Introduzione ai prodotti in lega di zinco
La lega di zinco è una lega composta da zinco come base con l'aggiunta di altri elementi. Gli elementi di lega comunemente aggiunti includono elementi in lega di zinco a bassa-temperatura come alluminio, rame, magnesio, cadmio, piombo e titanio.
La lega di zinco ha un basso punto di fusione, una buona fluidità, è facile da saldare, brasare e subire lavorazioni plastiche. È resistente alla corrosione-nell'atmosfera e il materiale di scarto è facile da riciclare e rifondere. Tuttavia, ha una bassa resistenza allo scorrimento viscoso ed è soggetto al naturale invecchiamento, che può causare cambiamenti dimensionali. Viene preparato mediante fusione e formato mediante pressofusione-o lavorazione a pressione.
In base al processo di fabbricazione, può essere suddiviso in leghe di zinco colate e leghe di zinco forgiate. I principali elementi aggiunti nelle leghe di zinco includono alluminio, rame e magnesio. Le leghe di zinco fuse hanno una buona fluidità e resistenza alla corrosione, che le rendono adatte per strumenti di pressofusione, parti automobilistiche, involucri, ecc.-.
Proprietà fisiche
Lo zinco è un metallo bianco bluastro-lucente con proprietà diamagnetiche. Sebbene lo zinco commerciale venga solitamente lavorato, queste caratteristiche non sono più distinte. La sua densità è leggermente inferiore a quella del ferro e ha una struttura cristallina esagonale.
A temperatura ambiente, lo zinco è duro e fragile, ma diventa duttile tra 100 e 150 gradi. Quando la temperatura supera i 210 gradi, lo zinco diventa nuovamente fragile e può essere frantumato martellando. Lo zinco ha una conduttività elettrica moderata. Tra tutti i metalli, il punto di fusione (420 gradi) e il punto di ebollizione (900 gradi) sono relativamente bassi. Ad eccezione del mercurio e del cadmio, il suo punto di fusione è il più basso tra tutti i metalli di transizione.
Caratteristiche
Basso punto di fusione: si scioglie a 385 gradi, facilitando la pressofusione-.
Buone prestazioni di fusione: può pressofondere-parti di precisione complesse, a pareti sottili-con una superficie liscia.
Resistente alla corrosione-nell'atmosfera.
Elevata stabilità dimensionale e precisione dei prodotti finiti (fino a 0,03 mm).
Basso costo di produzione: lunga durata dello stampo.
01 Storia dello sviluppo delle leghe di zinco
Nel 1930, alla vigilia della seconda guerra mondiale, la Germania iniziò a cercare alternative al bronzo allo stagno, all’ottone al piombo e ai metalli Babbitt per far fronte alla carenza di risorse di rame e ai costi elevati, avviando la ricerca su una nuova generazione di leghe per cuscinetti radenti.
Nel 1935, dopo quasi cinque anni di ricerca, la Germania scoprì che le proprietà meccaniche e le prestazioni di riduzione dell'attrito delle leghe a base di zinco fuso e delle leghe a base di alluminio fuso potevano superare quelle delle leghe a base di rame e dei metalli Babbitt.
Nel 1938, la Germania sostituì con successo il bronzo allo stagno e il bronzo all'alluminio con leghe di zinco fuso e sostituì i metalli Babbitt con leghe a base di alluminio fuso-per produrre boccole per cuscinetti e prodotti simili. Questi furono installati su carri armati e automobili militari, ottenendo ottimi risultati.
Dal 1939 al 1943, durante la seconda guerra mondiale, l'uso annuale di leghe di zinco e leghe a base di alluminio fuso-in Germania aumentò da 7.800 tonnellate a 49.000 tonnellate. Questo cambiamento ha attirato una notevole attenzione da parte dell'Organizzazione internazionale per il piombo e lo zinco.
Nel 1959, le unità membri dell'Organizzazione internazionale per il piombo e lo zinco lanciarono congiuntamente un progetto di ricerca denominato "LONG-S PLAN". Il suo scopo era quello di sviluppare una nuova generazione di leghe per la riduzione dell'attrito-con prestazioni più elevate e una maggiore durata rispetto alle leghe a base di rame-e ai metalli Babbitt. La lega in fase di sviluppo veniva chiamata metallo di Long-.
L'emergere della nuova lega di riduzione dell'attrito metallico Long-s-ha attirato un'attenzione significativa da parte degli utenti di tutto il mondo. Molti paesi industrializzati hanno investito ingenti risorse nella ricerca e nello sviluppo del metallo di Long-. Solo negli Stati Uniti, dozzine di aziende hanno sviluppato leghe metalliche Long-a base di alluminio-, zinco- e altre serie di leghe che riducono l'attrito-.
Grazie alle sue eccellenti proprietà di-riduzione dell'attrito e all'efficacia in termini di costi-, il metallo di Long- è stato rapidamente promosso nel settore manifatturiero e ha sostituito completamente le tradizionali leghe di riduzione dell'attrito-come le leghe a base di rame-e i metalli Babbitt, dimostrando una forte competitività sul mercato.
Sviluppo delle leghe di zinco in Cina
Poiché la nuova lega di zinco del metallo Long- e i tradizionali metalli Babbitt potevano essere entrambi utilizzati per produrre cuscinetti radenti e il suo costo di produzione era significativamente inferiore a quello dei metalli Babbitt, il metallo Long- è stato traslitterato in Cina come "lega di Long". I professionisti del settore si riferivano al metallo di Long- come a un nuovo tipo di lega- che riduce l'attrito e molti lo chiamavano abitualmente un nuovo tipo di lega per cuscinetti.
Nel 1982, lo Shenyang Foundry Research Institute, l'autorità nazionale sulla tecnologia di fonderia, ha introdotto la lega di zinco ZA27 di Long-s basata sullo standard statunitense ASTM B791-1979. Dopo quasi due anni di studio e adattamento, hanno sviluppato la nuova lega per cuscinetti ZA27 a base di zinco-prodotta a livello nazionale, con il codice standard nazionale ZA27-2, segnando l'inizio dello sviluppo di una nuova lega cinese per la riduzione dell'attrito.
Nel 1985, sotto il patrocinio della signora Chen Shuzhi, allora vice governatore della provincia di Liaoning, e con il forte sostegno dei leader rilevanti dell'Istituto di ricerca sulla fonderia di Shenyang, è stato fondato l'Istituto di ricerca sui materiali per cuscinetti di Shenyang. Era composto da élite tecniche dello Shenyang Foundry Research Institute ed era specializzato nell'introduzione della tecnologia avanzata dei metalli Long stranieri per promuovere lo sviluppo e la divulgazione della tecnologia nazionale della "lega di Long".
Nel 1991, lo Shenyang Bearing Material Research Institute ha sviluppato per la prima volta un materiale in lega ZA303 ad alto contenuto di-alluminio e zinco-basato su ZA27-2, affrontando la fragilità dello ZA27-2 alle basse temperature. Quell'anno superò la valutazione dei risultati scientifici e tecnologici della Commissione municipale di scienza e tecnologia di Shenyang. Da allora, la tecnologia della "lega di Long" è stata ampiamente diffusa e scambiata tra le principali università e istituti di ricerca nazionali, promuovendo il rapido sviluppo della "lega di Long" cinese.
Le leghe microcristalline a base di zinco-possono soddisfare requisiti prestazionali specifici per proprietà individuali, distinguendole dalle tradizionali leghe ordinarie che riducono l'attrito-. Ciò fornisce una produzione personalizzata di materiali che riducono l'attrito-per l'industria manifatturiera delle apparecchiature, soddisfacendo le esigenze personalizzate della produzione di apparecchiature e offrendo un forte supporto per ottenere alta efficienza, alta precisione, alta affidabilità e bassi costi nella produzione di apparecchiature.
Nel 2010, i prodotti per la riduzione dell'attrito-come boccole, cuscinetti, ingranaggi a vite senza fine, piastre di scorrimento e dadi realizzati in leghe microcristalline a base di zinco-sono stati applicati con successo in settori quali la produzione di attrezzature per la forgiatura, la produzione di macchine utensili CNC, la produzione di riduttori di velocità, la produzione di attrezzature minerarie pesanti e la produzione di macchinari per l'ingegneria.
I prodotti in lega microcristallina a base di zinco-hanno sostituito con successo le leghe tradizionali-per la riduzione dell'attrito e i nuovi prodotti in lega-per la riduzione dell'attrito grazie alla loro elevata affidabilità e stabilità, ottenendo buoni benefici sociali e ritorni economici significativi. Ciò segna l'ingresso dello sviluppo cinese della lega di zinco nell'era della "lega microcristallina"!
02 Processo di produzione della lega di zinco
Il tradizionale processo di pressofusione-consiste principalmente in quattro fasi: preparazione dello stampo, riempimento, iniezione e sformatura (comunemente nota come separazione del punto di iniezione).
Durante il processo di preparazione, il lubrificante viene spruzzato nella cavità dello stampo. Il lubrificante non solo aiuta a controllare la temperatura dello stampo ma aiuta anche a espellere il pezzo fuso. Successivamente, lo stampo viene chiuso e il metallo fuso viene iniettato nello stampo ad alta pressione, tipicamente compresa tra circa 10 e 175 megapascal.
Una volta che il metallo fuso riempie lo stampo, la pressione viene mantenuta fino alla solidificazione del pezzo fuso. I perni di espulsione spingono quindi fuori tutte le fusioni. Poiché uno stampo può avere più cavità, è possibile produrre più getti in ciascun ciclo.
Il processo di sformatura prevede la separazione dei residui, tra cui la porta dello stampo, i canali di colata, il canale di colata e la bava. Ciò viene generalmente ottenuto bloccando la fusione con un dispositivo speciale. Se il cancello è fragile, la fusione può essere staccata direttamente, risparmiando manodopera. Il materiale in eccesso della porta dello stampo può essere fuso e riutilizzato. La resa tipica è di circa il 67%.
L'iniezione ad alta-pressione determina un riempimento dello stampo molto rapido, consentendo al metallo fuso di riempire l'intero stampo prima che qualsiasi parte si solidifichi. Questo metodo garantisce che anche le sezioni-con pareti sottili e difficili-da-riempire evitino discontinuità superficiali.
Tuttavia, ciò può anche portare all'intrappolamento di aria, poiché l'aria fatica a fuoriuscire durante il riempimento rapido dello stampo. Questo problema può essere mitigato posizionando delle prese d'aria lungo la linea di giunzione, ma anche con processi molto precisi, una certa porosità potrebbe rimanere al centro della fusione. La maggior parte delle pressofusioni può essere migliorata attraverso una lavorazione secondaria per ottenere caratteristiche non possibili con la sola fusione, come foratura, maschiatura o lucidatura.
Attrezzatura
Le macchine per pressofusione-si dividono principalmente in due tipologie: macchine per pressofusione-a camera-calda e macchine per pressofusione-a camera fredda-. Le macchine per pressofusione a-camera calda-sono generalmente utilizzate per la pressofusione di leghe di zinco-, mentre le macchine per pressofusione-a camera fredda-sono generalmente utilizzate per le leghe di alluminio, magnesio, rame e zinco con un elevato contenuto di alluminio. Pertanto non mi dilungherò molto sulla pressofusione-a camera fredda-.
Piastra di copertura 2. Collo di cigno 3. Cilindro di potenza 4. Sede dell'ugello 5. Stantuffo 6. Corpo del cilindro 7. Crogiolo 8. Metallo fuso 9. Ugello 10. Zona di riscaldamento 11. Ingresso metallo liquido 12. Camera di combustione
La pressofusione a-camera calda-, a volte definita pressofusione a collo d'oca-, prevede l'utilizzo di un pool di metallo fuso o semi-fuso che riempie lo stampo sotto pressione.
All'inizio del ciclo, il pistone della macchina viene retratto, consentendo al metallo fuso di riempire il collo di cigno. La pressione pneumatica o idraulica spinge quindi il pistone, comprimendo il metallo e iniettandolo nello stampo. Le macchine per pressofusione-vangono da 10 a 400 tonnellate, le più comunemente utilizzate sono 88 tonnellate, 138 tonnellate, 168 tonnellate e 200 tonnellate.
I vantaggi di questo sistema includono tempi di ciclo rapidi, facilità di automazione e comoda fusione del metallo.
Gli svantaggi includono l'impossibilità di pressofondere-metalli con punti di fusione più elevati, come l'alluminio, poiché l'alluminio assorbirebbe il ferro dal bagno di fusione.
Pertanto, le macchine per pressofusione-a camera calda-vengono generalmente utilizzate per le leghe di zinco, stagno e piombo. Inoltre, la pressofusione-a camera calda-non è generalmente adatta per le fusioni di grandi dimensioni; questo processo è tipicamente utilizzato per piccole fusioni.