Литье из цинка

Цинк занимает тридцатое место в периодической таблице Менделеева. Это металл, который в обычных условиях выделяется хрупкостью. На воздухе он довольно быстро тускнеет и покрывается своего рода пленкой для защиты.

Эта пленка состоит из оксида этого металла. К ключевым свойствам цинка можно отнести амфотерность. Другими словами и сам цинк, и его соединения могут демонстрировать как кислотные, так и щелочные свойства.

Цинковые литейные сплавы

Чистый или технический цинк отлично отделывается прокатом, на штампах и прочими методами металлобработки. Его можно обрабатывать как в холодном, так и в подогретом до 170 градусов, состоянии. Плотность цинка равна 7,13 кг на кубический дециметр. Более того, цинк обладает невысокой температурой плавления – 420 градусов по Цельсию. Металлургическая промышленность производит несколько сортов цинка, которые друг от друга отличаются набором примесей. Для маркировки цинковых сплавов используют следующий набор букв и цифр. Буква Ц, обозначающую принадлежность материала к цинку. После указывают буквы А, М или остальные, которые обозначают названия примесей А – алюминий, М – медь и др. на третьем стоят цифры, указывающие на в процентном отношении содержание примеси.

Цинковые литейные сплавы

Для литья из цинка используют сплавы ЦА4, ЦАМ4-1 их используют для литья под давлением и остальные. Состав и механичные параметры антифрикционных сплавов установлены в ГОСТ 21437-95.

К свойствам использования цинковых сплавов можно то, что вторичная плавка данного материала приводит к потере ими жидкотекучести.

Виды сплавов

В промышленности используют следующие цинковые сплавы для литья:

1. Система Zn-Al – ЦА4, ЦА15 и др.;
2. Система Zn-Cu – ЦМ 1, ЦАМО и др.;
3. Система Zn-Al-Cu – ЦАМ 4-1, ЦАМ 10-4;
4. Система Zn-Al-Me – ЦП2, ЦП3 и др.

Приведенные сплавы используют для выполнения литья под давлением. Из них делают отливки замысловатой формы, при этом толщина стенки может составлять 0,6 мм. Эти же сплавы могут быть применены для литья в кокиль или песочные формы.
Цинковые литейные сплавы обязаны отвечать следующему требованию – очень мало примесей, а собственно в сплавах, должно быть, сведено до минимума содержания свинца, железа и остальных.

Свойства цинковых сплавов

Изделия из цинковых сплавов применяют в различных промышленных отраслях и быту. К примеру, во время сборки автомобильной техники цинковые сплавы применяют во время изготовления отдельных корпусных деталей, фильтров и множестве иных. Электротехническая промышленность использует цинк для изготовления щеткодержателей. Сплавы из данного материала очень пластичны. И данное свойство позволяет его использовать для получения отливок замысловатой формы с тонкими стенками. Цинковые литьевые сплавы не вступают в хим. реакцию с металлом формы и не липнут к ее поверхности. Параметры данных материалов дают возможность делать детали с резьбой.

Свойства цинковых сплавов

Между тем механичные свойства цинка и сплавов из него определяет то, что прочностный предел находится в диапазоне 20 – 38 кгс на квадратный метр, а твердость по Бринеллю составляет 65 – 110 единиц. Отливки из цинковых сплавов обладают невысокой шершавостью поверхности, точностью размеров. Заготовки, полученные литьем под давлением отлично, отделываются давлением и резанием.
Между тем цинковые сплавы, обладают большой плотностью – 7 кг на дециметр, а это сравнимо со сталью. Они имеют не очень большую устойчивость к влиянию коррозии. Наличие в составе сплава подобных веществ, как – свинец, кадмий и остальных приводит к тому что ускоряются процессы старения. Он сопровождается снижением механических показателей и изменением объема отливки. Плюс ко всему сплавы из данных материалов отличительны очень высокой пористостью.

С целью улучшения свойств прочности и приданию цинковым сплавам хорошей устойчивости к коррозии, в их состав вводят магний, его концентрация не должна быть больше 0,1%. По мимо этого, способа используют и довольно классические методы – никелирование, кадмирование и др.
Свойства сплава устанавливается наличием тех либо других веществ в составе сплава.

Цинковые антифрикционные сплавы

Максимальное распространение имеют антифрикционные материалы. Они используют как отливки, а еще после обработки механическим способом. Данные материалы выделяют антифрикционные параметры и довольно большая прочность. Их используют для замены бронзы, детали из которой работают при температуре не больше 100 градусов по Цельсию.

Микроструктура цинковых антифрикционных сплавов

Если температура выше означенной то сплав приобретает излишнюю мягкость и медленной лицевой слой цинковой детали окажется на поверхности вала.
Сплавы данного класса применяют для получения цельнометаллические или биметаллические материалы.
Из сплавов на основе цинка самое большое распространение получили такие сплавы, как ЦАМ1, ЦАМ 4-1, в их составе содержится до 4% алюминия и 1% меди. Помимо, них для получения отливок используют такие марки, как ЦАМ 10, состоящий на 5% из алюминия и 10% меди. Его выделяют большие механические и антифрикционные свойства. Данный материал повсеместно применяется для деталей мотоциклетной техники. Его технические характеристики дают возможность использовать его и в изготовлении подшипников скольжения.
Отдельно стоит сплав ЦАМ 4-1. Данный материал применяют для получения деталей разной формы и назначения в автопрома. Состав данного материала нормирован ГОСТ 19424-97. В согласии с его требованиями в состав этого сплава, помимо алюминия и меди, входят:

• кремний, не больше 0,13%;
• магний, не больше 0,06%;
• железо, не больше 0,005%;
• свинец, не больше 0,01%;
• олово, не больше 0,012%;
• кадмий, не больше 0,004%.

Использование цинковых антифрикционнх сплавов

Свойства и характеристики сплава отличительны от большинства иных сплавов, так, ЦАМ 4-1, имеет плотность, превышающую 7,1 кг на 1 дм, предел текучести лежит в границах 100 КГс и рядом иных.
Для получения деталей из цинка ЦАМ 4-1, последний поступает в чушках, весом по 25 кг каждая, допускается и использование материала – сырца в чушках по 500 кг.

Главные методы литья цинка

В цветной металлургии используют несколько технологий получения отливок, и это несколько осложняет работу технолога в части определения того, как будет сделана деталь. Перед тем как выполнить окончательный выбор в пользу той либо другой технологии стоит понять следующее:

Метод центробежного литья

1. Подобранный метод отливки должен обеспечивать то, что полученные детали будут полностью соответсвовать требованиям нормативно-технической и документации для работы. Все, параметры, заложенные в деталь будут исполнены, а припуски на механическую обработку не должны быть больше норм, конкретных в соответствующих стандартах.
2. Техпроцесс должен владеть подобающей работоспособностью и экономией.
3. Применение избранного процесса, должно быть основано эксплуатации существующего оборудования и оснастки.

Метод литья цинка в песочные формы

Для получения отливок из цинковых сплавов применяют следующие главные разновидности литья, при этом необходимо иметь в виду их характерности. К примеру, литье в песочные или железные формы – это наиболее популярный и, пожалуй, экономный вид получения нужных заготовок. Однако следует учесть то, что после литья в песок потребуется проведение повторной обработки поверхности, так как ее качество не радует.
В условиях производства маленьких партий деталей есть смысл подумать о литье в кокиль. Но в данном случае препятствием может стать большая цена оснастки.

Центробежное литье

Результатом постоянного совершенствования литейных технологий стало возникновение машин для выполнения центробежного литья. Принцип данного способа получения отливок прост – расплав подается в формы, крутящиеся вокруг собственной оси, под влиянием центробежной силы его «размазывает» по форме и через заблаговременно установленное время будет сформирована готовое изделие. Эта технология позволяет выплавлять изделия без воздушных пузырьков.

Есть машины вертикального и горизонтального действия. Их используют для получения отливок с большим размером. Применение оборудования подобного класса резонно с точки зрения экономики при организации массового производства.

Такая технология дает возможность получать полые отливки, при этом нет надобности в применении дополнительных устройств, к примеру, стержней. Отливка, полученная по подобной технологии, имеет плотную и мелкозернистую структуру материала.
Одновременно с тем оборудование для выполнения работ по такой технологии дорого стоит. Более того, в силу ряда причин, например, из-за небольшой податливости формы, возможно, возникновение недостатков в виде трещин.

Литье под давлением

Литье под давлением цинковых сплавов основано на другом принципе – расплав подается в форму под влиянием давления от 7 до 700 МПа.

Его уровень зависит от состава сплава и параметров будущей детали. На существующем оборудовании, возможно, изготовление деталей весом от нескольких грамм до десятков килограмм.
Плюсы и минусы технологии литья
Из большинства литьевых технологий для работы с цинковым сплавами используют следующие

Литье в кокиль

Гарантирует получение заготовок с хорошим качеством поверхности, в основном, подобные детали не нуждаются в операциях по обработке механическим путем. Но, кокиль, обладает большой стоимостью ввиду высокой трудоемкости его получения.

Большая скорость охлаждения приводит к тому, что уменьшается текучесть расплава и это приведет к возникновению различного рода недостатков. Практичное отсутствие газопроницаемости формы приводит к тому, что газы, образовывающиеся в процессе литья, остаются в заготовке.
Литье цинковых сплавов под давлением дает возможность получать непростые изделия с минимизированными размерами стенок. Качество получаемой продукции дает возможность избежать последующей мехобработки. Такое литье выделяет уровень продуктивности.Одновременно с тем для его обеспечения требуется элитное оснащение. По мимо этого, есть ограничения на размеры и габариты отливаемых деталей.

Использование цинковых сплавов

Порядка 30% от мирового объема производства цинка и его сплава используют для нужд полиграфии и производства антифрикционных сплавов. Более того, цинк используют для легирования сплавов из отдельных цветных металлов.

Одна из основных статьей расхода цинка и его сплавов – это нанесение покрытия для защиты на металлы.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.