Hassas Parçalar için Çinko Basınçlı Döküm Tasarım Kılavuzları

Çinko döküm, karmaşık ve yüksek hassasiyetli parçalar oluşturmak için çinko alaşımlı erimiş maddenin özel olarak tasarlanmış bir kalıba yüksek basınçla enjekte edilmesini gerektiren esnek bir üretim yöntemidir. Böyle bir yaklaşım özellikle hassas parçalar için uygundur, çünkü çinko yüksek akışkanlığa, düşük erime noktasına sahiptir ve çok fazla işlem sonrası olmadan sıkı toleranslara göre işlenebilir.

Zamak basınçlı döküm otomotiv, elektronik, tüketim malları ve tıbbi cihazlar gibi sektörlerde konektörler, dişliler, muhafazalar ve boyutsal toleranslar ve uzun ömür gerektiren karmaşık mekanizmalar dahil olmak üzere parçalar için kullanılır.

Çoğu çinko alaşımı, hızlı döngü süreleri ve istikrarlı bir kalite sağlayan sıcak hazne makineleri kullanılarak işlenir. Doğru parçalar, çinkonun ince duvarlar, karmaşık geometriler ve net şekilli parçalar üretme kabiliyetinden faydalanarak malzeme israfını ve montaj süresini azaltır.

Bununla birlikte, belirli tasarım kurallarına uyulduğunda ve malzeme özellikleri, şekil, form ve işleme parametreleri dikkate alındığında yüksek başarı oranları elde edilir. Bu kurallar hataların azaltılmasına, üretilebilirliğin geliştirilmesine ve hassasiyetin artırılmasına yardımcı olur.

Bu makale, mühendislerin çinko döküm hassas parçalar tasarlamasına yardımcı olmak için kuruluşlar tarafından belirlenen endüstri standartları tarafından desteklenen başlıca yönergeleri tanımlamaktadır.

Hassas Parçaların Çinko Basınçlı Dökümünün Avantajları

Kullanımı çi̇nko döküm hassas uygulamalar için en iyi malzemelerden biri haline getiren çeşitli avantajlar sunar.

• İlk olarak, optimize edilmiş tasarımlarda mümkün olan sıfır nokta yüz yirmi beş (0,025 mm) veya -0,001 inç (0,025 mm) kadar yakın toleranslarla en iyi boyutsal doğruluğu sunar.
• Bu hassasiyet, çinkonun düşük büzülme ve yüksek akışkanlığından kaynaklanmaktadır, öyle ki erimiş metal karmaşık bir kalıp boşluğuna dökülebilir ve katılaşmak için kalıptan ayrılmadan doldurulabilir.
• İkinci olarak çinko, minyatürde minimum 0,025 inç (0,635 mm) kalınlığında ve gelişmiş yüzey kalitesi için genellikle 0,040 inç (1,016 mm) kalınlığında ince duvarlı döküme izin verir.
• Bu sayede ağırlık ve malzeme maliyetlerinden tasarruf edilirken, elektronik muhafazalar ve otomotiv sensörleri gibi hafif hassas parçalarda kullanım için yeterince güçlüdür.
• Üçüncüsü, süreç karmaşık geometrilerin yanı sıra genellikle tekrar işlenmesi gerekmeyen alt kesimler, dişler ve entegre özellikleri de destekler.
• Çinkonun sünekliği ve darbe direnci, parçaların mekanik gerilimlere maruz kalmamasını sağlar ve dökülebilirliği de gözenekliliği ve yüzey kusurlarını azaltır.
• Ayrıca, çinko bileşenler korozyona karşı korunmak ve şık görünmek için kolayca kaplanabilir, boyanabilir veya cilalanabilir.
• Çinko alüminyum veya magnezyum gibi diğer metallere göre daha düşük erime noktasına (Zamak alaşımları ile yaklaşık 380-390 °C) sahiptir. Böylece kalıp aşınmasını azaltır, daha uzun takım ömrü ve yüksek hacimli partiler için daha düşük üretim maliyetleri sağlar.
• Hassas parçalar söz konusu olduğunda bu, binlerce döngü boyunca yüksek kaliteli tutarlılık anlamına gelir. Çevresel avantajlar arasında, çevre dostu üretim uygulamalarıyla uyumlu olan tam geri dönüştürülebilirlik de yer almaktadır.

Seçim Malzemesi: Çinko Alaşımları

Doğru çinko alaşımının seçilmesi hassas parçalar için önemlidir çünkü mekanik özellikleri, dökülebilirliği ve toleransları etkiler. Çinko alaşımı Zamak kalıp döküm serisi (2, 3, 5, 7) ve ZA serisi (8, 12, 27) belirli bileşimlere ve performans özelliklerine sahiptir.

• En popüler olanı Zamak 3, mukavemet, süneklik ve boyutsal kararlılığın bir kombinasyonunu sunar.
• Zamak 5 daha yüksek sertliğe ve gerilme mukavemetine sahiptir, bu da onu yük altındaki parçalar için en uygun hale getirir.
• ZA-8 daha iyi sürünme direnci sunar ve daha yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılabilir.
• ZA-27 ise daha güçlüdür ancak yüksek alüminyum içeriği nedeniyle soğuk odalarda dökülmelidir.

Aşağıdaki tablo, hassas parçaların üretiminde kullanılan çinko alaşımı türlerini özetleyecektir:

Bu özellikler, çinko alaşımlarının hassas spesifikasyonları karşılamasını ve karmaşık parçaların yüksek akışkanlık puanlarına sahip olmasını sağlamak için kullanılabilir (1-4 ölçeğinde 1-2; en iyi 1). Daha açık olmak gerekirse, üreticiler kararlılıkları ve sıkı toleranslara dayanma kabiliyetleri nedeniyle Zamak 3 veya ZA-8 gibi alaşımları seçmek isteyeceklerdir.

Temel Tasarım Yönergeleri

İyi çi̇nko döküm minimum maliyetle mukavemeti korurken akışı ve fırlatmayı kolaylaştırmak için tasarlanmıştır.

Duvar Kalınlığı

Gözeneklilik ve bozulmayı önlemek için duvar kalınlığı eşit olmalıdır. Hassas parçalar için +/-10% aralığında tutun ve iyi bir yüzey kalitesi için minimum 0,040 inç (1 mm) ve minyatür modellerde 0,020 inç (0,5 mm) kadar ince kalınlık kullanın.

Gözeneklilik olasılığını en aza indirmek için kalın kesitlerin ince kesitlere oranı 3:1'den az tutulmalıdır; tercihen yazılı küre çapı oranları 6:1'i geçmemelidir.

Duvarların kalınlaştırılması akışı artırır ancak döngü süresini ve tüketimi yükseltir. Yutaktan uzak mesafelerde minimum kalınlık değişir: 50 mm'den az alanlarda 0,5 mm'nin altında, 200 mm'de 2 mm'ye kadar.

Tasarımları kontrol etmek için farklı simülasyonlar kullanılabilir. Çinko dökümde, seçilen konumlarda minimum 0,025 inç (0,635 mm), ancak en iyi döküm konumlarında 0,040 inç (1,016 mm) belirtin.

Taslak Açıları

Çekim açıları parçaların dışarı atılmasına yardımcı olur ve kalıbın hasar görmesini önler. Çinko için minimum çekim açıları dış yüzeylerde 0,5° -1, iç yüzeylerde 1- -1 ve yuvarlak deliklerde 0,1° -1'dir. Hareketli parçalar (kalıp elemanları) kullanan kısa özellikler sıfır olarak basılabilir, ancak daha pahalıdır.

Kaburgalar için, büzülmeye paralel olmadığında 5-10 koniklik kullanılır. Farklı standartlar taslak hesaplamaları vermektedir: standart toleranslar iç duvarlar için 50 (1 inç derinlikte taslak açısı yaklaşık 1,9 derece) ve dış duvarlar için 100'dür. Ayrıca 60 ve 120 sabit çekime izin veren hassas toleranslar da vardır.

Filetolar ve Yarıçaplar

Keskin kenarlar gerilim yoğunlaşmalarına ve kalıp erozyonuna yol açtığından, filetolar ve yarıçaplar her zaman eklenmelidir. Minimum iç fileto yarıçapı 0,016 inç (0,4 mm) ve dış 0,031 inçtir (0,8 mm). Daha büyük boyuttaki yarıçaplar (0,063 inç veya 1,6 mm'ye kadar) akışı ve mukavemeti artırır.

Minimum yarıçap kullanılmalıdır (çıkıntılar ve nervürler için 0,060 inç (1,5 mm)). Yüksek gerilimde yarıçap 1 mm'den az olmamalıdır; standartlar filetolarda ±0,08/±0,04 inç (±2/±1 mm) önermektedir. Bu, parçanın ömrünü uzatır ve çatlamayı azaltır.

Kaburgalar ve Patronlar

Nervürler hacim eklemeden takviyeyi artırır. Sığ, yuvarlak nervürler oluşturun (yükseklik/kalınlık oranı en fazla 3:1) ve bozulmamaları için eşit aralıklarla yerleştirin. Kesişme noktalarında porozite oluşmasını önlemek için nervürleri duvarlara filetolarla yapıştırın.

Montaj veya diş açmak için kullanılan çıkıntıların yüksekliği çaplarına eşit olmalıdır ve çap büyük olduğunda çıkıntılar nervürlü olmalıdır. Çıkıntılar arasında 0,25 inç (6,5 mm) mesafe bırakın. Kritik yüksekliklerin toleransları, ±0,001 inç (±0,025 mm) nervürlerin hassas tasarımlarında olduğu gibi nervürlerde bulunabilir.

Özlü Delikler ve Dişler

Çekirdeğe açılan delikler onu daha hafif hale getirir ve diş gibi unsurlara izin verir. Maksimum derinlikler yaklaşık 3 mm çap, 9 mm kör veya 24 mm açıklık; daha büyük açıklıklarda 12 mm çapa kadar. En az 0,25 inç (6 mm) çapında, küçük deliklerde L/D oranı 4:1'den fazla değildir.

Ayrılık Hattında Dikkat Edilmesi Gerekenler

En az miktarda parlama oluşturmak ve kolay düzeltmeye izin vermek için ayırma çizgisini mümkün olan en büyük bölüme yerleştirmek en iyisidir. Dikey veya karmaşık çizgilerden kaçınılmalıdır; kalıp hareket düzlemi dik açıları en iyisidir. Ayırma çizgilerindeki toleranslar, öngörülen alana göre doğrusal olanların toplamıdır.

Hassas Parçaların Toleransları

Çinko basınçlı döküm standarttan daha yüksek hassasiyet toleranslarına sahiptir ve bazen bu özel kontrollerin 65%'si gereklidir. Doğrusal toleranslar: ilk inç hassasiyeti ±0,002 inç, ekstra ±0,001'dir.

Geometrik toleranslar yanlış hizalama (0,1 mm TIR aynı yarı), düzlük (0,005 inç 3 inç ve daha az, hassasiyet) ve açısallıktan oluşur. Ayırma çizgisinin kayması: 50 inç 2 dahilinde ayırma çizgisine +0,004 inç.

Yaygın Kusurların Önlenmesi

Kötü seçilmiş kalınlıklar veya yanlış yerleştirilmiş kapılar gözenekliliğe neden olur; tek tip duvarlar ve CAE tarafından optimize edilmiş girişler ile gözenekliliği azaltın. Üniform olmayan soğutma distorsiyona neden olur, bu da taçlı yüzeylerde ve nervürlerde önlenir. Uygun taslak ve filetolar soğuk kapanma gibi yüzey kusurlarını ortadan kaldırır. Simülasyonlar konusunda kalıpçılara danışın.

İkincil Kaplamalar ve İşlemler

Çinko işlenebilir ve kolayca sonradan işlenebilir; ancak sonradan işlemeyi en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. 0,010-0,030 inç işleme stoğu ekleyin. Son işlemler kaplama (kozmetik), boyama veya anotlamadır. Üstün sınıflar döküm olarak elde edilen 32 Ra'dır.

Çinko Basınçlı Döküm Uygulamaları

Çinko basınçlı dökümler, esneklikleri ve yüksek kaliteli çalışmaları nedeniyle endüstrilerde çok popüler olmuştur.

Otomotiv Endüstrisi

Çinko döküm bileşenleri, kapı kilit muhafazaları, emniyet kemeri bileşenleri, fren sistemleri, direksiyon bileşenleri, sensör muhafazaları ve dekoratif kaplamalar dahil olmak üzere araçlarda baskındır. Bunlar diğer malzemelere kıyasla yüksek darbe direncine ve dayanıklılığa sahiptir.

Telekomünikasyon ve Elektronik

Çinko elektronikte konektörlerde, muhafazalarda, ısı alıcılarında ve EMI/RFI koruyucu bileşenlerde kullanılır. İletkenliği ve ince, ince duvarlı bileşenler üretme kabiliyeti, bilgisayarlar, akıllı telefonlar ve ağ ekipmanları için küçük ölçekli bileşenlerin üretilmesini sağlar. her elektronik endüstrisi çinko döküm ile yapılan ürünleri kullanmaktadır.

Tüketim Malları ve Donanım

Genellikle kilitlerde, musluklarda, kulplarda, sıhhi tesisat armatürlerinde, oyuncaklarda ve bina donanımlarında kullanılır. Çinko, minimum ikincil son işlem gerektiren çekici yüzeylerle tamamlanabilir. Diğer kullanım alanları arasında tıbbi ekipman, endüstriyel makine dişlileri ve braketler yer alır.

Çinko Basınçlı Dökümün Dezavantajları

Çinko basınçlı döküm çok sayıda avantaj sunar; ancak üreticilerin bu yöntemi benimsemeden önce dikkate alması gereken bazı sınırlamaları da vardır.

Boyut Kısıtlamaları

Çinko basınçlı döküm çoğunlukla küçük ve orta ölçekli parçalar için kullanılabilir. Basınçlı döküm makinelerindeki kısıtlamalar ve kalıpların boyutu nedeniyle büyük bileşenlerin üretilmesi zordur. Daha büyük bölümlerde, alternatif üretim süreçleri daha uygulanabilir ve daha ucuz olabilir.

Yüksek Başlangıç Maliyeti

Süreçte hassas takımlara ve özel kalıplara ihtiyaç duyulur. Bu, pahalı bir ilk kurulumla sonuçlanır; bu nedenle, çinko basınçlı döküm düşük hacimli üretim için ideal değildir. Ancak toplu üretim için uygun maliyetlidir.

Termal İletkenlikle İlgili Sorunlar

Çinko alaşımları yüksek oranda termal iletkendir ve bu nedenle döküm işlemi sırasında ısıyı kontrol etmek zordur. Kötü termal yönetim nedeniyle kusurlar oluşabilir ve bu nedenle iyi bir kalıp tasarımı ve soğutma sistemi gereklidir.

Sonuç

Çinko basınçlı döküm karmaşık şekillere ve dar toleranslara sahip yüksek hassasiyetli bileşenler oluşturmak için etkili bir üretim süreci olarak ortaya çıkmıştır. Yüksek akışkanlık, düşük erime noktası, yüksek boyutsal kararlılık ve iyi mekanik mukavemet gibi özel malzeme özellikleri, Çinko basınçlı dökümün hassasiyet, uzun ömürlülük ve yüzey inceliğinin büyük önem taşıdığı endüstriler için çok uygun olmasını sağlar.

Eşit et kalınlığı, yeterli çekim açısı, yuvarlatılmış filetolar, optimize edilmiş nervürler ve çıkıntılar ve ayırma çizgisinin konumu gibi uygun tasarım ilkelerinin kullanılması, üreticilerin gözeneklilik, bozulma ve parlama gibi kusurları ortadan kaldırmasına büyük ölçüde yardımcı olabilir.

Bu, aşağıdaki gibi bir çinko alaşımının dikkatlice seçilmesiyle daha da geliştirilebilir Zamak 3, Zamak 5 veya ZA-8, uygulamanın mekanik özelliklerine ve gereksinimlerine en uygun olanı.

Çinko basınçlı döküm ile elde edilebilen toleranslar, ikincil işlemeyi azaltma eğiliminde olan hassas toleranslardır, bu da daha hızlı üretim döngüleri ve daha düşük toplam harcama ile sonuçlanır. Çinko ayrıca, parçaların kolayca kaplanmasını, boyanmasını veya kaplanmasını sağlayarak korozyon direncini ve görünümünü artıran mükemmel bir sonlandırılabilirliğe sahiptir.

Genel olarak, çinko basınçlı döküm tüm bu faktörleri (hassasiyet, güç, verimlilik, maliyet etkinliği) bir araya getirir. Uygun tasarım yöntemleri ve yetenekli dökümcülerle otomotiv, elektronik, tüketim malları, tıbbi ekipman ve şirket içi endüstriler için tutarlı, yüksek kaliteli parçalar sağlayabilir.

SSS

Hassas çinko basınçlı dökümde neden çinko kullanılır?

Çinko, hassas parçalar için uygun, düşük büzülmeli, yüksek akışkanlığa sahip, sıkı toleranslı ve iyi yüzey finişli bir malzemedir.

Çinko basınçlı dökümün minimum et kalınlığı nedir?

Genellikle 0,020 inç (0,5 mm) ölçülerinde minyatür bileşenler kullanılır, ancak 0,040 inç (1,0 mm) de önerilir.

Yüksek hassasiyetli parçalarda kullanılacak en iyi çinko alaşımı hangisidir?

En yaygın olarak kullanılanı, boyutsal kararlılığa ve eşit mekanik özelliklere sahip olan Zamak 3'tür.

Çinko döküm bileşenler dişlere ve ince detaylara uygulanabilir mi?

Evet, çinko özlü delikleri, dişleri, alt kesimleri ve karmaşık tasarımları çok az işlemeyle kolayca kabul eder.

Çinko basınçlı dökümün çok sayıda üretilmesi uygun maliyetli olabilir mi?

Evet, hızlı döngü süresi, uzun kalıp ömrü, azaltılmış son işlem ve geri dönüştürülebilirlik nedeniyle çok uygun maliyetlidir.