Seal Head Seals ห้องเผาไหม้, บ้านวาล์วและหัวเทียน, รูปแบบทางเดินน้ำหล่อเย็น, ทนความดัน 200 แท่งและอุณหภูมิ 300 ° C แม่พิมพ์หัวกระบอกสูบ I...
การหล่อโลหะผสมสังกะสี เป็นส่วนประกอบโลหะที่ผลิตอย่างแม่นยำโดยการฉีดโลหะผสมสังกะสีหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์เหล็กชุบแข็งภายใต้แรงดันสูง - โดยทั่วไประหว่าง 1,000 และ 30,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว . ผลลัพธ์ที่ได้คือชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวเรียบและแม่นยำตามมิติซึ่งต้องใช้ขั้นตอนหลังการประมวลผลน้อยที่สุด การหล่อสังกะสีเป็นหนึ่งในวิธีการผลิตชิ้นส่วนโลหะที่คุ้มค่าที่สุดที่มีอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ การดำเนินการผลิตปริมาณมากสำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนและมีผนังบาง .
ข้อได้เปรียบหลักของการหล่อโลหะผสมสังกะสีเหนือทางเลือกอลูมิเนียมหรือแมกนีเซียมคือการผสมผสานระหว่าง จุดหลอมเหลวต่ำ (ประมาณ 385°C–390°C) ความลื่นไหลเป็นพิเศษ และอายุการใช้งานแม่พิมพ์ที่เหนือกว่า — แม่พิมพ์สังกะสีตัวเดียวสามารถผลิตได้ 500,000 ถึงมากกว่า 1,000,000 ช็อต ก่อนการเปลี่ยน เทียบกับการฉีดอะลูมิเนียมแม่พิมพ์ประมาณ 100,000 ช็อต สิ่งนี้ทำให้การหล่อสังกะสีมีความประหยัดเป็นพิเศษสำหรับการดำเนินการผลิตที่ยาวนานซึ่งต้องการความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดและรายละเอียดพื้นผิวที่ละเอียด
การหล่อโลหะผสมสังกะสีใช้หนึ่งในสองรูปแบบกระบวนการหลัก ขึ้นอยู่กับขนาดชิ้นส่วนและข้อกำหนดความหนาของผนัง:
การหล่อแบบห้องร้อน (หรือที่เรียกว่าการหล่อแบบคอห่าน) เป็นวิธีการหลักสำหรับโลหะผสมสังกะสี กลไกการฉีดจะจุ่มลงในโลหะหลอมเหลวโดยตรงทำให้ รอบเวลาเร็วถึง 400–900 ช็อตต่อชั่วโมง . วิธีนี้เหมาะสำหรับสังกะสีเนื่องจากมีจุดหลอมเหลวต่ำและมีเคมีที่ไม่ใช่เหล็ก ซึ่งไม่กัดกร่อนส่วนประกอบการฉีดเหล็ก ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักตั้งแต่ไม่กี่กรัมจนถึงประมาณ 4.5 กก. สามารถผลิตได้ด้วยวิธีนี้
สำหรับส่วนประกอบสังกะสีขนาดใหญ่ จะใช้การหล่อห้องเย็น โดยใส่โลหะหลอมเหลวลงในห้องฉีดที่แยกจากกัน ความเร็วรอบจะช้าลง แต่กระบวนการก็รองรับได้ รูปทรงส่วนที่ใหญ่กว่าและส่วนผนังที่หนักกว่า ที่เกินกว่าความสามารถของห้องร้อน
ความลื่นไหลที่ยอดเยี่ยมของสังกะสีทำให้ผนังมีความหนาของผนังต่ำที่สุด 0.4 มม — บางกว่าอะลูมิเนียมอย่างมาก (ขั้นต่ำ ~0.8 มม.) หรือแมกนีเซียม (~0.5 มม.) ทำให้สังกะสีเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับส่วนประกอบขนาดเล็กที่ซับซ้อน เช่น ตัวเรือนนาฬิกา ขั้วต่อขนาดเล็ก และตัวเรือนเครื่องมือที่มีความเที่ยงตรงสูง
โลหะผสมสังกะสีหล่อขึ้นรูปบางชนิดไม่สามารถใช้แทนกันได้ แต่ละประเภทมีองค์ประกอบและคุณสมบัติที่แตกต่างกันซึ่งเหมาะสมกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ตระกูล Zamak และซีรี่ส์ ZA มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด:
| อัลลอย | อัล % | ลูกบาศ์ก % | ความต้านแรงดึง (MPa) | ความแข็ง (บริเนล) | ดีที่สุดสำหรับ |
| ซามัค 2 | 4.0 | 2.7 | 359 | 100 | การใช้งานกับแบริ่งที่มีความแข็งสูง |
| ซามัค 3 | 4.0 | 0.1 | 283 | 82 | วัตถุประสงค์ทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด |
| ซามัค 5 | 4.0 | 1.0 | 331 | 91 | ความแข็งแรงสูงกว่าชิ้นส่วนยานยนต์ |
| ซามัค 7 | 4.0 | 0.013 | 283 | 80 | ปรับปรุงความเหนียว ผนังบาง |
| ZA-8 | 8.4 | 1.0 | 374 | 103 | การหล่อห้องร้อนมีความแข็งแรงสูง |
| ZA-27 | 27.0 | 2.3 | 425 | 119 | โครงสร้างแบริ่งห้องเย็น |
Zamak 3 คิดเป็นประมาณ 70% ของสังกะสีหล่อทั้งหมดที่ผลิตทั่วโลก เนื่องจากการผสมผสานที่สมดุลระหว่างความสามารถในการหล่อ ความคงตัวของมิติ และคุณภาพการตกแต่งพื้นผิว Zamak 5 ได้รับความนิยมในการใช้งานด้านยานยนต์และอุตสาหกรรมของยุโรป ซึ่งต้องการความแข็งแกร่งและความต้านทานการคืบคลานที่สูงขึ้นเล็กน้อย
การทำความเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุของการหล่อโลหะผสมสังกะสีช่วยให้วิศวกรสามารถตัดสินใจออกแบบอย่างมีข้อมูลและกำหนดความคาดหวังด้านประสิทธิภาพที่สมจริง:
การพิจารณาทรัพย์สินที่สำคัญประการหนึ่งก็คือ ความต้านทานการคืบคลาน — โลหะผสมสังกะสีไวต่อการคืบคลาน (การเปลี่ยนแปลงมิติช้าภายใต้ความเค้นต่อเนื่อง) ที่อุณหภูมิสูงกว่าอะลูมิเนียม การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการรับน้ำหนักต่อเนื่องที่สูงกว่า 100°C ควรพิจารณา ZA-27 หรือเปลี่ยนไปใช้การหล่อแบบอะลูมิเนียมอัลลอยด์
โลหะหล่อที่โดดเด่นทั้งสามชนิดแต่ละชนิดมีประสิทธิภาพและราคาต้นทุนที่แตกต่างกัน ตารางด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบโดยตรงแบบเคียงข้างกันเพื่อเป็นแนวทางในการเลือกวัสดุ:
| คุณสมบัติ | โลหะผสมสังกะสี | อลูมิเนียมอัลลอยด์ | แมกนีเซียมอัลลอยด์ |
| จุดหลอมเหลว | ~385°ซ | ~660°ซ | ~650°ซ |
| ชีวิตตาย (นัด) | 500,000–1,000,000 | 100,000–150,000 | 200,000–400,000 |
| นาที ความหนาของผนัง | 0.4 มม | 0.8 มม | 0.5 มม |
| ความหนาแน่น (ก./ซม.) | 6.6 | 2.7 | 1.8 |
| การชุบ / การตกแต่ง | ยอดเยี่ยม | ดี | ท้าทาย |
| ประสิทธิภาพอุณหภูมิสูง | พอใช้ (ต่ำกว่า 100°C) | ดี (up to 150°C) | ดี (up to 120°C) |
| ต้นทุนชิ้นส่วนสัมพันธ์ (ปริมาณสูง) | ต่ำสุด | ปานกลาง | ปานกลาง–High |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ดี (with coating) | ดีมาก | ปานกลาง (ต้องเคลือบ) |
กรอบการตัดสินใจนั้นตรงไปตรงมา: เลือกสังกะสีเมื่อชิ้นส่วนมีความซับซ้อนสูง ปริมาณการผลิตเกิน 10,000 หน่วย น้ำหนักไม่ใช่ประเด็นหลัก และจำเป็นต้องมีการตกแต่งพื้นผิวระดับพรีเมียม เลือกอะลูมิเนียมเมื่ออุณหภูมิใช้งานเกิน 100°C หรือเมื่อน้ำหนักชิ้นส่วนมีความสำคัญ เลือกแมกนีเซียมเฉพาะเมื่อได้รับน้ำหนักชิ้นส่วนต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้คือข้อกำหนดที่สำคัญ
การหล่อโลหะผสมสังกะสีปรากฏในแทบทุกภาคส่วนสินค้าอุตสาหกรรม การผสมผสานระหว่างความแม่นยำ คุณภาพพื้นผิว และความคุ้มค่าทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:
ภาคยานยนต์ใช้ส่วนแบ่งสำคัญของสังกะสีหล่อทั่วโลก ซึ่งรวมถึงมือจับประตู กระบอกสูบล็อค หัวเข็มขัดนิรภัย ตัวคาร์บูเรเตอร์ ส่วนประกอบของระบบเชื้อเพลิง และกรอบแผงหน้าปัด Zamak 5 ได้รับความนิยมเป็นพิเศษในเรื่องของมัน ความต้านทานการคืบคลานและความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้น เทียบกับซามัค 3
สังกะสีหล่อใช้สำหรับตัวเรือนตัวเชื่อมต่อ USB และเครื่องเสียง บานพับแล็ปท็อป กรอบเครื่องพิมพ์ ส่วนประกอบสวิตช์ไฟฟ้า และตัวเรือนมอเตอร์ วัสดุของ คุณสมบัติป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า (ค่าการนำไฟฟ้า ~16% IACS) ทำให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานการป้องกัน EMI/RFI โดยไม่ต้องใช้ไลเนอร์ป้องกันรอง
ตัวแม่กุญแจ ฮาร์ดแวร์ประตู ตัวดึงตู้ บานพับ และช่องว่างกุญแจ เป็นหนึ่งในการใช้งานหล่อสังกะสีในปริมาณมากที่สุดในโลก ความสามารถของสังกะสีในการเก็บรายละเอียดช่วยให้สามารถ รูปทรงภายในที่ซับซ้อนในกระบอกสูบล็อค นั่นคงเป็นไปไม่ได้หรือมีราคาแพงมากในทองเหลืองหรืออะลูมิเนียมกลึง
อุตสาหกรรมของเล่นหล่อและแบบจำลองขนาด รวมถึงแบรนด์ต่างๆ เช่น Matchbox และ Hot Wheels ได้ใช้โลหะผสมของ Zamak มาตั้งแต่ปี 1940 ความสามารถของวัสดุในการสร้างเส้นพาเนลที่ละเอียด รายละเอียดกระจังหน้า และพื้นผิวพื้นผิวในระดับย่อยมิลลิเมตรด้วย การทำซ้ำแบบช็อตต่อช็อตที่สม่ำเสมอ ยังคงไม่มีใครเทียบได้กับการหล่อโลหะอื่น ๆ ในราคานี้
หัวเข็มขัด ตัวดึงซิป อุปกรณ์กระเป๋าถือ กล่องนาฬิกา และส่วนประกอบเครื่องประดับเครื่องแต่งกายมักผลิตขึ้นจากการหล่อโลหะผสมสังกะสี เนื่องจากวัสดุดังกล่าวมีคุณสมบัติในการชุบด้วยไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม สังกะสีสามารถชุบด้วยโครเมียม นิกเกิล ทอง ทองแดง หรือสีเงินก็ได้ มองไม่เห็นความแตกต่างจากโลหะมีค่าที่เป็นของแข็ง ในราคาเพียงเศษเสี้ยวของต้นทุน
พื้นผิวตามธรรมชาติของสังกะสีเรียบเพียงพอสำหรับการเคลือบเพื่อการตกแต่งและการใช้งานส่วนใหญ่โดยไม่ต้องมีการเตรียมการอย่างละเอียด ตัวเลือกการตกแต่งทั่วไป ได้แก่:
การออกแบบสำหรับการหล่อสังกะสีจำเป็นต้องมีการพิจารณาทางเรขาคณิตที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้แน่ใจว่าการเติมมีความสม่ำเสมอ ความถูกต้องของมิติ และความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การปฏิบัติตามหลักการเหล่านี้ตั้งแต่เริ่มแรกจะช่วยหลีกเลี่ยงการแก้ไขการออกแบบที่มีค่าใช้จ่ายสูงหลังจากการตัดเครื่องมือ:
แม้จะมีแม่พิมพ์ที่ออกแบบมาอย่างดีและพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุด การหล่อด้วยสังกะสีก็อาจแสดงข้อบกพร่องที่ส่งผลต่อความแม่นยำของมิติ สมรรถนะทางกล หรือรูปลักษณ์ที่สวยงาม การทำความเข้าใจข้อบกพร่องทั่วไปช่วยให้วิศวกรฝ่ายจัดซื้อและวิศวกรด้านคุณภาพสามารถกำหนดเกณฑ์การตรวจสอบที่เหมาะสมได้:
การควบคุมคุณภาพมาตรฐานสำหรับการหล่อสังกะสีประกอบด้วยการตรวจสอบมิติด้วย CMM การตรวจสอบด้วยภาพตามมาตรฐานความสวยงามที่ตกลงกันไว้ และสำหรับการใช้งานที่สำคัญ การตรวจสอบเอ็กซ์เรย์และการทดสอบแรงดัน เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ภายใน
สังกะสีเป็นหนึ่งในโลหะอุตสาหกรรมที่ผลิตและรีไซเคิลอย่างยั่งยืนที่สุดที่มีอยู่ ปัจจัยหลายประการที่ทำให้การหล่อแบบสังกะสีเป็นทางเลือกวัสดุที่มีความรับผิดชอบ: