Zamak este un aliaj pe baza de zinc la acesta , în esență , legat de aluminiu , de magneziu și cupru . Își ia numele de la acronimul în germană al fiecărui element utilizat în compoziția sa: cerneală Z , A luminium , MA gnesium și K upfer (cupru). Densitatea sa este de 6700 kg / m 3 și punctul de topire de 400 ° C .
Potrivite în mod special pentru turnare sub presiune, aliajele de zinc permit obținerea de părți subțiri și părți cu configurație complexă.
Caracteristicile mecanice excelente ale Zamak, turnabilitatea foarte bună la presiune, stabilitatea dimensională , rezistența la coroziune (funcția principală a zincului este protejarea oțelului ) îl fac un aliaj potrivit pentru fabricarea pieselor foarte subțiri, de formă complexă permițând rate de producție ridicate, făcând din acest aliaj o componentă fiabilă din punct de vedere tehnic și foarte competitivă din punct de vedere economic pentru proiectanții de tehnologie.
Aliajele de zinc sunt 100% reutilizabile, fără pierderi de caracteristici prin reciclarea produselor la sfârșitul vieții. Acestea contribuie astfel la consumul rațional de materii prime.
Zamak este utilizat în următoarele industrii
Denumirea comercială „Zamak” datează din primul brevet (1926) depus de August Heckscher și Stephen S. Palmer, directori ai New Jersey Zinc Company , ulterior Horsehead Corporation . Acesta subliniază necesitatea utilizării unui grad de zinc de înaltă puritate de 99,995% pentru producerea acestor aliaje. Datorită adăugării de elemente precum aluminiu , cupru și magneziu , caracteristicile mecanice, dimensionale și de turnătorie sunt optimizate.
Dezvoltarea compoziției chimice a aliajelor de zinc este rezultatul unei cercetări îndelungate, garantând caracteristici adecvate pentru aplicații multiple. Fiecare dintre componente joacă un rol esențial, iar calitățile pe care le conferă aliajului îi sunt specifice.
Dacă zincul utilizat are prea multe impurități, se poate deteriora în timp. Zamak-ul din anii 1950 s-a prăbușit adesea în praf: am vorbit despre ciuma zincului .
Conform standardelor AFNOR A 55-102 "Aliaje de zinc în lingouri" și A 55-010 "Piese turnate sub presiune în aliaje de zinc", compoziția standardizată a Zamak este:
- Pentru Z-A4 G (comercializat sub numele Zamak 3): 3,9 până la 4,3% aluminiu, 0 până la 0,10% cupru, 0,03 până la 0,06% magneziu, tot restul aliajului (adică 95,54% cel puțin) constând din zinc
- Pentru Z-A4 U1 G (comercializat sub numele Zamak 5): 3,9 până la 4,3% aluminiu, 0,75 până la 1,25% cupru, 0,03 până la 0,06% magneziu, tot restul aliajului (cel puțin 94,39%) fiind zinc
La temperatura camerei, rezistența la randament a aliajelor de zinc este mult mai mare decât cea a aliajelor de aluminiu și magneziu, precum și cea a celor mai puternice materiale plastice. Aliajele de zinc sunt capabile să absoarbă o cantitate mare de energie prin deformarea sub efectul unei tensiuni mult mai mari decât tensiunea maximă admisibilă.
Aliajele de zinc sunt recunoscute ca materiale rigide. Rezistența lor la forfecare , torsiune , îndoire și compresie este ridicată. Aceste proprietăți combinate cu rezistența mecanică a Zamak fac posibilă reducerea volumelor pieselor care urmează să fie produse, economisind astfel greutate și spațiu.
Rezistența ridicată la impact și ductilitatea bună sunt calitățile intrinseci ale aliajelor de zinc, calități care se găsesc mai rar în alte aliaje de turnătorie produse sub presiune. Ductilitatea este importantă în operațiile post-turnătorie, cum ar fi nituirea și sertizarea . Rezistența la impact ( rezistența ) permite utilizarea aliajelor de zinc în condiții dificile de lucru.
Aliajele de zinc sunt mai dure decât aliajele de aluminiu sau magneziu. Elementele adiționale precum cuprul îmbunătățesc rezistența la uzură. Aliajele de zinc sunt astfel utilizate în aplicații de frecare sub sarcină medie, unde proprietățile de frecare ale Zamak permit producerea pieselor fără a recurge la tratamente de suprafață . Există astfel multe aplicații în lăcătușerie sau ceasornicarie.
Deoarece aliajele de zinc conduc bine căldura și electricitatea, ele pot fi utilizate pentru a produce radiatoare. Fluxabilitatea excelentă (fluiditatea) aliajelor de zinc face posibilă crearea aripilor de răcire foarte fine pe piese. Conductivitatea electrică permite proiectarea carcase să îndeplinească cerințele electronice în materie de protecție și ecranare electromagnetică (EMI, RFI și ESD).
Rezistența la oboseală este un criteriu important în alegerea unui material, eșecul datorat oboselii fiind cel mai frecvent caz în piesele mecanice. Aliajele de zinc au rezistențe la oboseală de șapte până la zece ori mai mari decât plasticul de tip ABS.
Toate materialele sunt fluente. Fluajul este un fenomen fizic care provoacă deformarea ireversibilă întârziată a unui material sub stres constant mai mic decât limita de elasticitate a materialului, un timp suficient. Aliajele de zinc, ca toate materialele, pot prezenta deformări atunci când sunt supuse permanent unui cuplu ridicat „temperatură + stres”. În general, trebuie acordată o atenție specială utilizărilor peste 70 ° C , în condiții de stres permanent. Pentru aplicațiile în care există riscul de fluare , cum ar fi aplicarea continuă a forței la temperatură ridicată, aliajele de zinc au o rezistență superioară în comparație cu materialele plastice obișnuite injectate. Această proprietate permite utilizarea aliajelor de zinc în cazul încărcării statice. Cu toate acestea, sunt necesare un design optimizat în ceea ce privește solicitările minime și un studiu aprofundat al temperaturilor aplicate pentru a verifica compatibilitatea aliajelor de zinc cu specificațiile aplicației finale.
Sănătatea materialelor pieselor este în mare parte legată de proiectarea produsului, construcția corectă a matriței și controlul injecției. Acești parametri controlați fac posibilă satisfacerea cerințelor de etanșare a unei piese supuse unei presiuni date. Ca și în cazul tuturor materialelor injectate, din plastic sau metal, există o puternică împletire între proiectarea piesei și optimizarea umpluturii.
Capacitatea de amortizare a aliajelor de zinc în ceea ce privește absorbția energiei ( vibrații mecanice sau naturale) este comparabilă cu cea a aliajelor de magneziu și de cinci până la zece ori mai mare decât a aliajelor de aluminiu. Această caracteristică face din aliajele de zinc o alegere ideală pentru aplicațiile în care sunt necesare absorbții de vibrații.
În mediile interioare, aliajele de zinc se murdăresc. Această schimbare de culoare corespunde formării unui film foarte subțire de oxid de zinc . Prin urmare, nu este necesar niciun tratament protector dacă nu se caută un aspect decorativ. Zincul este utilizat în mod obișnuit pentru a proteja oțelul în aer liber ( galvanizare ): stâlpi, acoperișuri, parapete. Într-un mediu agresiv în aer liber (tropical, petrochimic, marin), acest strat de oxid de zinc va apărea într-o formă albicioasă numită în mod obișnuit rugină albă . Această oxidare nu modifică în niciun fel caracteristicile mecanice ale Zamak. Poate fi întârziată prin aplicarea unei pasivări . Aliajele de zinc nu sunt atacate de hidrocarburi lichide rafinate și nici de diferiții combustibili gazoși folosiți în scopuri casnice, de unde utilizarea acestuia pentru fabricarea carburatorilor, precum și a dispozitivelor destinate distribuției gazelor naturale .
Toate aliajele de zinc, cu excepția ZA 27, sunt considerate „fără scântei”. Sunt o alternativă perfectă și ieftină la bronzuri în medii potențial explozive. Zincul fiind nemagnetic , poate fi un material ideal în electronică sau pentru aplicații sensibile la perturbări magnetice.
Aliajele de zinc sunt materiale tehnice, durabile și economice. Niciun alt tip de aliaj nu oferă o astfel de combinație de rezistență mecanică și reciclabilitate , în condiții economice competitive.
Caracteristicile intrinseci ale Zamak fac posibilă exploatarea oportunităților de economisire pe tot parcursul vieții unui produs.
Cu un lanț de aprovizionare simplu și sigur. Diferitele aliaje de zinc, puține la număr, sunt standardizate și, prin urmare, sunt comercializate de mai mulți producători. În plus, rezistența excelentă la coroziune și uzură face posibilă preconizarea unei durate de viață lungă (peste douăzeci de ani).
Zamak-ul poate fi reciclat 100%, cu cheltuieli de energie reduse (temperatura de topire scăzută). Fie produsul este reciclat în Zamak fără a-și pierde caracteristicile și ia astfel forma unui nou produs, respectând pe deplin modelul leagăn-leagăn (sau economia circulară cu impact pozitiv). Fie produsul este reciclat printr-o linie de distilare, fie printr-o linie de producție a oxidului . Acest lucru se întâmplă atunci când conținutul anumitor elemente compoziționale ale aliajului obținut depășește limitele standardului NF EN 1774 .
Acest pas este realizat în strânsă colaborare între fondator și client pentru a îndeplini cerințele specificațiilor și cerințele tehnologiei turnării sub presiune a aliajelor de zinc. Această definiție funcțională digitalizată, odată redefinită, va fi utilizată pentru a efectua studii de scule. Această lucrare face posibilă optimizarea costurilor și creșterea fiabilității producției produsului.
Prototipuri rapidă a pieselor Zamak este realizată folosind așa-numita „ ceara pierduta “ , procesul de turnare în vid . Utilizarea aliajului ILZRO 12 face posibilă obținerea de piese ale căror proprietăți mecanice sunt foarte apropiate de cele ale aliajelor de zinc turnat sub presiune, cu o precizie dimensională totuși mai mică.
Proiectarea instrumentelor se face pe CAD 3D din elementele anterioare (DFN al piesei și simularea umplerii). O matriță poate fi descompusă schematic în trei părți:
Realizarea este încredințată specialiștilor. Sunt utilizate diferite tehnici de prelucrare: frezare și strunjire convenționale, rectificare plană și cilindrică, electroeroziune prin scufundare sau sârmă; Frezare 3D pe o mașină-unealtă controlată numeric .
Matrița este montată pe mașina de turnat prin injecție , iar tehnicianul face ajustări la presă. El verifică:
Destramarea este separarea piesei și a celorlalte elemente care alcătuiesc „clusterul”: sistemul de alimentare, adică toate canalele care permit umplerea piesei și tocurile de spălare, un fel de buzunare din aval. parte, permițând recuperarea oxizilor și a altor impurități. Această separare poate fi efectuată mecanic cu un instrument de tăiere, sau manual, sau chiar printr-un proces în vrac numit „butoi”, unde separarea se face prin agitarea ciorchinilor și apoi necesită sortare pentru a izola părțile nobile de deșeuri. a recicla.
Mai multe procese de finisare pot fi aplicate pieselor brute:
Proiectarea bună a pieselor, combinată cu procesul de injecție a aliajului de zinc, are ca rezultat piese cu forme complexe, detalii precise și o finisare a suprafeței care fac posibilă realizarea anumitor fire și filetări în timpul fabricării. Cu toate acestea, operațiile de prelucrare pot fi necesare pentru finisarea pieselor: anularea anumitor subțiri, păstrarea toleranțelor foarte strânse, realizarea de fire sau filetare care nu pot proveni din turnare. Prelucrabilitate din aliaje de zinc este excelent. De regulă, se utilizează viteze mari de tăiere, avans redus și lubrifiere abundentă. După prelucrare , piesele sunt spălate și degresate pentru a fi lipsite de așchii și urme de lubrifiant. Ductilitatea de Zamak face posibilă producerea de fire de supărător, care previne formarea de chips - uri.
Posibilitățile de acoperire pe piese din aliaje de zinc sunt numeroase și fac posibilă îmbunătățirea anumitor caracteristici precum rezistența la abraziune sau frecare , obținerea unei varietăți largi de prezentări și aspecte decorative, consolidarea comportamentului acestora în condiții corozive speciale.
Pentru a elimina operațiunile de prelucrare (găurire, filetare și filetare) și pentru a elimina elementele de asamblare (șuruburi, piulițe, nituri), aliajele de zinc oferă posibilitatea realizării conexiunilor de tipul:
Procesul de injectare sub presiune a unui metal în stare lichidă permite producerea de părți subțiri cu cele mai complexe forme cu toleranțe dimensionale foarte strânse. Principiul turnării sub presiune într-o cameră fierbinte este cel mai răspândit, datorită parțial avantajelor sale tehnice și economice.
Zamak se pretează bine la injecția sub presiune a camerei fierbinți și astfel permite producerea pieselor cu o precizie bună (de ordinul unei sutimi de milimetru) cu un ciclu scurt (mai puțin de două secunde pentru piesele mici. La treizeci de secunde pentru piesele mai mari ). În acest caz, matrițele arată ca cele utilizate pentru materialele termoplastice ; sistemul de alimentare și natura oțelurilor sunt diferite. Datorită fluidității Zamakului în stare lichidă, care este mai mare decât cea a apei, trebuie să se acorde o mare atenție la închiderea sculelor pentru a evita formarea bavurilor.
Creuzetul este adiacent grupului de închidere a matriței. Ansamblul gâtului (gâtului) și pistonului este scufundat în baia de metal lichid. Aliajul este condus la impresii prin gâtul de găină, duza mașinii și canalele de alimentare cu mucegai. Piesa este evacuată din matriță. Pistonul revine în poziția sus, orificiul gâtului de eliberare este eliberat și camera de injecție se umple automat cu metal topit. Mașina este apoi gata pentru următoarea injecție.
Viteza de producție a mașinilor convenționale cu cameră fierbinte este mare și poate depăși o mie de injecții pe oră pentru piesele subțiri și mici.
Mașinile de turnat prin injecție se caracterizează prin forța lor de închidere. Aceasta este în realitate rezistența oferită de mașină la forțele de injecție care tind să deschidă matrița. Când mașina este închisă, presiunea de injecție este transmisă în coloanele mașinii. Prin urmare, forța de închidere este tensiunea maximă admisibilă pentru a rămâne în deformarea elastică a coloanelor în momentul injectării.
Aliajele de zinc îndeplinesc perfect cerințele de proiectare ecologică , deoarece sunt complet reciclabile. Își păstrează proprietățile mecanice, indiferent de numărul de reflexii. Sectorul reciclării există de multă vreme și permite colectarea și sortarea automată a deșeurilor în diferitele etape ale procesului, de la producerea de lingouri de materii prime până la piese la sfârșitul vieții.
Astfel, deșeurile identificate ca fiind din aliaje de zinc (jet de turnare, piese la sfârșitul ciclului de viață) sunt refuzate. Baia obținută este apoi filtrată, analizată, re-titrată și analizată din nou pentru a verifica conformitatea cu standardul, apoi turnată sub formă de lingouri gata de utilizare din nou.