Zinkbearbeitung:Auswahl von Legierungen und Verfahren für eine optimale Teileproduktion

Zink (Symbol:Zn) ist aufgrund seiner günstigen Materialeigenschaften wie guter Korrosionsbeständigkeit, elektrochemischer Leistung und Biokompatibilität ein nützliches Metall in der Fertigungsindustrie.

In diesem Artikel diskutieren wir die Eigenschaften von Zink und seinen Legierungen als CNC-Bearbeitungsmaterialien. Es umfasst auch die Eigenschaften von Zink, verschiedene Arten von Zinklegierungen, verschiedene Zinkbearbeitungsprozesse und eine eingehende Analyse der Bearbeitbarkeit von Zinklegierungen.

Eigenschaften und Eigenschaften von Zink

Zinkmetall ist in seiner reinen Form ein glänzend-gräuliches, sprödes chemisches Element mit begrenzten industriellen Anwendungen. Als reines Metall eignet es sich zum Verzinken anderer Metalle wie Eisen, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Zinklegierungen sind jedoch unglaublich nützlich und verfügen über eine Vielzahl wünschenswerter Eigenschaften, die sie zu einem Spitzenreiter auf der Liste der gängigen Bearbeitungsmaterialien machen. Zinklegierungen zeichnen sich durch eine gute Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohe Duktilität aus. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer Recyclingfähigkeit umweltfreundlich. Darüber hinaus ist Zink ein nicht teures und reichlich vorhandenes Metall.

Jede Zinklegierung bietet eine spezifische Mischung an Materialeigenschaften. In diesem Abschnitt werden wir einige beliebte Zinklegierungen besprechen. Zu den wichtigsten Legierungselementen für Zink gehören Kupfer, Zinn, Magnesium und Aluminium.

Zamak 3

Die Zamak-Familie der Zinklegierungen umfasst die gängigsten Zinklegierungsgrade, wobei Zamak 3 der Standard unter ihnen ist. Zamak 3 enthält 96 % hochreines Zink mit 4 % Aluminium. Darüber hinaus können bestimmte Varianten von Zamak 3 auch Spuren von Kupfer, Magnesium und Eisen enthalten.

Es bietet eine Kombination aus Duktilität, Festigkeit, Verarbeitung und Dimensionsstabilität. Diese Eigenschaften, ergänzt durch seinen Schmelzpunkt von 384 °C, machen es hervorragend gießbar. Daher ist das Gießen wohl die beliebteste industrielle Verwendung.

Darüber hinaus verfügt Zamak 3 auch über die charakteristische Korrosionsbeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit von Zinklegierungen.

Zamak 5

Zamak 5 ist eine weitere Zinklegierungssorte aus der Zamak-Gruppe. Seine Zusammensetzung enthält etwa 1 % Kupfer zusätzlich zu den 4 % Aluminium, die bei allen Zamak-Qualitäten üblich sind.

Dieser Kupferzusatz verleiht der Zinklegierung Festigkeit und Härte. Allerdings gehen diese Eigenschaften mit einer verminderten Duktilität und Maßhaltigkeit einher. Insgesamt ergibt Zamak 5 jedoch eine großartige Zinklegierung mit guter Gieß- und Bearbeitbarkeit.

ZA 8

ZA 8 ist eine Zink-Aluminium-Legierung mit 8,4 % Aluminiumanteil. Zu seinen Haupteigenschaften gehören hohe Festigkeit und Härte sowie Kriechfestigkeit, eine einzigartige Eigenschaft unter Zinklegierungssorten. Darüber hinaus unterstützt es verschiedene Oberflächenveredelungsprozesse und ist daher eine häufige Wahl für die Herstellung von Gegenständen für dekorative Zwecke.

Einer seiner Hauptvorteile ist die Kompatibilität mit Druckgussverfahren, einschließlich des Warmkammerdruckgusses. Seine Fließfähigkeit ermöglicht das Gießen komplexer Geometrien mit dünnen Merkmalen.

EZAC

EZAC ist eine innovative Zinklegierungssorte mit Aluminium- und Kupferanteilen. Es weist eine bemerkenswerte Festigkeit, Härte und Kriechleistung auf und wird oft als die beste unter den gängigen Zinklegierungssorten bezeichnet.

Aufgrund seines Schmelzpunkts und seiner Fließfähigkeit eignet es sich besonders für Druckgussanwendungen. Aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts ist es mit dem Warmkammer-Druckguss kompatibel, was seine Einsatzmöglichkeiten in mehreren Branchen erweitert.

ZA 27

ZA 27 ist eine weitere Zinklegierung mit hohem Aluminiumgehalt, mit etwa 28 % Aluminium und 2,5 % Kupfer. Es ist leicht, stark, hart und hat gute Kriecheigenschaften. Darüber hinaus hat es im Vergleich zu Zinklegierungen einen relativ hohen Schmelzpunkt, wodurch es für den Kaltkammer-Druckguss geeignet ist.

Tombak

Tombak ist in erster Linie eine Messinglegierung mit einem Zinkgehalt von etwa 5–20 %. Es ist bekannt für seine geringen Kosten, seine Formbarkeit und sein glänzendes Aussehen. Abhängig von der Zusammensetzung anderer Legierungselemente (Zinn, Kupfer, Blei usw.) kann es unterschiedliche Färbungen annehmen.

Aufgrund seines goldenen Aussehens ist es eine beliebte Wahl für die Herstellung von Produkten mit Zierwert wie Medaillen, Ziergegenständen und Knöpfen.

Bearbeitbarkeit von Zinklegierungen

Zinklegierungen sind im Allgemeinen leicht zu bearbeiten und verursachen keine großen Probleme. Allerdings weisen sie, wie jedes Material, spezifische Verhaltensweisen auf, die bestimmte Überlegungen und Anpassungen durch Maschinisten erfordern, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Einige Kernaspekte der Bearbeitbarkeit von Zink werden im Folgenden erörtert.

Gummiartiges Verhalten

Zink erwärmt sich bei der Bearbeitung schnell. Die mit dem Temperaturanstieg einhergehende thermische Erweichung kann zu einer „Gummigkeit“ des Materials führen. Dies bedeutet, dass die Zinklegierung dazu neigt, an der Schneidkante des Werkzeugs zu haften, was den Werkzeugverschleiß erhöht und die Schneidleistung verschlechtert.

Niedriger Schmelzpunkt

Ein ähnliches temperaturbedingtes Problem besteht darin, dass die thermische Entfestigung manchmal dazu führen kann, dass Maschinisten keinen aggressiven Bearbeitungsansatz verfolgen. Beispielsweise sind sehr hohe Vorschübe aufgrund übermäßiger Materialscherung möglicherweise nicht möglich.

Brüchigkeit

Obwohl sie von Natur aus duktil sind, kann das spröde Verhalten einiger Legierungssorten mit hohem Aluminiumgehalt zu Absplitterungsproblemen führen.

Sicherheitsrisiken

Während bei der Zinkbearbeitung kurze, handhabbare Späne entstehen, kann bei der Feinbearbeitung oder beim Schleifen Staub entstehen, der nicht eingeatmet werden sollte. Daher wird empfohlen, bei der Durchführung solcher Arbeiten für eine ausreichende Belüftung zu sorgen.

Verschiedene Bearbeitungsverfahren für Zinklegierungen

Zinklegierungen sind ein gängiges Material in Maschinenwerkstätten. Sie sind mit einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen kompatibel, von denen einige im Folgenden kurz erläutert werden.

Fräsen

Das Fräsen ist das am weitesten verbreitete Bearbeitungsverfahren für die Zinkbearbeitung. Mit erweiterten Funktionen wie der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist es ein erstklassiges Verfahren zur Herstellung unregelmäßiger, prismatischer Formen.

Drehen

Das Drehen ist hilfreich bei der Bearbeitung zylinderförmiger Objekte auf Drehmaschinen. Moderne Drehmaschinen bieten Mehrachsenfähigkeiten mit hoher Genauigkeit, einschließlich Dreh-Fräs-Operationen. Das Drehen von Zink ist wie das Fräsen einfach, es kann jedoch zu Problemen mit der Erweichung (Gummiigkeit) des Materials kommen.

Bohren

Bohren ist der Standardprozess zur Herstellung von Löchern, bei dem Bohrer mit verschiedenen Längen-Radius-Verhältnissen und spiralförmigen Nuten verwendet werden. Das Bohren von Zinklegierungen erfolgt besser mit Flutkühlung und geschärften Bohrern, um den Wärmestau in der Schneidzone zu minimieren. Ansonsten können Zinklegierungen mit großzügigen Schnittparametern bearbeitet werden, was ein hohes Zeitspanvolumen ermöglicht.

Druckguss

Druckguss ist ein äußerst effizientes und beliebtes Herstellungsverfahren zur Herstellung von Zinkkomponenten mit komplizierten Formen und engen Toleranzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bearbeitungsprozessen werden beim Druckguss Formen oder Gesenke verwendet, um das gewünschte Teil herzustellen.

Elektroerosionsbearbeitung (EDM)

EDM ist kein klassischer Bearbeitungsvorgang, aber dennoch eine sehr nützliche und gängige Methode zur Herstellung prismatischer Teile in Maschinenwerkstätten. Die gute elektrische Leitfähigkeit von Zink macht es zu einem EDM-kompatiblen Material.

Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit von Zinkteilen

Zinklegierungen sind mit einer Reihe von Oberflächenveredelungsmethoden kompatibel, darunter:

• Galvanisieren :Zinklegierungen unterstützen die Galvanisierung mit Materialien wie Nickel und Kobalt, um spezifische Oberflächengüten, Eigenschaften und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.
• Chromat-Konversionsbeschichtung :Die Chromat-Konversionsbeschichtung verbessert das ästhetische Aussehen und die Korrosionsbeständigkeit von Zinklegierungen. Darüber hinaus ist es in verschiedenen Farben erhältlich.
• Pulverbeschichtung :Die Pulverbeschichtung verleiht der Oberfläche ein raueres Aussehen und macht sie widerstandsfähig gegen abrasive Einwirkungen wie Absplittern und Kratzer.
• Eloxieren :Durch Eloxieren entsteht eine dünne, schützende Oxidschicht auf der Oberfläche der Zinklegierung, die die Korrosionsbeständigkeit verbessert.
• Malerei :Zinklegierungen sind mit Farben kompatibel, sodass Benutzer jede gewünschte Farbe erhalten können.

Tipps und Tricks zur Bearbeitung von Zinklegierungen

In den vorherigen Abschnitten haben wir festgestellt, dass die Bearbeitbarkeit von Zinklegierungen hoch ist. Sie sind nicht so schwierig zu handhaben wie andere Materialien, beispielsweise die Bearbeitung von Titan. Es gibt jedoch auch einige Expertenlösungen, um die Bearbeitungsprozesse von Zinklegierungen zu optimieren.

Bevorzugen Sie bearbeitbare Zinklegierungen

Das ist zwar selbstverständlich, kann aber auch leicht übersehen werden. Wenn Sie die Wahl zwischen mehreren Zinklegierungen haben, entscheiden Sie sich für diejenige, die für Ihre Maschinisten einfacher zu handhaben ist, z. B. Zamak 3 oder Zamak 5. Das wird sich in Bezug auf Maßgenauigkeit und Zeitersparnis auszahlen.

Scharfe Schneidwerkzeuge

Um die Gummiigkeit von Zinklegierungen zu bekämpfen und das Fortschreiten des Werkzeugverschleißes zu minimieren, sind schärfere Schneidwerkzeuge vorzuziehen. Sie üben konzentrierte Schnittkräfte aus und minimieren den Pflugeffekt. Dadurch entstehen kurze Späne, die abfliegen und nicht am Werkzeug haften bleiben.

Gehen Sie großzügig mit dem Kühlmittel um

Die thermische Erweichung ist ein großes Problem bei der Zinkbearbeitung. Daher trägt eine ausreichende Kühlmittelzufuhr dazu bei, die Reibung zu minimieren und die Temperaturen unter Kontrolle zu halten, was wiederum die Oberflächengüte und die Spanproduktion verbessert. Darüber hinaus sollte wasserbasiertes Kühlmittel Ihre bevorzugte Wahl sein.

Mäßige bis hohe Schnittgeschwindigkeiten

Wenn sich die Zinklegierung schnell erwärmt, erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit leicht, um die Schnitttemperaturen zu senken. Dies verkürzt die Kontaktdauer zwischen Werkzeug und Material und führt zu einer höheren Wärmeableitung durch die Späne.

Hartmetall-/HSS-Werkzeuge

Zinklegierungen können zu übermäßigem Werkzeugverschleiß oder thermischen Verformungen führen. Daher ist Hartmetall aufgrund seiner guten Verschleißfestigkeit und thermischen Stabilität eine gute Wahl. Für leichtere Arbeiten funktioniert HSS auch recht gut mit Zinklegierungssorten.

Anwendungen von Zinkteilen

Nachdem wir nun die Bearbeitbarkeitsaspekte von Zinklegierungen verstanden haben, ist es an der Zeit, einige Anwendungen von bearbeiteten Zinkteilen zu besprechen. Nachfolgend finden Sie eine kurze Liste der Zinklegierungsteile.

• Automobilkomponenten :Automobilunternehmen verwenden Zinklegierungen zur Herstellung von Motorblockkomponenten, Halterungen, Dekorationsartikeln usw.
• Elektronische Gehäuse :Die gute elektrische und thermische Leitfähigkeit von Zinklegierungen macht sie ideal für die Herstellung von Gehäusen und Kühlkörpern für elektronische Geräte.
• Medizinische Instrumente :Die Biokompatibilität von Zinklegierungen macht sie zu einem günstigen Material für einige medizinische Instrumente.
• Hardware :Zinklegierungen sind eine beliebte Wahl für Befestigungselemente wie Schrauben, Muttern und Bolzen für Anwendungen mit geringen Auswirkungen wie Haushaltsgeräte und Armaturen. Sie bieten ausreichend Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ästhetische Oberflächenveredelungsoptionen für solche Anwendungen.
• Konsumgüter :Zinklegierungen sind aufgrund ihrer geringen Kosten und ihres dekorativen Aussehens auch eine beliebte Wahl für Konsumgüter wie Reißverschlüsse, Scharniere und Schmuck.

Start der Zinkbearbeitung bei WayKen

WayKen ist ein Schnellfertigungsunternehmen, das professionelle Metallbearbeitungsdienstleistungen, einschließlich Zinkbearbeitung, anbietet. Unsere hochmoderne Produktionsanlage und unser professionelles Team sind bestens gerüstet, um Zinklegierungsteile mit hohen Präzisions- und Toleranzstandards herzustellen.

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Schlussfolgerungen

Zinklegierungen gehören sicherlich zu den wichtigsten Materialgruppen in der Zerspanungsindustrie mit einer Vielzahl an Güten, Verfahren und Anwendungen. Ihre vorteilhaften Eigenschaften und ihre gute Bearbeitbarkeit machen sie perfekt für den Einsatz in Maschinenwerkstätten.