Kẽm là một trong những kim loại đa năng nhất trong ngành sản xuất. Bạn thường thấy kẽm đóng vai trò là lớp phủ bảo vệ trên thép và các kim loại khác, nhờ khả năng chống gỉ tự nhiên của nó.
Nhìn chung, hợp kim kẽm được định hình bằng cách đúc khuôn để tạo ra các bộ phận. Tuy nhiên, gia công vẫn cần thiết cho các bộ phận chính xác và để tạo ra các hình dạng phức tạp mà chỉ đúc khuôn không thể cung cấp.
Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn tìm hiểu về các tính chất của kẽm, cách kẽm hoạt động trong quá trình gia công, hợp kim tốt nhất cho công việc này và các phương pháp tốt nhất trong gia công kẽm.
Tổng quan về tính chất của kẽm
Kẽm là một kim loại chuyển tiếp có số hiệu nguyên tử là 30. Nó có màu trắng xanh và mật độ trung bình (7.14 g/cm³), nằm giữa các kim loại như nhôm và thép.
Kẽm nguyên chất giòn ở nhiệt độ phòng , nhưng trở nên dẻo ở nhiệt độ cao hơn một chút, khoảng 120°C. Nó cũng có điểm nóng chảy thấp (419.5°C), giúp dễ dàng đúc.
Một số đặc tính khiến kẽm trở thành lựa chọn công nghiệp:
Chống ăn mòn
Kẽm tạo thành lớp oxit bảo vệ (gọi là lớp gỉ) bảo vệ kim loại bên dưới khỏi rỉ sét. Đây cũng là lý do tại sao kẽm được sử dụng để mạ kẽm kim loại đen như thép, loại kim loại dễ bị ăn mòn hơn.
Khả năng chi trả
Kẽm rẻ hơn nhiều kim loại thông thường khác như nhôm, thép và đồng. Chi phí thấp hơn này khiến kẽm trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các ứng dụng sản phẩm.
Thuộc tính hợp kim
Kẽm tự nhiên mang lại những đặc tính tuyệt vời, đó là lý do tại sao nó là một nguyên tố hợp kim phổ biến. Ví dụ, thêm kẽm vào hợp kim nhôm giúp cải thiện độ bền và kích thước hạt. Trong một số trường hợp, nó cũng cải thiện khả năng chịu nhiệt của hợp kim.
Gia công kẽm: Quy trình và ứng dụng
Kẽm, do có điểm nóng chảy và tính lưu động thấp, chủ yếu được đúc khuôn để tạo thành các bộ phận. Tuy nhiên, gia công thường được yêu cầu để đạt được dung sai chặt chẽ hơn trong các sản phẩm đúc, tinh chỉnh các tính năng hoặc tạo ra hình học phức tạp từ thỏi kẽm.
Nghiền kẽm
Phay là một quá trình gia công đa năng giúp loại bỏ vật liệu khỏi phôi kẽm bằng cách đưa khối kim loại vào máy cắt đang quay.
Phay kẽm được sử dụng để sản xuất giá đỡ, vỏ bọc và vỏ bọc cần bề mặt phẳng hoặc rãnh chính xác. Nó cũng được sử dụng để chuẩn bị các bộ phận để hoàn thiện bề mặt hoặc lắp ráp.
Kẽm tiện
Tiện liên quan đến việc xoay phôi kẽm trên máy tiện trong khi dụng cụ cắt loại bỏ vật liệu để định hình chi tiết. Phương pháp này được sử dụng để tạo các thành phần hình trụ hoặc hình nón (ống lót, miếng đệm, trục) và tinh chỉnh đường kính.
Hợp kim kẽm tốt nhất để gia công
Kẽm nguyên chất chủ yếu được sử dụng trong mạ kẽm và các ứng dụng đòi hỏi độ dẫn điện cao và ít phổ biến hơn trong gia công. Tuy nhiên, hợp kim kẽm cung cấp sự cân bằng giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn và khả năng gia công, khiến chúng trở nên lý tưởng cho sản xuất chính xác.
Một số hợp kim kẽm được biết đến trong thương mại là:
Dòng Zamak
Họ Zamak là một trong những họ hợp kim kẽm được biết đến trong thương mại. Trong số đó, có hai loại rất phổ biến:
- Zamak 3 là loại tiêu chuẩn, với 96% kẽm nguyên chất và 4% nhôm, có độ ổn định kích thước và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Nó có khả năng đúc cao, xét đến nhiệt độ nóng chảy thấp; do đó là lựa chọn phổ biến trong các môi trường công nghiệp.
- Zamak 5 có thành phần tương tự, với thêm 1% đồng. Điều đó làm tăng thêm độ bền và độ cứng, nhưng độ dẻo bị giảm. Tuy nhiên, nó vẫn có khả năng gia công và đúc tuyệt vời.
Lăng mộ
Tombak là hợp kim giống đồng thau có hàm lượng kẽm 5–20%. Hợp kim này được đánh giá cao vì tính dễ uốn, khả năng chống ăn mòn và vẻ ngoài sáng bóng (màu sắc phụ thuộc vào các thành phần hợp kim). Hợp kim này thường được sử dụng trong các ứng dụng thẩm mỹ bao gồm huy chương, nút và đồ trang trí.
EZAC
EZAC là hợp kim kẽm hiệu suất cao với nhôm và đồng. Nó cung cấp độ bền, độ cứng và khả năng chống biến dạng đặc biệt. Nó phù hợp nhất để đúc khuôn trong các thành phần công nghiệp chịu ứng suất cao.
ZA27
Đây là một trong những hợp kim kẽm bền nhất, nhờ hàm lượng nhôm cao hơn (28%). Do tính chất nhẹ và khả năng chịu biến dạng tốt, hợp kim này phù hợp cho các ứng dụng chịu tải nặng như linh kiện ô tô và các bộ phận kết cấu.
Thách thức gia công với kẽm
Độ mềm của kẽm có thể cho thấy nó dễ gia công. Điều đó đúng ở một mức độ nào đó nhưng có một loạt thách thức độc đáo khác đi kèm với gia công kẽm.
Gummy Thiên Nhiên
Điểm nóng chảy thấp của kẽm (419.5°C) là một trong những thách thức lớn nhất trong gia công. Trong quá trình cắt, nhiệt sinh ra có thể làm mềm vật liệu, khiến vật liệu trở nên dính và dính vào dụng cụ cắt. Điều này dẫn đến mòn dụng cụ, giảm độ chính xác và các vấn đề về bề mặt.
Giòn
Kẽm nguyên chất giòn nhưng hầu hết các hợp kim của nó đều có tính chất dễ uốn. Trong các hợp kim có hàm lượng nhôm cao hơn, độ giòn có thể tái xuất hiện, đặc biệt là ở dạng đúc, dẫn đến sứt mẻ hoặc nứt trong quá trình gia công.
Thách thức về an toàn
Bụi kẽm sinh ra trong quá trình gia công dễ cháy và có thể gây kích ứng đường hô hấp nếu hít phải. Hơn nữa, khi kẽm quá nóng, nó có thể bị oxy hóa, tạo thành oxit kẽm. Hít phải khói oxit kẽm có thể gây ra tình trạng được gọi là sốt khói kim loại.
Thực hành tốt nhất cho Thực hành tốt nhất cho Gia công kẽm
Xem xét các tính chất và thách thức liên quan đến gia công kẽm, chúng tôi đã biên soạn danh sách các biện pháp thực hành để giúp bạn điều hướng quy trình này một cách hiệu quả.
Lựa chọn lớp
Lựa chọn hợp kim phù hợp là chìa khóa. Các chuyên gia ưa chuộng Zamak 3 và Zamak 5 để đúc và gia công vì dễ xử lý và có độ ổn định kích thước tuyệt vời.
Công cụ cắt và thông số
Kẽm thường được so sánh với nhôm 6061 làm tham chiếu cho các thông số gia công. Đối với việc phay kẽm, phay ngoại vi bằng máy phay đầu HSS tiêu chuẩn là hiệu quả. Tốc độ cắt được khuyến nghị là khoảng 50% so với nhôm, với tốc độ nạp liệu bằng 93% tốc độ thông thường của nhôm.
Khi cắt rãnh bằng máy phay đầu HSS, hãy giảm tốc độ xuống 68% tốc độ của nhôm và sử dụng tốc độ nạp liệu ở mức 34% tốc độ thông thường của nhôm.
Lựa chọn chất làm mát
Điểm nóng chảy thấp của kẽm đòi hỏi phải làm mát hiệu quả để tránh quá nhiệt và biến dạng. Có thể sử dụng cả chất làm mát hòa tan và gốc nước. Chất làm mát gốc nước đặc biệt hiệu quả vì chúng cung cấp khả năng quản lý nhiệt tuyệt vời.
Đồ bảo hộ
Do bụi và khói kẽm, cần phải có thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) phù hợp – bao gồm găng tay, kính bảo hộ và mặt nạ hô hấp. Xưởng cần có hệ thống thông gió đầy đủ để tránh hít phải khói kẽm oxit.
Lựa chọn hoàn thiện bề mặt cho kẽm
Kẽm có khả năng chống ăn mòn, nhưng thường cần phải hoàn thiện bề mặt thêm để tăng vẻ ngoài, cải thiện độ bền hoặc chuẩn bị cho các ứng dụng cụ thể.
Sơn tường
Sơn là việc tô màu bề mặt. Nó cung cấp thêm khả năng chống ăn mòn và cho phép tùy chỉnh thẩm mỹ. Thực hành này được sử dụng cho các thành phần kiến trúc, hàng tiêu dùng và phụ tùng ô tô.
Mạ điện
Mạ điện phủ một lớp mỏng kim loại khác (như niken, crom hoặc vàng) lên bề mặt kẽm bằng dòng điện. Thành phần kẽm được nhúng trong dung dịch chứa các ion kim loại, liên kết với kẽm trong quá trình này.
Mạ điện chứng minh độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ dẫn điện. Giống như các lựa chọn hoàn thiện khác, nó được sử dụng để hoàn thiện trang trí trong các thành phần điện tử, ô tô và công nghiệp.
Lớp phủ chuyển hóa cromat
Lớp phủ chuyển đổi cromat (alodine) được thực hiện bằng cách nhúng các thành phần kẽm vào bể hóa chất tạo thành lớp chuyển đổi trên bề mặt. Lớp phủ có hai mục đích: ức chế ăn mòn và đóng vai trò là lớp sơn lót cho độ bám dính của sơn.
Chọn Richconn cho nhu cầu gia công kẽm CNC
Nếu bạn cần hỗ trợ gia công kẽm hoặc các kim loại khác, Rich Conn luôn sẵn sàng giúp đỡ. Chúng tôi cung cấp đầy đủ các dịch vụ gia công CNC kim loại , bao gồm phay, tiện và cắt dây EDM, để đáp ứng nhu cầu sản xuất chính xác của bạn.
Cho dù bạn đang trong giai đoạn ý tưởng hay đang khám phá những vật liệu tốt nhất cho sản phẩm hoặc nguyên mẫu của mình, đội ngũ kỹ sư chuyên gia của chúng tôi có thể hướng dẫn bạn lựa chọn vật liệu phù hợp. Biến ý tưởng của bạn thành sản phẩm sẵn sàng đưa ra thị trường với Richconn. Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để tìm hiểu thêm về các dịch vụ của chúng tôi hoặc để nhận báo giá cho dự án của bạn!
