Toto je ve skutečnosti odpor, který stroj nabízí vstřikovacím silám, které mají sklon k otevření formy. Když je stroj zavřený, vstřikovací tlak se přenáší na sloupy stroje. Uzavírací síla je tedy maximální přípustné napětí, které zůstává v době vstřikování v elastické deformaci sloupů.
Slitiny zinku dokonale splňují požadavky na ekodesign, protože jsou zcela recyklovatelné. Zachovávají si své mechanické vlastnosti bez ohledu na počet odrazů. Recyklační sektor existuje již dlouhou dobu a umožňuje sběr a automatické třídění odpadu v různých fázích procesu, od výroby ingotů surovin až po součásti na konci životnosti.
Odpad identifikovaný jako slitiny zinku (odlévací tryska, části s ukončenou životností) je tedy přetavován. Získaná lázeň se poté filtruje, analyzuje, znovu titruje a znovu analyzuje, aby se ověřila její shoda se standardem, a poté se odlévá ve formě ingotů připravených k opětovnému použití.