Литье под давлением цинка против литья под давлением алюминия - в чем разница?

Цинк и алюминий — два наиболее часто используемых металла для литья под давлением в производстве. Литье под давлением цинка и алюминия включает в себя впрыск расплавленного металла в стальные формы под высоким давлением для быстрого производства сложных, точных металлических деталей.

Из-за различных свойств материалов литого под давлением цинка и алюминиевого сплава, применение деталей из цинкового и алюминиевого сплава, полученных литьем под давлением, различается. Как правило, детали из цинкового сплава подходят для небольших и средних внешних деталей или применений с небольшими нагрузками. Алюминиевые сплавы подходят для радиаторов, конструкционных деталей или защитных кожухов.

Сплавы для литья под давлением

- Литье под давлением цинка обычно использует сплавы на основе цинка с добавлением небольших количеств алюминия, магния и меди. Распространенные цинковые сплавы — это Zamak 3, Zamak 5 и ZA-8.

- Литье под давлением алюминия использует сплавы на основе алюминия, обычно с кремнием, медью, магнием, цинком, никелем, оловом или другими элементами. Популярные алюминиевые сплавы для литья под давлением — это 380, 383 и 390.

Температуры плавления

- Цинковые сплавы имеют относительно низкую температуру плавления в диапазоне 380–420°C. Это позволяет легче расплавлять и обеспечивать текучесть материала.

- Алюминиевые сплавы имеют более высокую температуру плавления около ~700°C, что требует больше энергии для плавления материала.

Текучесть

- Цинковые сплавы обладают отличной текучестью и могут заполнять тонкие сложные полости с толщиной стенок <1 мм.

- Алюминий имеет несколько более высокую вязкость, но все же может заполнять толщины стенок до ~1,5 мм.

Усилия литья

- Для цинка требуется более низкое давление литья, обычно около 2000 psi. Более низкая температура плавления обеспечивает легкое заполнение.

- Для алюминия требуется более высокое давление литья, до 15000 psi для некоторых сплавов, чтобы заполнить формы из-за более высоких температур плавления.

Температуры литья

- Литье цинка производится при более низких температурах 400–450°C. Это снижает повреждение и износ стальных форм.

- Литье алюминия требует более высоких температур, около 660–710°C, чтобы обеспечить надлежащую текучесть металла.

Скорости литья

- Типичные машины для литья под давлением цинка имеют более высокие скорости впрыска до 110 м/с для быстрого заполнения тонких сечений.

- Скорости впрыска алюминия медленнее, в диапазоне 45-70 м/с, из-за более высокой вязкости.

Размерная точность

- Цинк можно лить под давлением с жесткими размерными допусками ±0,001–0,002. Возможно создание сложных форм.

- Алюминий также обеспечивает хорошую размерную точность, хотя цинк немного лучше. Типичный допуск литья алюминия составляет ±0,003–0,004 дюйма.

Операции после литья

- Цинковые отливки можно легко покрывать гальваническим покрытием или красить, поскольку поверхности гладкие. Требуется минимальная отделка.

- Алюминиевые отливки могут нуждаться в операциях отделки, таких как шлифовка или полировка, для сглаживания поверхностей. Анодирование может повысить коррозионную и износостойкость.

Механические свойства

- Цинковые сплавы имеют относительно низкую прочность с пределом прочности при растяжении в диапазоне 21 000–36 000 psi.

- Алюминиевые сплавы обеспечивают более высокую прочность в диапазоне от 30 000 до 60 000 psi в зависимости от точного состава сплава.

Ограничения литья

- Цинковые отливки обычно ограничены весом менее нескольких фунтов из-за более низкой прочности. Типичная толщина стенки составляет 0,060 дюйма.

- Алюминий может производить более крупные отливки весом более 50 фунтов с толщиной стенок, превышающей 0,250 дюйма.

Производственные затраты

- Литье под давлением цинка — это процесс с более низкой стоимостью по сравнению с литьем под давлением алюминия. Более низкие температуры плавления приводят к снижению затрат на энергию.

- Литье под давлением алюминия имеет более высокие производственные затраты из-за более высоких температур плавления, стоимости металла, сложности сплава и потребностей в отделке.

Затраты на оснастку

- Стоимость форм для цинка на 20-50% ниже, чем для алюминия, поскольку используются более низкие температуры и давления.

- Формы для алюминия более сложные и дорогие из-за необходимости в более твердых сталях, точной механической обработке и дополнительном тепловом контроле.

Применение

- Цинк используется для небольших тонкостенных электронных, электрических и потребительских компонентов.

- Применения алюминия включают автомобильные компоненты, такие как колеса, коробки передач и детали двигателя, требующие более высокой прочности.

Экологические факторы

- Цинк менее опасен для окружающей среды, чем алюминий, поскольку имеет низкую температуру плавления и не выделяет углеводороды.

- Производство и литье алюминия могут генерировать диоксины из смазочных материалов и покрытий. Переработка алюминия важна.

Более низкие температуры плавления, лучшая текучесть, более высокая скорость литья и более низкая стоимость делают литье под давлением цинка предпочтительным для небольших, тонких и сложных деталей. Но алюминий предлагает более высокую прочность для более значительных конструкционных компонентов в автомобильной и других отраслях промышленности.