Drei Zinklegierungen dominieren den kleinen Präzisionsdruckguss: Lasten 3, Lasten 5, und Zamak 7. Sie teilen sich ungefähr 96% Zink und 4% Aluminium, Dennoch führen die Kupfer- und Magnesiumanpassungen zwischen ihnen zu erheblichen Unterschieden in der Festigkeit, Formbarkeit, und Kriechfestigkeit. Geben Sie den falschen Wert an, und der Feldausfall folgt einem vorhersehbaren Verlauf. Bei der Montage schnappt ein verbogener Riegel. Eine Halterung verformt sich unter anhaltender Belastung in der Nähe einer Wärmequelle. Ein Teil zahlt für die Festigkeit, die das Design nicht erforderte. Die Wahl der richtigen Legierung ist eine werkstofftechnische Entscheidung, kein nachträglicher Kaufgedanke.
Die Wahl zwischen diesen drei Legierungen ist oft die günstigste Materialentscheidung in einem Zinkprogramm, Dennoch bleibt es häufig eher der Gewohnheit als der Analyse überlassen. In diesem Leitfaden werden die tatsächlichen Unterschiede zwischen veröffentlichten Kompositionsbändern und Druckgusseigenschaften auf den Tisch gebracht. Anschließend werden die Auswahlregeln durchgegangen, die ein Lehrbuch-Zamak auszeichnen 3 Teil aus kupferverstärkter oder kriechfester Ausführung. Der Lasten 5 Immobilienvergleich Auf dieser Seite wird die Seite der Aluminiumlegierung behandelt, wenn die Metallfamilie selbst noch offen ist.
Die Kompositionsbands, die sie trennen
Alle drei gehören zur Familie Zamak, standardisiert für Druckguss gemäß ASTM B86 für Gussteile und B240 für Barren, mit EN 1999 deckt europäische Spezifikationen ab. Das Aluminiumband von grob 3.8 Zu 4.3% wird von allen dreien geteilt, die 4Al-Basislinie die ScienceDirect-Tisch aus Zinkgusslegierung Aufzeichnungen für jede Zamak-Sorte. Was sich ändert, ist der zweite Legierungshebel. Magnesium bleibt in der Nähe 0.04% in den Allzwecklegierungen, während Kupfer bei den verstärkten Sorten an Bedeutung gewinnt und Magnesium bei den temperaturbeständigen Spezialsorten zunimmt.
| Legierung | Kupfer (%) | Magnesium (%) | Zugfest, Druckguss (MPa) | Einzeilige Rolle |
|---|---|---|---|---|
| Lasten 3 | ≤0,1 | 0.035-0.06 | ~280-285 | Standardmäßig für allgemeine Zwecke |
| Lasten 5 | 0.75-1.25 | 0.03-0.06 | ~330 | Festigkeits- und Härtesteigerung |
| Lasten 7 | ≤0,05 | 0.5-0.8 | ~295 | Spezialist für Kriech- und Zähigkeit |
Wenn Sie die Ertragsspalten derselben Datensätze lesen, wird das Muster deutlicher. Veröffentlichte Werte für die kupferverstärkte Sorte legen den Wert nahe 0.2% Streckgrenze nahe 260 MPa, während Zamak 3 Ausbeute sitzt in der 180 Zu 220 MPa-Bereich abhängig von der Quelle. Das ist ein echter Kraftgewinn, mit zug grob 10 Zu 15% oben Lasten 3 und Härteanstieg von ca 80 Zu 91 HB. Diese Legierung erreicht ihr Verhalten durch Kupferzugabe, rund 1% im Vergleich zum minimalen Kupfergehalt in Zamak 3. Der Kriechschutzspezialist erkauft sich seine Leistung anders. Erhöhter Magnesiumspiegel 0.55% statt 0.04% verbessert die Heißreißfestigkeit, Kriechfestigkeit, und Schlagzähigkeit, ganz ohne Kupferzusatz.
Lasten 3 als Standardstandard für allgemeine Zwecke
Lasten 3 ist aus einer Reihe unspektakulärer Gründe die weltweit am häufigsten gegossene Zinklegierung. Es bietet die beste Flüssigkeit in der Familie, vorhersehbares Dimensionsverhalten, einfache Plattierakzeptanz, und die größte Barrenverfügbarkeit in allen Lieferketten. Wenn ein Teil ein Knopf ist, eine Spielzeugkomponente, eine dekorative Armatur, ein elektrisches Gehäuse, oder allgemeine Hardware, Lasten 3 ist die Legierung, die das Kostenmodell annimmt. Das Teil erfährt keine Dauerbelastung und keine erhöhte Temperatur. Sein Zugband deckt den Großteil aller jemals entwickelten Kleinteile ab, und seine als Dehnung gemessene Duktilität ist der Familienmaßstab, den die verstärkten Legierungen ersetzen.
Der zu beobachtende Fehlermodus ist nicht Zamak 3 Dienstunterbrechung. Das Risiko besteht darin, dass Ingenieure reflexartig auf die kupferverstärkte Qualität umsteigen, weil eine höhere Festigkeit sicherer klingt. Die Stärke, die das Design nicht lädt, ist die Kosten, die das Programm nicht benötigt, und der Step-up bringt einen Formierungsnachteil mit sich, den der nächste Abschnitt behandelt.
Festigkeit und Umformverhalten in der kupferverstärkten Legierung
Lasten 5 ist Zamak 3 plus ungefähr 1% Kupfer. Bei der Beschaffung in Europa ist es seit jeher die bevorzugte allgemeine Legierung. Das Kupfer erhöht die Zugfestigkeit 330 MPa, drückt die Ausbeute auf ungefähr 260 MPa, und erhöht die Härte für die Verschleißfestigkeit. Deshalb Riegel, Hebel, Klammern, Scharnierkörper, und Automobil-Innenausstattung werden als Zamak spezifiziert 5 wenn sich ein Teil im Betrieb verbogen oder kratzig anfühlt.
Der Kompromiss besteht zwischen Duktilität und Umformverhalten. Kupferverstärktes Zamak lässt sich weniger biegen, Abstecken, und fesselnder als Zamak 3 ohne zu knacken. Teile, die für eine aggressive Sekundärumformung ausgelegt sind, kehren entweder zu Zamak zurück 3 mit dickeren Abschnitten oder ändern Sie die Geometrie, um die Biegung vollständig zu vermeiden. Konstrukteure, die es gewohnt sind, jedes Festigkeitsproblem durch einen Wechsel der Legierung zu lösen, sollten zunächst die Wandstärke und die Verrippung anpassen. Diese sind bei einer Heißkammeraufnahme kostenlos, während die materielle Prämie es nicht ist. Der Präzisionskomplexkomponenten Die Seite auf dieser Website behandelt den Geometriebereich, in dem dünnwandiger Zinkguss funktioniert.
Lasten 7 der kriechsichere Spezialist
Lasten 7 tauscht den Kupferweg gegen Magnesium, rund 0.55% statt einem Zehntel, und landet zwischen seinen Geschwistern mit einer bestimmten Rolle. Es bietet eine bessere Kriechfestigkeit als Zamak 3 bei erhöhter Temperatur. Es liefert eine höhere Schlagenergie und eine verbesserte Duktilität im Gusszustand, da der erhöhte Magnesiumgehalt das Korn verfeinert und einem Heißriss beim Füllen entgegenwirkt. Schraubendome, die einer dauerhaften Belastung standhalten, Riegelschließer, und dünne, komplexe Füllungen in der Nähe warmer Umgebungen sind es, wo diese Legierung ihre Spezifikation verdient. Die Verfügbarkeitsbeschränkung ist real, aber durch eine frühzeitige Einbindung der Lieferanten beherrschbar.
Der ehrliche Vorbehalt ist das Angebot. Diese Legierung bewegt sich in weitaus kleineren Volumina als Zamak 3 und Zamak 5. Die meisten Lohngießereien haben die ersten beiden als Standardbarren auf Lager, also ein Zamak 7 Die Anfrage wird zu einer Bestandsprüfung und einem Gespräch über die Mindestlaufzeit, bevor sie zu einem Angebot wird. Wenn eine Zeichnung diese Note ohne geprüften Grund angibt, Der Aufruf zum Design für die Fertigung besteht darin, ihn herauszufordern. Normalerweise geht die Herausforderung in Richtung Zamak 3 für Wirtschaftswissenschaften oder Zamak 5 für Stärke. Beauftragen Sie den Fachmann nur dann, wenn Kriechen oder Stöße das Teil wirklich ausschließen.
Der Dienst beschränkt alle drei Anteile
Familientreue endet dort, wo die Physik beginnt, und drei Einschränkungen binden jede Zamak-Legierung gleichermaßen. Erstens ist Hitze. Nachhaltiger Service über das Maß hinaus 100 °C treibt Kriechen und mikrostrukturelle Veränderungen in der gesamten Familie voran. Wenn das Teil an einem Motor oder einem Kühlkörper anliegt, Das ist völlig das falsche Alu-Regal, und die Antwort ist Aluminium oder ein hochlegiertes Zink der ZA-Serie. Der Aluminiumlegierungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit Der Artikel auf dieser Website befasst sich mit der Legierungsauswahl für den Einsatz als Kühlkörper.
Zweitens ist Reinheit. Die langfristige Dimensionsstabilität hängt vom Halten des Bleis ab, Cadmium, und Zinnverunreinigungen bis zu den in den Spezifikationen vorgeschriebenen Obergrenzen von mehreren zehn Teilen pro Million. Diese Elemente wandern an Korngrenzen und verursachen interkristalline Korrosion, Das klassische alte Zinkteil zerbröselt durch Scheitern. Aus diesem Grund ist die eingehende chemische Überprüfung mit einem Spektrometer mit direkter Anzeige für Zink wichtiger als der Legierungsname auf der Zeichnung.
An dritter Stelle steht die Ehrlichkeit der Geometrie. Alle Zamak-Legierungen sind wunderschön dünn gegossen, sondern jedes Design, das sich biegen muss, schälen, oder einen Unfall überleben, sollte überhaupt kein Zink sein, unabhängig von der Note. Der häufig gestellte Fragen Die Seite auf dieser Website befasst sich mit häufig gestellten Fragen zur Materialauswahl, die Käufer stellen.
Auswahlregeln werden der Reihe nach angewendet
Trägt das Teil eine Dauer- oder Stoßbelastung?? Wenn nein, Geben Sie Zamak an 3 und hör auf. Wenn ja, aber größtenteils statisch, Die kupferverstärkte Sorte ist die übliche Weiterentwicklung. Bei konstanter Belastung bei erhöhter Temperatur, den Kriechschutzspezialisten verlassen oder die Familie ganz verlassen.
Verbiegt sich die Fertigung?, Einsatz, oder nieten Sie das Teil? Durch die Sekundärumformung liegt die Wahl wieder bei Zamak 3 Geometrie mit der Dicke, in der sich die Biegung befindet. Kupferverstärkte Legierungen verformen sich nach dem Abkühlen nicht.
Wird der Lieferant die Legierung ohne spezielle Schmelze auf Lager haben?? Lasten 3 und Zamak 5 sind weit verbreitet. Lasten 7 ist bei den meisten Gießereien ein geplanter Kauf. Fragen Sie nach, bevor die Zeichnung die Spezifikation festlegt.
Wenn Sie diese drei Fragen mit den veröffentlichten Fähigkeitsprofilen vergleichen, erhalten Sie die Antwort mit einem angehängten Angebot. Wenn die Zeichnung fertig ist, die Legierungsentscheidung jedoch noch nicht, Schicken Sie es über die Kontaktseite. Das Team sendet ein Angebot und einen kostenlosen DFM-Analysebericht zurück, in dem die Empfehlung schriftlich formuliert wird.
Kosten und Verfügbarkeit in der gesamten Familie
Die Preise richten sich nach der Verfügbarkeit. Lasten 3 und Zamak 5 Wir bewegen uns in großen Mengen über die meisten Zinkbarrenlieferanten, Daher ist der Materialkostenunterschied zwischen ihnen im Verhältnis zum Gesamtstückpreis gering. Der Aufschlag für die kupferverstärkte Sorte wird als prozentualer Zuschlag auf die Barrenkosten angezeigt. Dieser Zusatz ist typischerweise einstellig. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn das Teilegewicht hoch ist und das jährliche Volumen eine genaue Prüfung der Materialposition rechtfertigt. Für eine kleine Auflage bei fünfzigtausend Stück pro Jahr, Die Wahl der Legierung ist weniger wichtig als die Werkzeugamortisation, die Zykluszeit, und die sekundären Vorgänge, die dem Guss folgen.
Lasten 7 gehört in eine andere Kategorie. Das geringere Volumen bedeutet, dass weniger Lieferanten es auf Lager haben, und für einen Kauf kann eine Mindestschmelzmenge erforderlich sein, die über den Programmbedarf hinausgeht. Diese Einschränkung bestimmt die bereits erwähnte Design-for-Manufacturing-Herausforderung. Wenn das Teil auf Zamak eine angemessene Leistung erbringen kann 3 oder Zamak 5, Die Einfachheit der Lieferkette und die Kostentransparenz begünstigen die gängigeren Qualitäten. Der Spezialist verdient seinen Platz nur dann, wenn die Anwendungsdaten Kriech- oder Schlaganforderungen aufzeigen, die die anderen beiden bei der Auslegungstemperatur nicht erfüllen können.
Das Ausschuss- und Nachmahlverhalten ist in der gesamten Familie gleich. Alle drei Legierungen akzeptieren sauberes internes Mahlgut in kontrollierten Prozentsätzen, und die Überprüfung des eingehenden Spektrometers erfasst Verunreinigungen, bevor sie die Schmelze erreichen. Die Kosten einer falschen Legierung werden erst später deutlich, B. bei Feldretouren oder Montagefehlern, nicht in der Barrenrechnung. Ein Programm, das von Anfang an die richtige Legierung vorgibt, vermeidet mehrere nachgelagerte Kosten. Es vermeidet die Kosten für Materialänderungen im Spätstadium. Es vermeidet die Kosten für die Umrüstung auf unterschiedliche Strömungseigenschaften. Es vermeidet die Kosten von Feldausfällen, die auf eine Materialauswahl zurückzuführen sind, die eher aus Gewohnheit als aus Analyse erfolgt.
Letzte Gedanken
Die Zusammensetzung der drei Legierungen liegt so nahe beieinander, dass die Unterschiede auf einer Spektrometeranzeige gering erscheinen. Doch diese kleinen Unterschiede beeinflussen die Feldleistung in entgegengesetzte Richtungen. Lasten 3 Vorteile hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Formbarkeit für Teile, die keiner dauerhaften Belastung ausgesetzt sind. Die kupferverstärkte Sorte überzeugt durch Festigkeit und Härte für Teile, die sich im Betrieb verbiegen oder abnutzen. Diese Spezialsorte überzeugt durch Kriechfestigkeit und Schlagzähigkeit für Teile, die Lasten in der Nähe von Hitze tragen.
Die falsche Wahl summiert sich über Tausende von Teilen, und die richtige Wahl ist in der Regel die günstigste, die dem tatsächlichen Lastpfad gerecht wird. Ein dekorativer Knopf benötigt keinen Kupferaufschlag. Ein Riegel, der sich beim Zusammenbau verbiegt, benötigt die Duktilität, die Kupfer ihm nimmt. Eine Schraubennabe in der Nähe eines Motors benötigt die Kriechfestigkeit, die nur erhöhtes Magnesium bietet. Die Zahlen werden veröffentlicht, Die Kompromisse sind klar, und der DFM-Durchlauf sollte den Aufruf explizit machen, bevor das Werkzeug geschnitten wird.
Fragen zur Auswahl einer Zamak-Legierung
Ist die kupferverstärkte Sorte stärker als Zamak? 3?
Ja, Diese Legierung liefert ungefähr 330 MPa Zug- und 260 MPa-Ausbeute im Vergleich zu Zamak 3 nahe 280 MPa Zug- und 180 Zu 220 MPa-Ausbeute. Der Kraftzuwachs kommt von ca 1% Kupferzugabe. Der Nachteil besteht in einer verringerten Duktilität und einer geringeren Toleranz für sekundäre Umformvorgänge wie Biegen oder Vernieten.
Was zeichnet die kriechfeste Sorte aus??
Der Stärkungsweg ist unterschiedlich. Der kupferverstärkten Sorte wird Kupfer für Zugfestigkeit und Härte hinzugefügt. Die kriechfeste Sorte weist einen erhöhten Magnesiumgehalt auf 0.55% für Kriechfestigkeit, Schlagzähigkeit, und Heißreißverhalten bei mäßiger Festigkeit. Der erste ist der übliche Step-Up von Zamak 3. Der zweite Typ ist der Spezialist, der ebenfalls eine Bestandskontrolle benötigt, da er kleinere Mengen bewegt.
Wie heiß können Zamak-Druckgussteile im Betrieb laufen??
Unten etwa ruhig halten 100 °C bei Dauerbelastung. Oberhalb dieser Schwelle kriecht die gesamte Zamak-Familie und ihre Mikrostruktur wird gröber. Lasten 7 verschiebt das Problem mit erhöhtem Magnesiumgehalt, löst es aber nicht. Teile, die kontinuierlich aushärten, gehören zum Aluminiumdruckguss oder zur Hochaluminium-ZA-Serie, nicht zu irgendeinem Zamak 3, 5, oder 7 Entscheidung.
Warum zerbröseln alte Zinkgussteile mit der Zeit??
Durch Blei verursachte interkristalline Korrosion, Cadmium, und Zinnverunreinigungen in Teilen pro Million. Diese Elemente trennen sich an Korngrenzen und, mit Feuchtigkeit, Altern Sie den Guss von innen. Die Spezifikationen begrenzen diese Verunreinigungen nahezu 50 ppm jeweils, Deshalb ist die Wahl der Legierung nur die halbe Miete. Bei der anderen Hälfte handelt es sich um die Überprüfung der eingehenden Barrenchemie Charge für Charge, anstatt sich auf den Barrenaufkleber zu verlassen.
