Tlakové lití zinku vs. tlakové lití hliníku: Výhody a nevýhody

Tlakové lití je také životaschopným a všestranným procesem ve výrobním odvětví pro výrobu vysoce přesných kovových výrobků. Mezi nejběžnější slitiny pro tlakové lití patří hliník a zinek. Předpokládejme, že se zabýváte výrobou výrobku, inženýrskou činností nebo vyhledáváním složek, musíte si uvědomit rozdíl mezi tlakovým litím zinku a hliníku.

Příručka pomůže výrobcům vybrat nejvhodnější slitinu pro jejich projekt, ať už se jedná o automobilové díly, elektroniku nebo spotřební zboží. Tlakové lití je proces lití horkého roztaveného kovu do formy pod vysokým tlakem za účelem výroby složitých tvarů s vysokou úrovní povrchové úpravy. Jak zinek, tak tlakové lití hliníku mají své přednosti i nedostatky.

Poskytneme vám také podrobné srovnání, tabulkový, zrychlený přehled a odborné komentáře, které vám pomohou učinit informované rozhodnutí. Na konci budete jasně chápat rozdíly mezi tlakové lití zinku a tlakové lití hliníku, a kdy je použít. Prozkoumejme klíčové faktory.

Co je tlakové lití? Stručný přehled

Před porovnáním zinkového a hliníkového tlakového lití je nezbytné porozumět procesu tlakového lití. Tlakové lití je proces vtlačování roztaveného kovu do dutiny formy pod vysokým tlakem (1 000 až 20 000 psi). Z kalené ocelové formy nebo matrice lze obvykle vyrobit tisíce podobných dílů s přísnými tolerancemi.

Typy tlakového lití

Tlakové lití za tepla

 Používá se u kovů s nízkým bodem tání, jako je zinek. Vstřikovací systém se ponoří do roztaveného kovu.

Tlakové lití za studena

Nejlepší je, když má kov vyšší teplotu tání, například hliník. Vkládání roztaveného kovu do komory se provádí proto, aby se zabránilo poškození stroje.

Je preferován pro svou rychlost, přesnost a schopnost vytvářet složité návrhy bez rozsáhlého následného zpracování. Na tomto místě porovnáme dvě hvězdicové slitiny: zinek a hliník.

Základní vlastnosti zinkového a hliníkového tlakového lití

Rozhodování mezi zinkovým a hliníkovým tlakovým litím se často omezuje na vlastnosti materiálu. Zinek (a je běžně legován jako Zamak) a hliník (např. ADC12 nebo A380) nemají stejnou pevnost, hmotnost, odolnost proti korozi atd.

Pevnost a odolnost

Slitiny zinku mají údajně velkou rázovou houževnatost a tažnost. Odolávají značnému namáhání, aniž by se zlomily, a jsou tak vhodné pro součásti, které je třeba po odlití ohýbat nebo tvarovat. Slitiny hliníku, na druhou stranu vynikají pevností v tahu a tvrdostí, zejména v konstrukcích.

Hmotnost a hustota

V porovnání se zinkem, který má hustotu 6,6 g/cm 3, je hliník lehčí (d = 2,7 g/cm 3). To přispívá k používání hliníku v průmyslových odvětvích, která vyžadují nízkou hmotnost, například v leteckém průmyslu.

Bod tání a slévatelnost

Zinek se taví při teplotě přibližně 380-390 °C, což umožňuje rychlejší provoz strojů s horkou komorou. Hliník se taví pouze při 660 °C, což znamená procesy ve studené komoře, které mohou zpomalit výrobu, ale umožňují tenčí stěny.

Odolnost proti korozi

Oba typy mají dobrou odolnost, avšak hliník je v náročných podmínkách odolnější, protože přirozeně vytváří ochranný oxidový povlak. Venkovní použití zinku vyžaduje nátěr.

Výhody zinkového tlakového lití

Univerzálnost zinkového tlakového lití z něj činí spolehlivou volbu již více než sto let. Proto si ho výrobci oblíbili:

Vynikající rozměrová přesnost

Zinek zůstává neporušený s tloušťkou 0,05 mm nebo menší, což eliminuje potřebu sekundárního obrábění. Výrobce může dosáhnout extrémní rozměrové přesnosti pomocí formy pro tlakové lití zinku.

Vysoká povrchová úprava

Samotná surovina má vysoce kvalitní povrchovou úpravu. Díly jsou čisté a často nevyžadují další leštění před pokovením nebo lakováním.

Prodloužená životnost nástrojů

Zinek se snadno taví, takže se zápustky méně opotřebovávají, což vede k nižším dlouhodobým nákladům na nástroje. Výrobky jsou odolné proti korozi a opotřebení, což vede k delší životnosti.

Rychlost výroby

Roztavený materiál ztuhne během 15-30 sekund. Díky tomu je zinkové tlakové lití vhodné pro velkosériovou výrobu. Velký průmysl jej využívá ke zlepšení a zvýšení výroby.

Cenově dostupné pro malé komponenty

Zinek je ideální pro složité malé díly, jako jsou zámky, ozubená kola a kování. U aplikací citlivých na hmotnost však může být zinek méně žádoucí kvůli své větší hustotě. Příklady standardních slitin: Zamak 3 (univerzální použití) a Zamak 5 (vyšší pevnost).

Aplikace

V jiných průmyslových odvětvích, například v automobilovém průmyslu, se zinek používá v klikách dveří a držácích. V případě elektroniky se upřednostňuje ve spojení, protože dokáže odstínit elektromagnetické rušení.

Výhody tlakového lití hliníku

U větších a konstrukčních dílů vede tlakové lití hliníku. Mezi jeho výhody patří:

Lehké a pevné

Hliníkové součásti mohou snížit celkovou hmotnost výrobku o 50 % ve srovnání s ocelí nebo zinkem. Hliník je lehký, ale pevný. Proto je hliníkové tlakové lití ideální pro výrobu výrobků vhodných pro aplikace s vysokou pevností.  

Vynikající odolnost proti korozi

Ve většině případů nepotřebuje další nátěr, což šetří čas i peníze. Výrobky z hliníkového tlakového lití mají delší životnost a zůstávají neporušené.

Dobrá tepelná a elektrická vodivost

Schopnost hliníku vést elektřinu a teplo z něj činí ideální materiál pro širokou škálu aplikací. Je ideální pro použití v chladičích, blocích motorů a elektrických skříních.

Recyklovatelnost

Proces tlakového lití hliníku je nejlepší díky své vysoké recyklovatelnosti - 100 % recyklace hliníku v souladu s trendy udržitelné výroby.

Schopnost tenkých stěn

Při tlakovém lití hliníku lze vyrobit stěny tenké až 0,5 mm, což umožňuje vytvářet složité konstrukce.

Nevýhody

• Hliník je méně nákladově efektivní a náročnější na obrábění.
• Pro slitiny, jako je A380, je klíčová slévatelnost a rovnováha pevnosti.
• Hliník se používá v rámech a kování v leteckém průmyslu.
• Používá se pro lehkou odolnost v pouzdrech notebooků ve spotřební elektronice.

Rozpory a nevýhody

Žádný materiál není dokonalý. V případě zinkového tlakového lití ve srovnání s hliníkovým tlakovým litím jsou to tyto nevýhody:

Omezení zinkového tlakového lití

• Zinek je těžší a má nižší teplotu tání.
• Nelze jej tedy používat při vysokých teplotách.
• Při trvalém zatížení dochází k jeho tečení nebo deformaci.

Omezení při tlakovém lití hliníku

• Pórovitost je nebezpečná; je křehká a složitěji se taví.
• Proto je k jeho výrobě zapotřebí více energie, což ho prodražuje.
• Ovlivňují je faktory prostředí.
• Těžba zinku je sice náročná a výroba hliníku vypouští více CO2, ale recyklace je eliminuje.

Srovnání nákladů: Zinkové tlakové lití vs. hliníkové tlakové lití

Významným faktorem v porovnání zinkové matrice a tlakové lití hliníku jsou náklady. Suroviny jsou obvykle levnější, například zinek (2-3/kg) ve srovnání s hliníkem (2-4/kg), ale nástroje a výroba jsou odlišné.

Náklady na nástroje

Zinkové matrice mají delší životnost (až 1 milion výstřelů) a stojí $5 000-50 000. Podobné, ale rychleji se opotřebovávající jsou hliníkové matrice (100 000-500 000 výstřelů).

Výrobní náklady

Zinek má kratší cykly a minimalizuje náklady na jeden díl při vysokých objemech. Cena hliníku se může zvýšit o 20-30 % v důsledku vyšších nákladů na energii.

Celkové úspory

Zinek převažuje u malých šarží (méně než 10 000 dílů). Trvanlivost hliníku se projevuje u velkých, lehkých dílů.

Aplikace: Kde každý z nich zazáří

Volba mezi tlakovým litím zinku a tlakovým litím hliníku závisí na konečném použití.

Aplikace tlakového lití zinku

Použití tlakové lití zinku v různých odvětvích je následující:

• V automobilovém průmyslu se zinkové odlitky používají k výrobě karburátorů a palivových čerpadel.
• V elektrotechnickém průmyslu se zinkové odlitky používají pro montážní a spínací aplikace.
• Výrobci železářského zboží ji používají k výrobě zámků a pantů.
• Povrchová úprava zinkového tlakového odlitku zvyšuje jeho estetický vzhled. Tyto výrobky lze použít v dekorativních výrobcích.

Aplikace tlakového lití hliníku

Různá odvětví používají tlakové lití hliníku jako primární výrobní proces pro výrobu produktů.

• Hliníkové tlakové lití je ideální pro výrobu převodových skříní a bloků motorů v automobilovém průmyslu.
• Z hliníkových tlakových odlitků se vyrábějí různé komponenty v leteckém průmyslu.
• Pouzdra LED a počítačové komponenty v elektronice se vyrábějí tlakovým litím hliníku.
• Tímto procesem vznikají čerpadla a ventily.
• Pevnost hliníku je vhodná pro nesení zatížení.
• Pouzdra baterií v elektromobilech se kvůli snížení hmotnosti vyrábějí z hliníku a miniaturní konektory se vyrábějí ze zinku.

Rozdíly ve výrobním procesu

Výroba zinkových odlitků vs. hliníkových odlitků pod tlakem se mírně liší:

• Příprava: Obojí začíná tavením slitiny.
• Injekce: Horká komora se používá u zinku, studená komora u hliníku.
• Chlazení a vysouvání: Zinek se ochlazuje rychleji.
• Obě povrchové úpravy však lze opracovat, přičemž zinek je jednodušší.

Kontrola kvality zahrnuje kontrolu pórovitosti (zachycení plynu) a kontrakce. Komplexní procesy, jako je vakuové lití, minimalizují vady hliníku.

Následné zpracování a povrchová úprava povrchů

Funkčnost a styl jsou vylepšeny následným zpracováním.

• Na adrese povrchová úprava zinkových odlitků, vynikající povrchové úpravy zrcadla (chrom, nikl) se dosáhne galvanickým pokovením. Práškové lakování je standardem.
• Zatímco v tlakové lití hliníku, barvy a ochrany se dosahuje eloxováním, estetiky lakováním.

Udržitelnost a environmentální management

V současné výrobě hraje udržitelnost významnou roli. Vliv zinkového a hliníkového tlakového lití na životní prostředí se liší.

• Zinkové tlakové lití: Zinek je nejen plně recyklovatelný, ale také se z něj získávají těžké kovy. Energie na tavení je nižší.
• Hliníkové tlakové lití: Při recyklaci se však spotřebuje 95 procent energie. Je recyklovatelný donekonečna.
• Obě jsou v souladu s normami RoHS. Používejte dodavatele certifikované podle normy ISO 14001 pro postupy šetrné k životnímu prostředí.

Co je lepší: Zinek nebo hliník? Rozhodovací rámec

Chcete-li se rozhodnout pro tlakové lití zinku nebo hliníku, zeptejte se:

• Je hmotnost prioritou? Výrobce musí zvolit hliník.
• Je požadována vysoká pevnost malých dílů? Nejlepším řešením je zinkové tlakové lití.
• Rozpočtová omezení? Výrobce může použít zinkové tlakové lití pro nižší počáteční náklady.
• Pokud je zapotřebí vysoká teplotní tolerance, jsou ideální hliníkové tlakové odlitky.

Na stránkách výrobci tlakových odlitků musí:

• Zadejte potřeby dílu (velikost a pevnost)
• Vyhodnocení objemu výroby
• Zohlednění faktorů prostředí
• Získání vzorků od výrobců
• Porovnání nabídek

Po posouzení všech těchto faktorů může kupující učinit informované rozhodnutí. Použití zinkového nebo hliníkového tlakového lití je zcela specifické pro danou aplikaci. Použití výrobku závisí na výběru obou materiálů.

Nejlepší výrobci zinkových a hliníkových tlakových odlitků

Čína má vedoucí postavení v oblasti tlakového lití. Mezi přední společnosti patří:

• GC Precision Mold Co., Ltd.: Slitiny se specializují jak na.
• Tlakové odlitky Čína: Poskytuje zinek a hliník.
• TheDiecasting.com: Specializuje se na zakázkové práce.

Podívejte se na certifikaci kvality IATF 16949 v automobilovém průmyslu.

Budoucí trendy v tlakovém lití

V odvětví dochází ke změně:

• Slitinové inovace: Slitiny zinku a hliníku.
• Robotizace: Umělá inteligence v detekci vad.
• Udržitelnost: Maziva vyrobená z bioproduktů.
• Elektromobily mohou do roku 2030 zvýšit poptávku po hliníku o 20 %.

Závěr

Tlakové lití zinku a hliníkové tlakové lití mají jasné výhody a nevýhody. Zinek se nejlépe uplatní u malých, složitých dílů, které jsou velmi přesné, mají jemnou povrchovou úpravu a lze je vyrobit rychle a s nízkými náklady. Je efektivní ve značných objemech výroby, kde je nejdůležitější těsnost.

Hliník je zase vhodnější pro lehké a konstrukční aplikace a také pro aplikace při vysokých teplotách. Díky poměru hmotnosti a pevnosti, odolnosti proti korozi a recyklovatelnosti se stal preferovaným materiálem v automobilovém, leteckém a elektronickém průmyslu.

Správná volba závisí na velikosti dílu, zatížení, pracovních podmínkách, výrobním výkonu a rozpočtu. Kritické zhodnocení těchto parametrů umožní výrobním podnikům vybrat slitinu, která dlouhodobě poskytuje ideální výkon, náklady a spolehlivost.