Três ligas de zinco dominam a fundição sob pressão de pequena precisão: Cargas 3, Cargas 5, e Zamac 7. Eles compartilham aproximadamente 96% zinco e 4% alumínio, ainda assim, os ajustes de cobre e magnésio entre eles criam diferenças significativas na resistência, conformabilidade, e resistência à fluência. Especifique o errado e a falha do campo seguirá um caminho previsível. Uma trava dobrada se encaixa durante a montagem. Um suporte deforma-se sob carga sustentada perto de uma fonte de calor. Uma peça compensa pela resistência que o projeto não exigia. A escolha certa da liga é uma decisão de engenharia de materiais, não é uma reflexão tardia de compra.
A escolha entre essas três ligas costuma ser a decisão de material mais barata em um programa de zinco, no entanto, é frequentemente deixado ao hábito, em vez da análise. Este guia mostra as diferenças reais com bandas de composição publicadas e propriedades de fundição sob pressão. Em seguida, percorre as regras de seleção que separam um livro Zamak 3 parte de uma especificação reforçada com cobre ou resistente à fluência. O Cargas 5 comparação de propriedades neste site cobre o lado da liga de alumínio se a família do metal ainda estiver aberta.
As faixas de composição que os separam
Todos os três pertencem à família Zamak, padronizado para fundição sob pressão ASTM B86 para peças fundidas e B240 para lingotes, com EN 1999 cobrindo especificações europeias. A faixa de alumínio de aproximadamente 3.8 para 4.3% é compartilhado por todos os três, a linha de base 4Al o Tabela de ligas de zinco fundido ScienceDirect registros para cada grau de Zamak. O que muda é a segunda alavanca de liga. Magnésio fica perto 0.04% nas ligas de uso geral, enquanto o cobre sobe nas classes reforçadas ou o magnésio sobe no especialista resistente à fluência.
| Liga | Cobre (%) | Magnésio (%) | Tração, fundido (MPa) | Função de uma linha |
|---|---|---|---|---|
| Cargas 3 | ≤0,1 | 0.035-0.06 | ~280-285 | Padrão de uso geral |
| Cargas 5 | 0.75-1.25 | 0.03-0.06 | ~330 | Aumento de resistência e dureza |
| Cargas 7 | ≤0,05 | 0.5-0.8 | ~295 | Especialista em fluência e resistência |
Leia as colunas de rendimento dos mesmos conjuntos de dados e o padrão fica mais nítido. Os valores publicados para a classe reforçada com cobre colocam a 0.2% limite de escoamento próximo 260 MPa, enquanto Zamac 3 o rendimento fica no 180 para 220 Faixa MPa dependendo da fonte. Isso é um ganho genuíno de força, com tração aproximadamente 10 para 15% acima de cargas 3 e dureza subindo de cerca de 80 para 91 HB. Esta liga atinge seu comportamento através da adição de cobre, aproximadamente 1% versus o cobre mínimo em Zamak 3. O especialista em resistência à fluência compra seu desempenho de uma maneira diferente. Magnésio elevado ao redor 0.55% em vez de 0.04% melhora a resistência ao rasgo a quente, força de fluência, e resistência ao impacto sem adição de cobre.
Cargas 3 como o padrão de uso geral
Cargas 3 é a liga de zinco mais fundida em todo o mundo por uma série de razões pouco glamorosas. Oferece a melhor fluidez da família, comportamento dimensional previsível, fácil aceitação de revestimento, e a maior disponibilidade de lingotes em todas as cadeias de fornecimento. Se uma parte for um botão, um componente de brinquedo, um acessório decorativo, uma caixa elétrica, ou hardware geral, Cargas 3 é a liga que o modelo de custo assume. A peça não vê nenhuma carga sustentada e nenhuma temperatura elevada. Sua faixa elástica cobre a maioria dos pequenos hardwares já projetados, e sua ductilidade medida como alongamento é a referência familiar que as ligas reforçadas comercializam.
O modo de falha a ser observado não é o Zamak 3 quebrando o serviço. O risco é que os engenheiros avancem reflexivamente para o grau reforçado com cobre porque maior resistência parece mais segura. A força que o projeto não carrega é o custo que o programa não precisa, e o step-up acarreta uma penalidade de formação que a próxima seção aborda.
Resistência e comportamento de conformação na liga reforçada com cobre
Cargas 5 é Zamac 3 mais aproximadamente 1% cobre. No fornecimento europeu, tem sido historicamente a liga geral preferida. O cobre aumenta a resistência à tração em direção 330 MPa, empurra o rendimento para aproximadamente 260 MPa, e adiciona dureza para resistência ao desgaste. É por isso que as travas, alavancas, colchetes, corpos de dobradiça, e hardware interno automotivo são especificados como Zamak 5 quando uma peça parece flexionada ou raspada em serviço.
A compensação é ductilidade e comportamento de formação. Zamak reforçado com cobre aceita menos flexão, apostar, e fascinante do que Zamak 3 sem rachar. Peças projetadas para conformação secundária agressiva retornam ao Zamak 3 com seções mais grossas ou altere a geometria para evitar totalmente a dobra. Os projetistas que têm o hábito de resolver todas as questões de resistência alterando a liga devem primeiro tentar ajustar a espessura da parede e as nervuras. Esses são gratuitos em uma foto de câmara quente, enquanto o prêmio material não for. O componentes complexos de precisão A página deste site cobre o envelope geométrico onde funciona a fundição de zinco em paredes finas.
Cargas 7 o especialista resistente a fluência
Cargas 7 comercializa a rota do cobre por magnésio, aproximadamente 0.55% em vez de um décimo, e terras entre seus irmãos com um papel distinto. Oferece melhor resistência à fluência que o Zamak 3 em temperatura elevada. Ele oferece maior energia de impacto e melhor ductilidade fundida porque o magnésio elevado refina o grão e resiste ao rasgo a quente durante o enchimento. Saliências de parafuso que suportam carga sustentada, grevistas de trava, e preenchimentos complexos finos perto de ambientes quentes são onde esta liga ganha sua especificação. A restrição de disponibilidade é real, mas administrável com o envolvimento precoce do fornecedor.
A advertência honesta é o fornecimento. Esta liga se movimenta em volumes muito menores que o Zamak 3 e Zamac 5. A maioria das fundições jobbing armazena os dois primeiros como lingote padrão, então um Zamak 7 a solicitação se torna uma verificação de estoque e uma conversa de calor mínimo antes de se tornar uma cotação. Se um desenho especificar esta nota sem uma razão testada, o design para a fabricação chama-se de desafiá-lo. Normalmente o desafio empurra para o Zamak 3 para economia ou Zamak 5 para força. Mantenha o especialista apenas quando a fluência ou impacto realmente excluir a peça.
O serviço limita todos os três compartilhamentos
A lealdade familiar termina onde a física começa, e três restrições unem todas as ligas de Zamak igualmente. Primeiro é o calor. Serviço sustentado além de aproximadamente 100 °C provoca fluência e mudanças microestruturais em toda a família. Se a peça estiver encostada em um motor ou dissipador de calor, esta é a prateleira de liga totalmente errada, e a resposta é alumínio ou zinco de alta liga da série ZA. O ligas de alumínio de alta condutividade térmica artigo neste site cobre a seleção de ligas para serviço de dissipador de calor.
Em segundo lugar está a pureza. A estabilidade dimensional a longo prazo depende da retenção do chumbo, cádmio, e impurezas de estanho até os limites máximos de dezenas de partes por milhão que as especificações impõem. Esses elementos migram para os limites dos grãos e causam corrosão intergranular, a clássica peça antiga de zinco desmorona. É por isso que a verificação química recebida em um espectrômetro de leitura direta é mais importante para o zinco do que o nome da liga no desenho.
Terceiro é a honestidade da geometria. Todas as ligas Zamak fundidas lindamente finas, mas todo design que deve ser flexível, casca, ou sobreviver a um acidente não deveria ser zinco, independentemente da nota. O perguntas frequentes A página deste site aborda questões comuns sobre seleção de materiais que os compradores levantam.
Regras de seleção aplicadas em ordem
A peça suporta uma carga sustentada ou de impacto? Se não, especifique Zamak 3 e pare. Se sim, mas principalmente estático, o grau reforçado com cobre é o avanço comum. Se a carga for constante em temperatura elevada, o especialista resistente à fluência ou deixar a família inteiramente.
A fabricação dobra, estaca, ou rebite a peça? A formação secundária empurra a escolha de volta para o Zamak 3 geometria com espessura onde reside a dobra. Ligas reforçadas com cobre resistem à deformação após esfriarem.
O fornecedor estocará a liga sem um fundido especial?? Cargas 3 e Zamac 5 estão amplamente disponíveis. Cargas 7 é uma compra programada na maioria das fundições. Pergunte antes que o desenho bloqueie a especificação.
Compare essas três perguntas com os perfis de capacidade publicados e a resposta chegará com uma cotação anexada. Quando o desenho estiver pronto, mas a decisão da liga não for, envie-o através do página de contato. A equipe retorna uma cotação e um relatório de análise DFM gratuito que faz a recomendação por escrito.
Custo e disponibilidade em toda a família
O preço segue a disponibilidade. Cargas 3 e Zamac 5 movimentar-se em grande volume através da maioria dos fornecedores de lingotes de zinco, então a diferença de custo do material entre eles é pequena em relação ao preço total da peça. O prêmio para o tipo reforçado com cobre aparece como um acréscimo percentual ao custo do lingote. Essa adição é normalmente de um dígito. É mais importante quando o peso da peça é alto e o volume anual justifica um exame minucioso do item de linha de material. Por uma pequena faixa de cinquenta mil peças por ano, a escolha da liga importa menos do que a amortização do ferramental, o tempo do ciclo, e as operações secundárias que seguem a fundição.
Cargas 7 fica em uma categoria diferente. O volume menor significa que menos fornecedores o mantêm em estoque, e uma compra pode exigir uma quantidade mínima de fusão que exceda a necessidade do programa. Essa restrição impulsiona o desafio do design para fabricação mencionado anteriormente. Se a peça puder funcionar adequadamente no Zamak 3 ou Zamac 5, a simplicidade da cadeia de fornecimento e a transparência de custos favorecem as qualidades mais comuns. O especialista ganha seu lugar somente quando os dados da aplicação mostram requisitos de fluência ou impacto que os outros dois não conseguem atender na temperatura de projeto.
O comportamento de sucata e reafiação é consistente em toda a família. Todas as três ligas aceitam moagem interna limpa em porcentagens controladas, e a verificação do espectrômetro de entrada detecta a contaminação antes que ela atinja o fundido. O custo de errar na liga aparece mais tarde, em devoluções de campo ou falhas de montagem, não na fatura do lingote. Um programa que especifica a liga certa desde o início evita vários custos posteriores. Evita o custo de mudanças de material em estágio final. Evita o custo de reequipamento para diferentes características de fluxo. Evita o custo de falhas de campo que remontam a uma seleção de materiais feita por hábito e não por análise.
Considerações Finais
As três ligas têm composição próxima o suficiente para que as diferenças pareçam pequenas na leitura do espectrômetro. No entanto, essas pequenas diferenças impulsionam o desempenho em campo em direções opostas. Cargas 3 ganha em economia e conformabilidade para peças que não sofrem carga sustentada. A classe reforçada com cobre ganha em resistência e dureza para peças que flexionam ou desgastam em serviço. Esta classe especializada ganha em resistência à fluência e resistência ao impacto para peças que transportam carga perto do calor.
A escolha errada se compõe de milhares de peças, e a escolha certa geralmente é a mais barata que atenda ao caminho de carga real. Um botão decorativo não precisa de cobre premium. Uma trava que dobra durante a montagem precisa da ductilidade que o cobre tira. Uma saliência de parafuso perto de um motor precisa da resistência à fluência que apenas o magnésio elevado fornece. Os números são publicados, as compensações são claras, e a passagem DFM deve tornar a chamada explícita antes que a ferramenta seja cortada.
Perguntas sobre a seleção da liga Zamak
O tipo reforçado com cobre é mais forte que o Zamak? 3?
Sim, esta liga fornece aproximadamente 330 MPa de tração e 260 Rendimento de MPa versus Zamak 3 aproximar 280 MPa de tração e 180 para 220 Rendimento em MPa. O ganho de força vem de aproximadamente 1% adição de cobre. A compensação é a redução da ductilidade e a menor tolerância para operações de conformação secundária, como flexão ou estaqueamento.
O que torna a classe resistente à fluência diferente?
A rota de fortalecimento difere. A classe reforçada com cobre adiciona cobre para tração e dureza. A classe resistente à fluência adiciona magnésio elevado ao redor 0.55% para resistência à fluência, resistência ao impacto, e comportamento de lacrimejamento a quente com força moderada. O primeiro é o avanço comum do Zamak 3. O segundo é o especialista que também exige verificação de estoque, pois movimenta volumes menores.
Quão quente as peças fundidas de Zamak podem funcionar em serviço?
Mantenha-se firme abaixo aproximadamente 100 °C para cargas sustentadas. Acima desse limite, toda a família Zamak se arrasta e sua microestrutura fica mais grosseira.. Cargas 7 adia o problema com magnésio elevado, mas não o resolve. As peças que cozem continuamente pertencem à fundição sob pressão de alumínio ou à série ZA com alto teor de alumínio, não para nenhum Zamak 3, 5, ou 7 decisão.
Por que as antigas peças fundidas de zinco desmoronam com o tempo?
Corrosão intergranular impulsionada por chumbo, cádmio, e impurezas de estanho em níveis de partes por milhão. Esses elementos segregam para limites de grão e, com umidade, envelhecer a fundição por dentro. As especificações limitam essas impurezas perto 50 ppm cada, é por isso que a escolha da liga é apenas metade da questão. A outra metade é a verificação química do lingote recebido lote por lote, em vez de confiar no adesivo do lingote.
