Цинк — один из самых универсальных металлов в обрабатывающей промышленности. Вы часто будете видеть его в качестве защитного покрытия на стали и других металлах благодаря его естественной способности бороться с ржавчиной.
Обычно цинковые сплавы формуются методом литья под давлением для создания деталей. Однако механическая обработка по-прежнему необходима для точных деталей и создания сложных геометрий, которые невозможно получить с помощью одного лишь литья.
В этой статье вы узнаете о свойствах цинка, о том, как он ведет себя во время обработки, о лучших сплавах для этой работы и о передовых методах обработки цинка.
Обзор свойств цинка
Цинк — переходный металл с атомным номером 30. Он имеет голубовато-белый цвет и умеренную плотность (7.14 г/см³), что ставит его между такими металлами, как алюминий и сталь.
Чистый цинк хрупкий при комнатной температуре , но становится пластичным при несколько более высоких температурах, примерно при 120 °C. Он также имеет низкую температуру плавления (419.5 °C), что облегчает его литье.
Некоторые свойства, которые делают цинк предпочтительным материалом для промышленного применения:
Устойчивость к коррозии
Цинк образует защитный оксидный слой (называемый патиной), который защищает металл от ржавчины. Это также причина, по которой его используют для гальванизации черных металлов, таких как сталь, которые более подвержены коррозии.
Доступность
Цинк дешевле многих других распространенных металлов, таких как алюминий, сталь и медь. Эта более низкая стоимость делает его привлекательным выбором для продуктовых применений.
Легирующие свойства
Цинк естественным образом привносит в таблицу великолепные свойства, поэтому он является распространенным легирующим элементом. Например, добавление цинка в алюминиевые сплавы помогает улучшить прочность и размер зерна. В некоторых случаях он также улучшает жаропрочность сплава.
Обработка цинка: процессы и применение
Цинк, из-за его низкой температуры плавления и текучести, в основном подвергается литью под давлением для изготовления деталей. Однако часто требуется механическая обработка для достижения более жестких допусков в литых изделиях, улучшения характеристик или создания сложных геометрических форм из цинкового слитка.
Фрезерование цинка
Фрезерование — это универсальный процесс обработки, при котором материал удаляется с цинковых заготовок путем подачи куска металла во вращающийся резак.
Цинковое фрезерование используется для изготовления кронштейнов, корпусов и кожухов, требующих плоских поверхностей или точных пазов. Оно также используется для подготовки деталей к поверхностной обработке или сборке.
Токарная обработка цинка
Токарная обработка заключается во вращении цинковой заготовки на токарном станке, в то время как режущий инструмент удаляет материал для придания детали формы. Этот метод используется для создания цилиндрических или конических компонентов (втулок, распорок, валов) и уточнения диаметров.
Лучшие сплавы цинка для обработки
Чистый цинк в основном используется в гальванизации и приложениях, требующих высокой проводимости, и реже используется в механической обработке. Однако цинковые сплавы предлагают баланс прочности, коррозионной стойкости и обрабатываемости, что делает их идеальными для точного производства.
Некоторые коммерчески известные цинковые сплавы:
Серия Замак
Семейство Zamak является одним из коммерчески известных семейств цинковых сплавов. Среди них очень распространены две марки:
- Замак 3 стандартная марка, содержащая 96% чистого цинка и 4% алюминия, обладающая превосходной размерной стабильностью и коррозионной стойкостью. Она очень литейная, учитывая низкую температуру плавления; поэтому является обычным выбором в промышленных условиях.
- Замак 5 Имеет схожий состав с добавлением 1% меди. Это добавляет больше прочности и твердости, но ухудшает пластичность. Тем не менее, он обеспечивает отличную обрабатываемость и литейность.
томбак
Томпак — сплав, похожий на латунь, с содержанием цинка 5–20%. Он ценится за свою ковкость, коррозионную стойкость и блестящий внешний вид (цвет зависит от легирующих элементов). Он широко используется в эстетических целях, включая медали, пуговицы и декоративные элементы.
ЭЗАК
EZAC — это высокопроизводительный цинковый сплав с алюминием и медью. Он обеспечивает исключительную прочность, твердость и сопротивление ползучести. Лучше всего подходит для литья под давлением в промышленных компонентах, подвергающихся высоким нагрузкам.
ZA27
Это один из самых прочных цинковых сплавов благодаря высокому содержанию алюминия (28%). Благодаря своей легкости и хорошим свойствам ползучести он подходит для тяжелых условий эксплуатации, таких как автомобильные компоненты и конструкционные детали.
Проблемы обработки цинка
Мягкость цинка может указывать на то, что его легко обрабатывать. Это верно в некоторой степени, но есть еще один набор уникальных проблем, которые возникают при обработке цинка.
Гумми-природа
Низкая температура плавления цинка (419.5°C) является одной из самых больших проблем обработки. Во время резки выделяемое тепло может размягчить материал, из-за чего он станет вязким и будет прилипать к режущему инструменту. Это приводит к износу инструмента, снижению точности и проблемам с качеством поверхности.
Хрупкость
Чистый цинк хрупок, но большинство его сплавов, как известно, имеют пластичную природу. В сплавах с более высоким содержанием алюминия хрупкость может снова проявиться, особенно в литых формах, что приводит к сколам или трещинам во время обработки.
Проблемы безопасности
Цинковая пыль, образующаяся при обработке, огнеопасна и может вызвать раздражение дыхательных путей при вдыхании. Более того, при перегреве цинк может окисляться, образуя оксид цинка. Вдыхание паров оксида цинка может вызвать состояние, известное как литейная лихорадка.
Лучшие практики для лучших практик обработки цинка
Учитывая свойства и сложности, связанные с обработкой цинка, мы составили список рекомендаций, которые помогут вам эффективно управлять этим процессом.
Выбор оценок
Правильный выбор сплава имеет решающее значение. Эксперты отдают предпочтение сплавам Zamak 3 и Zamak 5 для литья и обработки из-за простоты в обращении и превосходной размерной стабильности.
Режущие инструменты и параметры
Цинк часто сравнивают с алюминием 6061 в качестве эталона для параметров обработки. Для фрезерования цинка эффективно периферийное фрезерование стандартной концевой фрезой HSS. Рекомендуемые скорости резания составляют около 50% от скоростей резания алюминия, а скорость подачи составляет 93% от типичных скоростей для алюминия.
При обработке пазов концевой фрезой из быстрорежущей стали снизьте скорость до 68% от скорости обработки алюминия и используйте скорость подачи на уровне 34% от типичной скорости обработки алюминия.
Выбор охлаждающих жидкостей
Низкая температура плавления цинка требует эффективного охлаждения, чтобы избежать перегрева и деформации. Можно использовать как растворимые, так и водные охлаждающие жидкости. Водные охлаждающие жидкости особенно эффективны, поскольку они обеспечивают превосходное управление температурой.
Защитное Снаряжение
Из-за цинковой пыли и паров необходимы надлежащие средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая перчатки, очки и респираторные маски. В мастерской должна быть достаточная вентиляция, чтобы предотвратить вдыхание паров оксида цинка.
Варианты отделки поверхности цинка
Цинк может быть устойчивым к коррозии, но для улучшения его внешнего вида, повышения долговечности или подготовки к конкретным видам применения часто необходима дополнительная обработка поверхности.
Малярные работы
Покраска — это окрашивание поверхности. Она обеспечивает дополнительную защиту от коррозии и позволяет эстетически настраивать. Эта практика используется для архитектурных элементов, потребительских товаров и автомобильных деталей.
гальванопокрытие
Гальванопокрытие наносит тонкий слой другого металла (например, никеля, хрома или золота) на поверхность цинка с помощью электрического тока. Цинковый компонент погружается в раствор, содержащий ионы металла, которые связываются с цинком во время процесса.
Гальванопокрытие обеспечивает твердость поверхности, износостойкость и электропроводность. Как и другие варианты отделки, оно используется для декоративной отделки в электронных, автомобильных и промышленных компонентах.
Хроматное конверсионное покрытие
Покрытие хроматной конверсией (алодином) выполняется путем погружения цинковых компонентов в химическую ванну, которая образует конверсионный слой на поверхности. Покрытие выполняет две функции: препятствует коррозии и служит грунтовкой для адгезии красок.
Выбирайте Richconn для нужд обработки цинка на станках с ЧПУ
Если вам нужна помощь в обработке цинка или других металлов, компания Rich Conn готова помочь. Мы предлагаем полный спектр услуг по обработке металлов на станках с ЧПУ , включая фрезерование, токарную обработку и электроэрозионную обработку проволокой, для удовлетворения ваших потребностей в высокоточном производстве.
Независимо от того, находитесь ли вы на этапе разработки концепции или изучаете лучшие материалы для своего продукта или прототипа, наша команда опытных инженеров поможет вам выбрать правильные материалы. Превратите свои идеи в готовые к выходу на рынок продукты с помощью Richconn. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших услугах или получить расценки на ваш проект!
