Zinkspuitgieten Zamak-legering: waarom het wint

Wanneer precisie, complexe details en een superieure oppervlakteafwerking onontbeerlijk zijn, kiezen ingenieurs en ontwerpers voor Zamak-legeringen. Als familie van zinklegeringen, verrijkt met aluminium, magnesium en koper, vormt Zamak de hoeksteen van hogedrukzinkspuitgieten. De uitzonderlijke vloeibaarheid zorgt voor ongelooflijk dunne wanden en scherpe details, terwijl het lage smeltpunt snelle cyclustijden en een extreem lange levensduur van de matrijzen mogelijk maakt. Deze unieke combinatie maakt het ideaal voor alles, van decoratief geplateerd beslag tot precisiemechanismen en drukdichte behuizingen.

Wat is Zamak/Zamak-legering?

In essentie, zamak is een acroniem voor de metalen waaruit ze bestaan ​​(afgeleid van hun Duitse namen): Zinkt, Aaluminium, Magnesium, en Kupfer (koper). Deze legeringen zijn speciaal ontworpen voor het spuitgietproces met warme kamer en bieden een combinatie van eigenschappen die moeilijk te evenaren zijn met andere materialen.

De rol van elk legeringselement is cruciaal:

• Aluminium (Al): Aluminium is doorgaans zo'n 4% en is de belangrijkste versterkingsstof. Het verbetert de hardheid, treksterkte en algehele gietbaarheid van de legering aanzienlijk.
• Magnesium (Mg): Magnesium verfijnt de korrelstructuur, verbetert de stabiliteit en speelt een cruciale rol bij het voorkomen van interkristallijne corrosie als het in zeer kleine hoeveelheden (0.03-0.06%) wordt toegevoegd.
• Koper (Cu): Koper verhoogt de sterkte, hardheid en slijtvastheid, maar kan de ductiliteit enigszins verminderen.

Kies Zamak wanneer uw project het volgende vereist:

• Complexe geometrieën en kleine, ingewikkelde onderdelen.
• Zeer dunne wanden (in sommige gevallen minder dan 1 mm).
• Een hoogwaardige, cosmetische afwerking, geschikt voor galvanisatie.
• Hoge productievolumes met uitzonderlijke herhaalbaarheid van onderdeel tot onderdeel.
• Snelle productiecycli en lagere afschrijvingskosten voor gereedschap.

Geschiedenis van Zamak

De oorsprong van Zamak gaat terug tot het begin van de 20e eeuw. De eerste zinklegeringen waren vaak bros en leden na verloop van tijd aan maatvastheid. De belangrijkste doorbraak kwam met de ontwikkeling van zink met een hoge zuiverheidsgraad (99.99%). In combinatie met nauwkeurige controle van de legering, verminderde dit de onzuiverheden die porositeit, kruip en maatafwijking veroorzaakten, aanzienlijk.

Dit leidde tot de evolutie van de moderne Zamak-familie, beginnend met de veelzijdige Zamak 3 als algemene standaard. Van daaruit werden andere kwaliteiten ontwikkeld om aan specifieke technische behoeften te voldoen: Zamak 5 toegevoegd koper voor hogere sterkte, Zamak 2 is ontwikkeld voor superieure kruipweerstand bij langdurige belastingstoepassingen, en Zamak 7 Verdere vermindering van onzuiverheden voor de beste vloeibaarheid en dunwandige gietprestaties.

Het zinklegeringslandschap

Hoewel de Zamak-familie de meest voorkomende is, maakt het deel uit van een breder scala aan zinklegeringen die worden gebruikt bij spuitgieten.

• Zamak-familie: Zamak 2, 3, 5 en 7 zijn de werkpaarden van het warmkamerspuitgieten. Elk type biedt een unieke balans aan eigenschappen.
• ZA-serie: Legeringen zoals ZA-8, ZA-12 en ZA-27 bevatten een hoger aluminiumgehalte. Dit geeft ze een hogere sterkte en slijtvastheid, maar hun hogere smeltpunten vereisen vaak een aangepaste procesregeling of het gebruik van koelkamermachines.
• Speciale varianten: Voor specifieke toepassingen kunt u loodvrije legeringen vinden die voldoen aan RoHS/REACH, of gepatenteerde formules die zijn ontwikkeld voor een betere corrosiebestendigheid of sterkte.

Zamak-kwaliteiten en snelle vergelijking

Het kiezen van de juiste kwaliteit is cruciaal voor het succes van een project. Hier is een snelle vergelijking van de meest voorkomende Zamak-legeringen waar we bij CastMold mee samenwerken.

Rang	Belangrijkste compositienotitie	Sterkte/hardheid (relatief)	Ductiliteit (relatief)	Dimensiestabiliteit	Plating/afwerking	Typische toepassingen
Zamak 3	De "standaard" kwaliteit, basislegering	Goed	Uitstekend	Uitstekend	Uitstekend	Algemene hardware, speelgoed, autobekleding, onderdelen voor apparaten
Zamak 5	~1% Koper toegevoegd	Uitstekend	Goed	Very Good	Uitstekend	Structurele componenten, tandwielen, onderdelen die een hogere slijtage nodig hebben
Zamak 2	~3% Koper, hogere hardheid	Hoogst	Eerlijk	Goed	Goed	Bussen, lagers, tandwielen, toepassingen met hoge belasting/slijtage
Zamak 7	Lagere Mg, strengere controle op onzuiverheden	Goed	Uitstekend	Uitstekend	Bovenste	Ultradunne wanden, fijne details, complexe cosmetische onderdelen

Zamak 3

Dit is de meest gebruikte zinklegering in Noord-Amerika dankzij de uitstekende combinatie van gietbaarheid, maatvastheid en afwerkingseigenschappen. Het biedt de perfecte basis voor een breed scala aan toepassingen en is de eerste keus, tenzij specifieke eigenschappen zoals een hogere sterkte vereist zijn.

Zamak 5

De toevoeging van ongeveer 1% koper maakt Zamak 5 sterker en harder dan Zamak 3. Dit is de populairste kwaliteit in Europa. Het is een uitstekende keuze voor structurele toepassingen of onderdelen die te maken krijgen met matige, aanhoudende belastingen.

Zamak 2

Zamak 2, ook bekend als een zwaartekrachtgegoten legering, heeft de hoogste sterkte en hardheid in de familie. Het belangrijkste voordeel is de superieure kruipweerstand, waardoor het de beste optie is voor onderdelen die gedurende lange tijd onder constante spanning staan, zoals tandwielen en bussen.

Zamak 7

Met een lager magnesiumgehalte en strengere verontreinigingslimieten biedt Zamak 7 de beste gietvloeibaarheid. Dit maakt het mogelijk om extreem dunwandige delen te vullen en fijne, complexe details met hoge precisie te reproduceren, waardoor het ideaal is voor hoogwaardige cosmetische componenten.

Zink vs. aluminium vs. magnesium: een vergelijkend overzicht

Om te begrijpen waar Zamak in past, moet u het vergelijken met andere veelvoorkomende spuitgietmaterialen.

Eigendom / Factor	Zink (Zamak)	Aluminium (bijv. A380)	Magnesium (bijv. AZ91D)
Dichtheid	Hoog (zwaarder gevoel)	Laag (lichtgewicht)	Laagste (ultralicht)
Smeltpunt	Laag (~385°C)	Gemiddeld (~565°C)	Gemiddeld (~595°C)
Vloeibaarheid / Dunne wand	Uitstekend (kan <0.5 mm vullen)	Goed (meestal >1.2 mm)	Very Good
Dimensionale nauwkeurigheid	Uitstekend (lage krimp, hoge precisie)	Goed	Goed
Sterkte / Specifieke sterkte	Goede sterkte / lage specifieke sterkte	Uitstekende sterkte / hoge specifieke sterkte	Goede sterkte / Hoogste specifieke sterkte
Elastische modulus	Medium	Hoog	Laag
Corrosie / Afwerking	Uitstekend geschikt voor plating; goede corrosiebestendigheid	Goede weerstand; kan geanodiseerd en geverfd worden	Vereist een zorgvuldige oppervlaktebehandeling om corrosie te voorkomen
Warmtegeleiding	Goed	Uitstekend	Goed
Levensduur / cyclustijd	Zeer lange levensduur van de matrijs / Zeer snelle cycli	Medium Die Life / Medium Cycles	Kortere levensduur van de matrijs / Snelle cycli
Eenheidskosten bij volume	Concurrerend; snelle cycli compenseren de materiaalkosten	Over het algemeen lager	Hoger

Waarom zinkspuitgieten het ideale proces is voor Zamak

De eigenschappen van Zamak-legeringen sluiten perfect aan bij de voordelen van het hogedrukspuitgietproces.

• Superieure vulling en dunne wanden: Dankzij de uitzonderlijke vloeibaarheid en het lage smeltpunt van Zamak kunnen complexe holtes worden opgevuld en vormen worden gecreëerd met wanddiktes die met veel andere legeringen onmogelijk zijn.
• Cosmetische uitmuntendheid: Het proces levert een glad, gegoten oppervlak op dat een ideaal substraat is voor een breed scala aan afwerkingen, met name decoratief galvaniseren.
• Hoge doorvoer en kosteneffectiviteit: De lage smelttemperatuur vereist minder energie en is veel minder belastend voor het gereedschap. Dit vertaalt zich in een extreem lange levensduur van de matrijzen (vaak meer dan 1 miljoen slagen) en zeer korte cyclustijden, wat op grote schaal sterke economische voordelen oplevert.
• Net-vorm precisie: Door de geringe krimp en de hoge maatvastheid komen de onderdelen met nauwe toleranties uit de mal. Hierdoor is er minder of geen behoefte meer aan secundaire bewerkingen.

Het zinkspuitgietproces

Hot-Chamber (de primaire route voor Zamak)

Dit is het dominante proces voor Zamak 2, 3, 5 en 7. Het injectiemechanisme, een "zwanenhals", bevindt zich in de gesmolten metalen pot. Dit maakt een zeer snelle en directe injectie van metaal in de matrijs mogelijk. Het proces is thermisch efficiënt, zeer herhaalbaar en maakt snelle cyclustijden mogelijk.

Koelkamer (voor bepaalde gevallen)

Deze methode wordt gebruikt voor legeringen met hogere smeltpunten, zoals de ZA-serie, of in speciale omstandigheden. Een precieze hoeveelheid gesmolten metaal wordt in een "koude" shothuls gegoten voordat deze door een plunjer wordt geïnjecteerd. Het proces is langzamer dan bij een hete kamer.

Kritische procesparameters

Het bereiken van consistente, hoogwaardige onderdelen vereist nauwkeurige controle over tientallen variabelen. Bij CastMold richten we ons op:

• Matrijzenontwerp: Een goed ontwerp van de afsluiters, overlopen en ontluchting is van cruciaal belang om een ​​volledige vulling te garanderen en te voorkomen dat er gas ingesloten raakt.
• Thermisch beheer: Het handhaven van een stabiele matrijstemperatuur is essentieel voor het beheersen van de afmetingen en oppervlakteafwerking van onderdelen.
• Procescontrole: Wij bewaken de spuitsnelheid, drukcurves en verplaatsing in real-time om te garanderen dat elk onderdeel onder identieke omstandigheden wordt gemaakt.
• Massaproductiecontrole: We gebruiken statistische procescontrole (SPC), inspectie van het eerste artikel en patrouillecontroles in combinatie met een strikt onderhoudsschema voor matrijzen. Dit stelt ons in staat om potentiële problemen zoals koude sluitingen, solderen of porositeit te identificeren en te verhelpen voordat ze de productie beïnvloeden.

DFM (Design for Manufacturability) voor Zamak-onderdelen

Als u al vroeg in de ontwerpfase met ons samenwerkt, kunnen wij uw onderdeel optimaliseren voor productie. Zo bespaart u tijd en geld.

DFM-checklist voor Zamak-onderdelen

1. Uniforme wanddikte: Zorg voor consistentie om krimp, porositeit en spanning te voorkomen.
2. Royale filets: Gebruik vloeiende overgangen bij hoeken en kruispunten om de metaalstroom en sterkte te verbeteren.
3. Ontwerp opnemen: Voeg aan alle wanden een lichte tapsheid toe, parallel aan de openingsrichting van de matrijs, voor eenvoudig uitwerpen. 1-2 graden is gebruikelijk.
4. Ribben voor kracht: Gebruik ribben (0.5-0.7x de dikte van de aangrenzende wand) in plaats van dikke delen om de stijfheid te vergroten.
5. Ontwerp verstandige gaten/bossen: Vermijd te diepe gaten en zorg ervoor dat de gaten in de gaten voldoende filets en diepgang hebben.
6. Let op de scheidingslijn: Plaats het op een strategische plek, zodat het niet zichtbaar is op niet-cosmetische oppervlakken.
7. Plan voor uitwerppennen: Zoek de markeringen van de uitwerppennen op onzichtbare of niet-kritieke oppervlakken.
8. Denk aan threads: Kunnen draden worden ingegoten, of is het beter om ze na het gieten te vormen of te bewerken?
9. Overmolding-inzetstukken: Houd rekening met thermische uitzetting als metalen inzetstukken ter plaatse worden gegoten.
10. Definieer kritische toleranties: Geef duidelijk aan welke functies de meeste controle vereisen en welke flexibeler kunnen zijn.

Muren en ribben

Een basiswanddikte van 1.0 mm tot 2.5 mm is een goed startpunt. Ribben moeten worden gebruikt om de stijfheid te vergroten zonder zware, langzaam afkoelende delen te creëren.

Ontwerp

Trek is essentieel. Voor cosmetische oppervlakken die gepolijst of geplateerd worden, zijn de locatie van de scheidingslijn en de kwaliteit van de trek cruciaal voor een vlekkeloze afwerking.

Gaten, nokken, draden en inzetstukken

Zamak is uitstekend geschikt voor het maken van schroefdraad met zelftappende schroeven. We kunnen ook inzetstukken met perspassing of hitte-inslag verwerken. Bij het overspuiten van metalen inzetstukken is zorgvuldig thermisch beheer vereist om scheuren in het onderdeel te voorkomen.

Toleranties en secundaire bewerkingen

Hoewel Zamak een uitstekende precisie biedt bij het gieten, vereisen kritische referenties, boringen of afdichtingsvlakken vaak secundaire CNC-bewerking om de hoogste tolerantie te bereiken.

Zink spuitgieten Oppervlakte die eindigen

Het gladde oppervlak van zamak leent zich uitstekend voor verschillende afwerkingen.

• Galvaniseren: Dit is waar Zamak echt uitblinkt. Veelgebruikte stapelingen zoals koper-nikkel-chroom zorgen voor een schitterende, duurzame decoratieve afwerking. Goede reiniging en activering van de ondergrond zijn essentieel om blaasvorming te voorkomen en de hechting te garanderen.
• Conversiecoatings: Driewaardige chromaten kunnen worden gebruikt om de corrosiebestendigheid te verbeteren of dienen als een uitstekende primer voor verf en poedercoating.
• Poedercoaten en schilderen: Een duurzame en decoratieve optie. Succes hangt af van een robuust voorbehandelingsproces (ontvetten, conversiecoating) om een ​​uitstekende hechting te garanderen.

Mechanische afwerkingen: Processen zoals trillen, polijsten en stralen kunnen worden gebruikt om specifieke texturen te creëren of het oppervlak voor te bereiden op volgende coatings.

Kwaliteit & Validatie

Wij garanderen de kwaliteit van onderdelen via een validatieproces in meerdere fasen:

• NDO: Röntgenfoto of CT-scan om interne porositeit te detecteren.
• Lek-/druktesten: Voor behuizingen en vloeistoftransportcomponenten voeren wij lucht-over-water-druktests uit om de integriteit van de afdichting te garanderen.
• Metrologie: Met CMM-inspecties (coördinatenmeetmachines) en aangepaste meters wordt geverifieerd of aan alle kritische afmetingen, referenties en geometrische toleranties wordt voldaan.
• Procesvermogen: Met behulp van CpK- en PpK-analyse garanderen wij dat ons proces stabiel is en consistent aan uw specificaties kan voldoen, ook bij producties met een hoog volume.

Kosten & Duurzaamheid

• Standtijd: Een Zamak-matrijs kan vaak meer dan een miljoen cycli meegaan, wat de typische levensduur van een matrijs voor aluminium (100-150 cycli) aanzienlijk overschrijdt. Dit verlaagt de afschrijvingskosten van gereedschap per onderdeel aanzienlijk.
• Materiaal & Recycling: Zinklegeringen zijn zeer recyclebaar. Bij CastMold winnen we intern schroot efficiënt terug en hergebruiken we het, waarbij we strikte smeltkwaliteitscontroles hanteren om de integriteit van het materiaal te waarborgen.
• Nakoming: Wij bieden RoHS- en REACH-conforme legeringen aan, inclusief loodarme en loodvrije varianten, om te voldoen aan de wereldwijde regelgeving.

Toepassingen en mini-casestudies

1. Toepassing: Hoogwaardig deurbeslag

• Doel: Creëer een deurgreep met een hoogwaardige, zware uitstraling en een onberispelijke verchroomde afwerking.
• Oplossing: We gebruikten Zamak 5 vanwege de sterkte en superieure verchromingseigenschappen. Onze DFM-analyse garandeerde een scheidingslijn die na het polijsten onzichtbaar was. Het hetekamerproces leverde een glad oppervlak op dat minimale voorbereiding voor het verchromen vereiste, wat resulteerde in een kosteneffectief, cosmetisch onderdeel van hoge kwaliteit.

2. Toepassing: Behuizing voor consumentenelektronica

• Doel: Ontwerp een dunwandige, stijve behuizing voor een draagbaar apparaat met interne kliksystemen en EMI-afscherming.
• Oplossing: Zamak 7 werd gekozen vanwege de uitzonderlijke vloeibaarheid waarmee het de wandsecties van <1.0 mm vult. De precisie van het gegoten materiaal zorgde voor functionele klikverbindingen direct uit het gereedschap. Intern werd een geleidende conversiecoating aangebracht voor EMI-afscherming, wat resulteerde in een robuust, netvormig onderdeel met geïntegreerde functionaliteit.

3. Toepassing: Automobielsensorbehuizing

• Doel: Produceer een kleine, drukvaste behuizing waarvoor een hoge maatnauwkeurigheid vereist is voor de uitlijning van de sensoren.
• Oplossing: Zamak 3 zorgde voor de nodige stabiliteit. Het onderdeel werd ontworpen met een O-ringgroef voor afdichting. Na het gieten onderging elk onderdeel een CNC-bewerking om een ​​kritisch montagevlak te bewerken en werd vervolgens onderworpen aan een 100% drukvervaltest om de prestaties te garanderen.

Zamak versus aluminium Spuitgieten: de beslissende factoren

De keuze komt vaak neer op een paar belangrijke afwegingen:

• Kies zamak voor dunne wanden, superieure cosmetische afwerkingen (met name plating), nauwkeurige netvorm en projecten waarbij een lange gereedschaplevensduur een belangrijke kostenfactor is.
• Kies Aluminium voor toepassingen waarbij een laag gewicht, een hogere sterkte-gewichtsverhouding of betere prestaties bij hogere temperaturen vereist zijn.

Soms start een project met Zamak vanwege de lage gereedschapsinvestering en wordt er later overgestapt op aluminium als de eisen voor het product veranderen in de richting van een lager gewicht of hogere bedrijfstemperaturen.

Veelgestelde vragen

Werk met CastMold aan uw volgende Zamak-project

Van initiële ontwerp-voor-maakbaarheidsbeoordelingen (DFM) tot procesvalidatie en grootschalige massaproductie: CastMold biedt een complete totaaloplossing voor zinkspuitgieten. Onze expertise in gereedschap, procescontrole en oppervlakteafwerking zorgt ervoor dat uw onderdelen voldoen aan de hoogste kwaliteits- en prestatienormen.

Als u op zoek bent naar een betrouwbare spuitgietpartner voor uw project, contacteer ons Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte en ontwerpbeoordeling.