Κράμα ψευδαργύρου: στη σύγχρονη μεταποιητική βιομηχανία

Τα κράματα ψευδαργύρου χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη μεταποίηση, επειδή είναι εξαιρετικά ευέλικτα μεταλλικά υλικά. Με γνώμονα την εκτεταμένη και γνωστή αντοχή στη διάβρωση, την εξαιρετική αντοχή καθώς και την οικονομική αποδοτικότητα των κραμάτων ψευδαργύρου μέχρι και τις χαμηλότερες επιλεγμένες σειρές χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, οι κατασκευές, τα ηλεκτρονικά και τα καταναλωτικά αγαθά. Ως αποτέλεσμα, τα κράματα αυτά προσφέρουν εξαιρετικό συνδυασμό ανθεκτικότητας, ευελιξίας και υψηλής ακρίβειας στην κατασκευή, καθιστώντας τα περιζήτητα για τους μηχανικούς και τους κατασκευαστές παγκοσμίως.

Μία από τις καλύτερες ιδιότητες του κράματος ψευδαργύρου είναι η εύκολη χύτευση σε πολύπλοκα σχήματα, όπως η χύτευση μέσω χύτευσης με μήτρα. Είναι, επομένως, το ιδανικό υλικό για τα εξαιρετικά λεπτομερή βιομηχανικά και εμπορικά εξαρτήματα. Ο ψευδάργυρος, επίσης, μπορεί να συνδυαστεί με άλλα μέταλλα όπως το αλουμίνιο, το μαγνήσιο και ο χαλκός για να βελτιωθούν οι ιδιότητές του. Από αυτά, το κράμα χαλκού και ψευδαργύρου, ευρέως γνωστό ως ορείχαλκος, χρησιμοποιείται συνήθως για εφαρμογές όπου απαιτείται τόσο η αντοχή όσο και η αισθητική αξία.

Σε αυτό το άρθρο θα μελετήσουμε τις ιδιότητες, τους τύπους, τη διαδικασία κατασκευής και τις εφαρμογές του κράματος ψευδαργύρου. Στο τελευταίο μέρος, θα συγκρίνουμε επίσης τα κράματα ψευδαργύρου με άλλα μέταλλα και τις μελλοντικές τάσεις στον κλάδο. Ίσως είστε κατασκευαστής ή σχεδιαστής που αναζητά πληροφορίες σχετικά με τη σημασία του κράματος χαλκού ψευδαργύρου ή απλά κάποιος που ενδιαφέρεται να μάθει περισσότερα για το κράμα χαλκού ψευδαργύρου και το ρόλο του στον κόσμο των υλικών με βάση τον ψευδάργυρο, τότε αυτός ο οδηγός περιέχει πολλές πληροφορίες για το πώς λειτουργούν όλα.

1. Τι είναι το κράμα ψευδαργύρου;

Κράμα ψευδαργύρου σημαίνει ότι η ποσότητα μετάλλου ψευδαργύρου και άλλων μετάλλων που είναι κασσίτερος, χαλκός, αλουμίνιο και μαγνήσιο. Προκειμένου να βελτιωθούν ιδιότητες όπως η αντοχή, η ανθεκτικότητα, η χυτευσιμότητα και η αντοχή στη διάβρωση, τα στοιχεία αυτά προστίθενται στο κράμα. Το χαμηλό σημείο τήξης και οι καλύτερες μηχανικές ιδιότητες καθώς και η εύκολη κατασκευή είναι οι πρώτοι λόγοι για τους οποίους υπάρχει εντατική χρήση όλων των κραμάτων ψευδαργύρου σε όλους τους τρόπους στις περισσότερες βιομηχανίες.

Τα χυτά κράματα και τα σφυρηλατημένα κράματα είναι οι μεγάλες κατηγορίες στις οποίες μπορούν να ταξινομηθούν τα κράματα ψευδαργύρου.

• Κράμα ψευδαργύρου (χύτευση ψευδαργύρου): με καλή ρευστότητα και σταθερότητα διαστάσεων.
• Σφυρηλατημένα κράματα ψευδαργύρου: κατά την επεξεργασία τους για την παραγωγή φύλλων, ράβδων κ.λπ.

Γιατί χρησιμοποιείται ο ψευδάργυρος στα κράματα;

Ο καθαρός ψευδάργυρος είναι ένα μάλλον αδύναμο μέταλλο, τόσο σκληρό, που εκτός από ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές δεν παρουσιάζει μηχανική αντοχή. Ο ψευδάργυρος περιέχει υψηλής ποιότητας μηχανικές και χημικές ιδιότητες, αλλά όταν συνδυάζεται με άλλα μέταλλα, αποκτά καλύτερα χαρακτηριστικά, γεγονός που τον καθιστά προτιμότερο για διάφορες εφαρμογές. Το μέταλλο κράμα ψευδαργύρου έχει μερικά βασικά πλεονεκτήματα, όπως

• Διαθέτει επίσης βελτιωμένη αντοχή και σκληρότητα σε σύγκριση με τον καθαρό ψευδάργυρο.
• Έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση- επομένως, είναι ιδανικό για εξωτερικές ή θαλάσσιες χρήσεις.
• Παρέχει εξαιρετική χυτευσιμότητα πολύπλοκων σχημάτων με λεπτές λεπτομέρειες.
• Υψηλή αντοχή στη φθορά, αυξάνοντας τη μακροζωία του προϊόντος.
• Έχει καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα για να ενσωματωθεί σε ηλεκτρονικά συστήματα.

Κοινά στοιχεία κράματος σε κράματα ψευδαργύρου

Με τον ψευδάργυρο αναμειγνύονται διάφορα μέταλλα για να δημιουργηθούν κράματα με ειδικά χαρακτηριστικά. Ένα από τα πιο συνηθισμένα στοιχεία κράματος είναι:

Πίνακας 1 Στοιχείο κράματος και επίδραση στο κράμα ψευδαργύρου

Κράμα ψευδαργύρου έναντι καθαρού ψευδαργύρου

Ο περισσότερος καθαρός ψευδάργυρος χρησιμοποιείται για το γαλβάνισμα, το οποίο επικαλύπτει τον χάλυβα για να αποτρέψει τη σκουριά. Αντίθετα, οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των κραμάτων ψευδαργύρου βελτιώνονται και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μηχανικών εξαρτημάτων. Ο καθαρός ψευδάργυρος είναι όλκιμος, ανθεκτικός στη διάβρωση, αλλά η ανάπτυξη των κραμάτων ψευδαργύρου παράγει πλέον κράματα ψευδαργύρου που είναι ισχυρότερα, σκληρότερα και πιο ευέλικτα σε πολλές εφαρμογές.

Στη σύγχρονη μεταποίηση, τα κράματα ψευδαργύρου χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε στάδιο της διαδικασίας κατασκευής και μπορούν να προσφέρουν την ιδανική ισορροπία αντοχής, ανθεκτικότητας και οικονομικής αποδοτικότητας. Τέτοια ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά μπορούν να κατασκευαστούν μόνο με ψευδάργυρο σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία -όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο- των οποίων οι ιδιότητες είναι απαράμιλλες και, για παράδειγμα, είναι απαραίτητες για πολλές εφαρμογές όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και η βιομηχανία καταναλωτικών ηλεκτρονικών.

2. Ιδιότητες του κράματος ψευδαργύρου

Φυσικές ιδιότητες

Τα κράματα ψευδαργύρου διαθέτουν ορισμένες ειδικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες που τα καθιστούν κατάλληλα για χρήση σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές. Έχει πυκνότητα κάπου μεταξύ 6,6 και 7,1 g/cm^3 επιτρέποντάς του να έχει περίπου μεγαλύτερο βάρος από το αλουμίνιο αλλά μικρότερο από τον χάλυβα και συνδυάζοντας τη σκληρότητα του ενός με το σχετικά μικρό βάρος του άλλου. Καθώς το χαμηλό σημείο τήξης του κυμαίνεται μεταξύ 380°C - 420°C (716°F - 788°F) καθιστά εύκολη τη χύτευση και τη μορφοποίηση πολύπλοκων σχημάτων. Η ασημένια γκρίζα εμφάνιση των κραμάτων ψευδαργύρου με φωτεινή μεταλλική λάμψη είναι επίσης κράματα ψευδαργύρου σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά μπορούν να βελτιωθούν για να ενισχύσουν την αισθητική τους και την αντοχή τους στη διάβρωση με επιφανειακές επιστρώσεις ή επιμεταλλώσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα κράματα ψευδαργύρου έχουν καλή χυτευσιμότητα και χρησιμοποιούνται συχνά στη διαδικασία χύτευσης με εκμαγείο για τη χύτευση συμπαγών διαμορφωμένων εξαρτημάτων με μεγάλο αριθμό λεπτών χαρακτηριστικών.

Μηχανικές ιδιότητες

Τα κράματα ψευδαργύρου διαθέτουν υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και επίσης μέτρια ολκιμότητα, και τα καθιστούν πολύ κατάλληλα για την κατασκευή ανθεκτικών μηχανικών εξαρτημάτων. Η αντοχή σε εφελκυσμό των κραμάτων ψευδαργύρου (200 - 400 MPa) τα καθιστά κατάλληλα για χρήση σε εφαρμογές που φέρουν φορτία, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και τα βιομηχανικά μηχανήματα (π.χ. εφόσον η σύνθεση του κράματος είναι κατάλληλη). Η σκληρότητα των κραμάτων ψευδαργύρου μπορεί να κυμαίνεται από 80 - 120 BHN και οι ουσίες αυτές παρέχουν καλές αντοχές στη φθορά και την κρούση. Τα κράματα ψευδαργύρου είναι ισχυρά- αλλά έχουν μικρή ολκιμότητα, επιμήκυνση μεταξύ 2 έως 10%, με μικρό ποσοστό ευκαμψίας πριν από τη θραύση. Τα χαρακτηριστικά της χρήσης κραμάτων ψευδαργύρου για εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας, όπως γρανάζια, κλειδαριές και δομικά στηρίγματα, οφείλονται σε αυτές τις ιδιότητες.

Αντοχή στη διάβρωση και ανθεκτικότητα

Το κύριο πλεονέκτημα του κράματος ψευδαργύρου είναι ότι είναι φυσικά ανθεκτικό στη διάβρωση και θα είναι πολύ ανθεκτικό σε μια ποικιλία διαφορετικών συνθηκών. Όταν εκτίθενται στον αέρα, τα κράματα ψευδαργύρου οξειδώνονται, σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου και υποβαθμίζονται περαιτέρω. Αυτή η ιδιότητα είναι χρήσιμη όπου το μέταλλο μπορεί να εκτεθεί προς τα έξω και στη θάλασσα όπου βρίσκεται υπό την έκθεση της υγρασίας και ούτω καθεξής. Περαιτέρω αυξημένη αντοχή στη διάβρωση επιτυγχάνεται σε κατευθύνσεις όπως τα εξαρτήματα αυτοκινήτων, τα οικοδομικά υλικά και τα ηλεκτρονικά περιβλήματα με κράματα ψευδαργύρου που έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε αλουμίνιο και μαγνήσιο. Επιπλέον, τα κράματα ψευδαργύρου μπορούν να αποκτήσουν πρόσθετη προστασία έναντι περιβαλλοντικών ζημιών με επιμετάλλωση, ανοδίωση και επίστρωση σε σκόνη προκειμένου να αυξηθεί η ανθεκτικότητά τους.

Ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα

Η ηλεκτρική και η θερμική αγωγιμότητα είναι και οι δύο μέτριες στα κράματα ψευδαργύρου, τα οποία χρησιμοποιούνται επομένως σε ηλεκτρονικές εφαρμογές και εφαρμογές απαγωγής θερμότητας. Τυπικά, η θερμική τους αγωγιμότητα είναι από 113 W/m-K κατάλληλη για αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας, ιδίως σε εξαρτήματα ψυγείων, ψύκτρες, ηλεκτρονικά περιβλήματα. Αν και δεν είναι τόσο αγώγιμα όσο ο χαλκός ή το αλουμίνιο, τα κράματα ψευδαργύρου προσφέρουν αρκετή ηλεκτρική αγωγιμότητα για χρήσεις σε ηλεκτρικούς συνδέσμους, ακροδέκτες και εφαρμογές θωράκισης. Επιπλέον, επειδή ο ψευδάργυρος είναι αγωγός, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλά ηλεκτρονικά κομμάτια χωρίς σημαντική απώλεια ενέργειας λόγω της αγωγιμότητάς του.

3. Κοινοί τύποι κραμάτων ψευδαργύρου

Διάφοροι τομείς παραγωγής υιοθετούν κράματα ψευδαργύρου επειδή τα υλικά αυτά επιδεικνύουν εξαιρετική αντοχή παράλληλα με την ανθεκτικότητα και τις ιδιότητες αντοχής στη διάβρωση. Τα διάφορα κράματα ψευδαργύρου δημιουργούνται μέσω συνδυασμών μετάλλων ψευδαργύρου με στοιχεία αλουμινίου χαλκού και μαγνησίου για την παραγωγή προδιαγραφών κατάλληλων για αποκλειστικές εφαρμογές. Στην ενότητα που ακολουθεί περιγράφονται λεπτομερώς τα κύρια κράματα ψευδαργύρου μαζί με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά τους.

1. Κράματα Zamak

Τα κράματα Zamak αποτελούν την κορυφαία ομάδα κραμάτων με βάση τον ψευδάργυρο, καθώς αποτελούνται από ψευδάργυρο με αλουμίνιο, αλουμίνιο, μαγνήσιο και χαλκό. Η συντομογραφία των στοιχείων ψευδαργύρου αλουμινίου μαγνησίου και χαλκού στη γερμανική ορολογία οδήγησε στο σχηματισμό της ονομασίας ZAMAK. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τη χύτευση σε μήτρα σε κράματα Zamak επειδή εξισορροπούν τις εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες με απλές διαδικασίες κατασκευής.

Βασικά χαρακτηριστικά των κραμάτων Zamak:

Η αντοχή και η σκληρότητα των κραμάτων Zamak υπερβαίνει εκείνη των υλικών καθαρού ψευδαργύρου.

Τα κράματα Zamak παρουσιάζουν εξαιρετικές δυνατότητες ως υλικό χύτευσης για τη δημιουργία περίπλοκων σχημάτων.

Η αντοχή του στη σκουριά ενισχύεται μέσω του συνδυασμού αλουμινίου και μαγνησίου, ώστε να απολαμβάνει υψηλές επιδόσεις διάβρωσης.

Έχει επίσης χαμηλό σημείο τήξης, τοποθετώντας τους κατασκευαστές με χαμηλότερες ενεργειακές ανάγκες.

Εφαρμογές:

Η αυτοκινητοβιομηχανία ενσωματώνει τα κράματα Zamak στις διαδικασίες κατασκευής με την παραγωγή λαβών και την εφαρμογή τους σε βραχίονες και περιβλήματα.

• Ηλεκτρικά εξαρτήματα και σύνδεσμοι.
• Καταναλωτικά αγαθά (κλειδαριές θυρών, φερμουάρ και εξαρτήματα υλικού).

Δημοφιλείς βαθμοί κραμάτων Zamak:

• Η βιομηχανία μηχανικών εξαρτημάτων βασίζεται στο Zamak 2 επειδή προσφέρει την καλύτερη αντοχή και την πιο ανθεκτική σκληρότητα μεταξύ όλων των κραμάτων Zamak.
• Το Zamak 3 αντιπροσωπεύει τον πιο συχνά χρησιμοποιούμενο τύπο που χρησιμοποιείται σε γενικούς τομείς χύτευσης υπό πίεση.
• Zamak 5 - Λίγο ισχυρότερο από το Zamak 3 λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας σε χαλκό.
• Η αυξημένη ολκιμότητα μαζί με τα πλεονεκτήματα των ιδιοτήτων χύτευσης του Zamak 7 το καθιστούν κατάλληλο για την παραγωγή εξαρτημάτων με λεπτά τοιχώματα.

2. Κράματα ZA (ψευδάργυρος-αλουμίνιο)

Η αντοχή και η αντίσταση στη φθορά των κραμάτων ψευδαργύρου-αλουμινίου (ZA) φτάνει σε υψηλότερα επίπεδα από τα κράματα Zamak, επειδή περιέχουν σημαντικά περισσότερη περιεκτικότητα σε αλουμίνιο μεταξύ 5% και 27%.

Βασικά χαρακτηριστικά των κραμάτων ZA:

• Υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα από τα παραδοσιακά κράματα Zamak.
• Τα κράματα ZA επιδεικνύουν καλύτερη αντοχή στη φθορά, γεγονός που τους επιτρέπει να χειρίζονται αποτελεσματικά βαριά φορτία.
• Ενισχυμένη θερμική αγωγιμότητα, χρήσιμη για εξαρτήματα που διαχέουν θερμότητα.
• Τα κράματα αλουμινίου ZA ζυγίζουν λιγότερο από τα εξαρτήματα από χάλυβα και ορείχαλκο, οπότε προκύπτουν ελαφρύτερα εξαρτήματα.

Εφαρμογές:

• Εξαρτήματα βιομηχανικών μηχανημάτων.
• Γρανάζια και ρουλεμάν.
• Δομικά στοιχεία σε αυτοκίνητα.

Δημοφιλείς βαθμοί κραμάτων ZA:

Το κράμα ZA-8 διατηρεί καλή ολκιμότητα καθώς και ιδιότητες αντίστασης στη διάβρωση και χρησιμεύει καλά στη δημιουργία χυτών με λεπτά τοιχώματα.

• ZA-12 - Ισορροπημένη αντοχή και ανθεκτικότητα, κατάλληλο για εφαρμογές χύτευσης υπό πίεση.
• ZA-27 - Υψηλότερη αντοχή και αντίσταση στη φθορά, ιδανικό για εξαρτήματα βαρέως τύπου.

3. Ορείχαλκος (κράμα χαλκού και ψευδαργύρου)

Η αντοχή μαζί με το χρώμα και την αντίσταση στη διάβρωση του ορείχαλκου εξαρτάται από τη σύνθεση ψευδαργύρου μεταξύ 5% και 45% που καθορίζει αυτό το κράμα χαλκού και ψευδαργύρου. Ο ορείχαλκος επωφελείται από την παρουσία ψευδαργύρου επειδή βελτιώνει τόσο την εργασιμότητά του μέσω της καλύτερης κατεργασίας όσο και τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του, καθιστώντας τον έτσι πρακτικό για πολλαπλές βιομηχανικές εφαρμογές.

Βασικά χαρακτηριστικά του ορείχαλκου:

• Υψηλή αντοχή στη διάβρωση, ιδίως σε θαλάσσια περιβάλλοντα.

• Η χρυσοκίτρινη οπτική έλξη κυριαρχεί σε αυτό το υλικό για διακοσμητικούς σκοπούς.
• Το υλικό παρουσιάζει εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για την κατασκευή ηλεκτρικών συνδέσμων.
• Το υλικό παρουσιάζει εξαιρετικές ιδιότητες κατεργασίας που καθιστούν δυνατή την εύκολη διαμόρφωση και μορφοποίησή του.

Εφαρμογές:

• Οι τρομπέτες, τα σαξόφωνα και τα κόρνα μαζί με άλλα μουσικά όργανα αποτελούν εφαρμογές υλικών από ορείχαλκο.

• Εξαρτήματα και βαλβίδες υδραυλικών εγκαταστάσεων.
• Ηλεκτρικά εξαρτήματα και σύνδεσμοι.
• Κοσμήματα και διακοσμητικό υλικό.

4. Κράματα ψευδαργύρου-μαγνησίου (Zn-Mg)

Η παραγωγή κραμάτων ψευδαργύρου-μαγνησίου επικεντρώνεται στην επίτευξη αντιδιαβρωτικής προστασίας σε συνδυασμό με οφέλη από τη μείωση του βάρους. Λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους, τα κράματα αυτά αντικαθιστούν το αλουμίνιο και τον χάλυβα σε συγκεκριμένους βιομηχανικούς τομείς.

Βασικά χαρακτηριστικά των κραμάτων Zn-Mg:

• Τα κράματα αυτά επιδεικνύουν απαράμιλλη αντοχή στη διάβρωση, μέσω της οποίας αποδίδουν καλά σε δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες.
• Τα χαρακτηριστικά αποδοτικού βάρους βοηθούν τα οχήματα μεταφοράς να γίνουν πιο αποδοτικά ως προς την κατανάλωση καυσίμου λόγω της μείωσης της πυκνότητας του οχήματος.
• Τα κράματα Zn-Mg επιδεικνύουν εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής στη φθορά, οι οποίες οδηγούν σε μεγαλύτερους χρόνους λειτουργίας των μηχανικών μερών.

Εφαρμογές:

• Αεροδιαστημική και αυτοκινητοβιομηχανία.
• Θαλάσσιος εξοπλισμός και δομικά στοιχεία.
• Τα κράματα αυτά εξυπηρετούν εφαρμογές τόσο στο εσωτερικό των κτιρίων όσο και στο εξωτερικό σε περιφράξεις καθώς και σε υλικά στέγης.

4. Διαδικασίες κατασκευής κραμάτων ψευδαργύρου

Πολλοί εμπορικοί τομείς χρησιμοποιούν κράματα ψευδαργύρου λόγω του συνδυασμού ανθεκτικότητας με αστρική αντοχή στη διάβρωση και της φυσικής υπεροχής της χύτευσης. Τα κράματα ψευδαργύρου αναπτύσσουν τα μηχανικά τους χαρακτηριστικά και τη δυνατότητα εξυπηρέτησης και την ενδεχόμενη χρήση τους λόγω των κατασκευαστικών προσεγγίσεων που χρησιμοποιεί η βιομηχανία. Η διαδικασία πρώτων υλών με τη χρήση κράματος ψευδαργύρου οδηγεί τους κατασκευαστές να χρησιμοποιούν μια ποικιλία τεχνικών κατασκευής που ταιριάζουν στις ανάγκες παραγωγής ανάλογα με τα επίπεδα τιμών και την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και τις απαιτήσεις χρήσης του προϊόντος.

Χύτευση σε μήτρα

Η παραγωγή κραμάτων ψευδαργύρου σε μεγάλες ποσότητες εξαρτάται από τη χύτευση υπό πίεση ως κύρια διαδικασία παραγωγής. Η χαλύβδινη μήτρα περιέχει μια κοιλότητα που δέχεται λιωμένο κράμα ψευδαργύρου μέσω έγχυσης υψηλής πίεσης κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας κατασκευής. Η κοιλότητα του καλουπιού δέχεται καυτό μέταλλο το οποίο σχηματίζει γρήγορα το τελικό του σχήμα καθώς ψύχεται.

Η διαδικασία χύτευσης ακολουθεί συγκεκριμένα λειτουργικά βήματα από την αρχή έως το τέλος. Η διαδικασία κατασκευής ξεκινά με τη θέρμανση του κράματος ψευδαργύρου σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών από 380°C έως 420°C. Το εύρος υψηλής πίεσης από 1.500 έως 30.000 psi λειτουργεί κατά το στάδιο πλήρωσης της κοιλότητας της μήτρας, όταν το λιωμένο μέταλλο εισέρχεται από το ακροφύσιο. Κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης του μετάλλου το καλούπι ανοίγει για να απελευθερώσει το ολοκληρωμένο τεμάχιο που έχει εκτοξευθεί. Το υλικό flash που προκύπτει από τη διαδικασία εξαλείφεται όταν οι χειριστές το κόβουν ή το επεξεργάζονται.

Η διαδικασία χύτευσης υπό πίεση προσφέρει τρία θεμελιώδη πλεονεκτήματα που περιλαμβάνουν την αποτελεσματική κατασκευή μαζί με ακριβείς διαστάσεις και επιφανειακά φινιρίσματα κορυφαίας ποιότητας. Η διαδικασία κατασκευής επιδεικνύει εξαιρετική αποδοτικότητα κόστους για διαδικασίες κατασκευής σε μεγάλη κλίμακα. Εξαρτήματα κινητήρων και χειρολαβές και βραχίονες από τον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας μαζί με ηλεκτρονικά προϊόντα και οικιακές συσκευές χρησιμοποιούν αυτή την τεχνική παραγωγής.

Χύτευση με άμμο

Η παραγωγή εξαρτημάτων μεγάλης κλίμακας καθώς και βαρέων εξαρτημάτων από κράμα ψευδαργύρου χρησιμοποιεί τη χύτευση με άμμο ως προσιτή παραδοσιακή μέθοδο. Όταν η άμμος προετοιμασμένη με συνδετικό υλικό δημιουργεί το σχήμα του καλουπιού οι παραγωγοί το χρησιμοποιούν για να συγκρατήσουν το λιωμένο κράμα ψευδαργύρου κατά τη διάρκεια της χύτευσης. Το μέταλλο αρχίζει να στερεοποιείται μετά την ψύξη μέσα στο καλούπι άμμου μέχρι να αρχίσει η διαδικασία αφαίρεσης του καλουπιού για να ολοκληρωθεί η επεξεργασία του εξαρτήματος.

Η χύτευση με άμμο αρχίζει με την παραγωγή ενός ακριβούς προτύπου του τελικού προϊόντος λόγω του αρχικού της σταδίου. Για να δημιουργηθεί ένα πρότυπο κοιλότητας καλουπιού, τοποθετούνται υλικά άμμου γύρω από αυτό και αυτή η κοιλότητα γεμίζει με λιωμένο κράμα ψευδαργύρου. Η διαδικασία διάσπασης του καλουπιού αποδίδει το εξαγόμενο χυτευμένο τεμάχιο από το στερεοποιημένο καλούπι άμμου.

Η μέθοδος προτιμάται για παραγωγή χαμηλού όγκου, καθώς απαιτεί ελάχιστες δαπάνες για την κατασκευή εργαλείων. Η χύτευση με άμμο εξυπηρετεί βιομηχανικούς σκοπούς με την κατασκευή σύνθετων εξατομικευμένων μεγάλων προϊόντων από κράμα ψευδαργύρου που απαιτούνται για κατασκευές μηχανημάτων, καθώς και για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία και διακοσμητικά μεταλλικά έργα. Η ποιότητα της επιφάνειας των τελικών εξαρτημάτων της παραμένει τραχιά και οι διαστάσεις των εξαρτημάτων υπολείπονται των προδιαγραφών της χύτευσης με εκμαγείο.

Χύτευση με βαρύτητα (μόνιμη χύτευση με καλούπι)

Η χύτευση με βαρύτητα, που αναγνωρίζεται επίσης ως χύτευση με μόνιμο καλούπι, λειτουργεί κατ' αναλογία με τη χύτευση με άμμο μέσω της εφαρμογής επαναχρησιμοποιούμενων μεταλλικών καλουπιών αντί για τα τυπικά καλούπια άμμου. Αυτή η τεχνική εξαρτάται από τη βαρύτητα ως εναλλακτική λύση στην υψηλή πίεση για την πλήρωση της κοιλότητας του καλουπιού από κράμα ψευδαργύρου κατά τη διάρκεια της παραγωγής.

Μέσω αυτής της διαδικασίας κατασκευής, τόσο η μηχανική αντοχή όσο και το φινίρισμα της επιφάνειας είναι καλύτερα από τις μεθόδους χύτευσης με άμμο. Οι εταιρείες που επιτυγχάνουν μεσαία επίπεδα παραγωγής θα πρέπει να επιλέγουν αυτή την τεχνική επειδή τους παρέχει εξαρτήματα που είναι ανθεκτικά και ακριβή. Οι κύριες χρήσεις της χύτευσης βαρύτητας περιλαμβάνουν την παραγωγή ηλεκτρικών περιβλημάτων μαζί με μικρά εξαρτήματα αυτοκινήτων και εξαρτήματα εργαλείων.

Εξώθηση

Κράμα ψευδαργύρου παραμορφώνεται μέσα από ένα άνοιγμα μήτρας κατά την εξώθηση για την παραγωγή μακρών εξαρτημάτων που διατηρούν σταθερό σχήμα σε όλο το πλάτος τους. Η παραγωγή ράβδων, σωλήνων, καναλιών και πρόσθετων εξαρτημάτων μεγάλου προφίλ χρησιμοποιεί κυρίως αυτή την τεχνική κατασκευής.

Το κράμα ψευδαργύρου λιώνει κατά τη διαδικασία εξώθησης αφού η θερμοκρασία του φτάσει σε συνθήκες ημι-λιωμένου και ημι-στερεού υλικού. Στη συνέχεια, η διαμορφωμένη μήτρα ωθεί το θερμαινόμενο υλικό από κράμα ψευδαργύρου μέσω αυτής. Το σχήμα της μήτρας διατηρείται κατά τη διάρκεια της ψύξης, ώστε το μέταλλο να γίνει ένα ενιαίο τεντωμένο προϊόν μέχρι να φτάσει στο απαιτούμενο μήκος του.

Η εξώθηση προσφέρει τρία βασικά πλεονεκτήματα που περιλαμβάνουν την ελαχιστοποίηση της απώλειας υλικού μαζί με τη βελτιωμένη ταχύτητα κατασκευής και την παραγωγή ελαστικών λεπτών εξαρτημάτων. Οι βιομηχανικοί κατασκευαστές, συμπεριλαμβανομένων των κατασκευαστικών και ηλεκτρικών επιχειρήσεων και των παραγωγών αυτοκινήτων, χρησιμοποιούν κράμα ψευδαργύρου μέσω της τεχνολογίας διέλασης για την κατασκευή δομικών στοιχείων και τόσο συστημάτων απαγωγής θερμότητας όσο και αγωγών.

Έλαση και σφυρηλάτηση

Δύο μέθοδοι κατασκευής κραμάτων ψευδαργύρου είναι η έλαση και η σφυρηλάτηση. Η διαδικασία της έλασης επιτρέπει την εφαρμογή του κράματος ψευδαργύρου σε κυλίνδρους για τη δημιουργία φύλλων, καθώς και φύλλων και ταινιών που εξυπηρετούν τις ανάγκες στέγασης και τις χρήσεις περιβλημάτων μπαταριών και διακοσμητικούς σκοπούς.

Κατά τη διάρκεια της σφυρηλάτησης οι χειριστές πιέζουν και σφυροκοπούν θερμαινόμενο κράμα ψευδαργύρου για να δημιουργήσουν αξιόπιστα μηχανικά εξαρτήματα. Τα κράματα ψευδαργύρου υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία, η οποία ενισχύει τις μηχανικές τους ικανότητες μαζί με την αντοχή τους στη φθορά, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για απαιτητικές χρήσεις στην αυτοκινητοβιομηχανία και τη βιομηχανία.

Κατεργασία και φινίρισμα

Μετά τις διαδικασίες χύτευσης, εξώθησης ή σφυρηλάτησης για κράματα ψευδαργύρου πρέπει να εφαρμοστούν περισσότερες διαδικασίες για να επιτευχθεί βελτιωμένη λειτουργία καθώς και οπτική ποιότητα. Οι κατεργασίες που μπορείτε να αναφέρετε, όπως το φρεζάρισμα, η διάτρηση και η λείανση, ολοκληρώνουν το τελικό προϊόν βελτιώνοντας τόσο τις διαστάσεις όσο και την ποιότητα της επιφάνειας.

Μετά την κατασκευή προϊόντων από κράμα ψευδαργύρου χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές φινιρίσματος, καθώς βελτιώνουν τόσο την αντοχή στη διάβρωση όσο και την εμφάνιση. Η επιπρόσθετη προστασία μαζί με μια λαμπερή επιφάνεια προέρχεται από την επιμετάλλωση των υλικών με νικέλιο, χρώμιο και χρυσό. Η επεξεργασία ανοδίωσης ενισχύει την αντοχή έναντι της φθοράς και οι προστατευτικές δυνατότητες προέρχονται τόσο από τις διαδικασίες επικάλυψης σε σκόνη όσο και από τη βαφή.

5. Εφαρμογές του κράματος ψευδαργύρου σε διάφορες βιομηχανίες

Λόγω του εξαιρετικού συνδυασμού ανθεκτικότητας και αντοχής στη διάβρωση και της ευελιξίας τους, τα κράματα ψευδαργύρου εξυπηρετούν πολλαπλές βιομηχανίες. Οι πολλαπλοί τομείς, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και τα ηλεκτρονικά και τα καταναλωτικά αγαθά, η ιατρική και οι κατασκευές, εφαρμόζουν κράματα ψευδαργύρου για την κατασκευή ζωτικών εξαρτημάτων μέσω αποδοτικών και οικονομικά αποδοτικών διαδικασιών.

1. Αυτοκινητοβιομηχανία

Τα κράματα με βάση τον ψευδάργυρο έχουν πολυάριθμες εφαρμογές σε όλα τα προϊόντα της αυτοκινητοβιομηχανίας, επειδή οι κατασκευαστές τα χρησιμοποιούν για τη δημιουργία βασικών εξαρτημάτων του κινητήρα και αξεσουάρ και γραναζιών μαζί με βραχίονες και χειρολαβές θυρών. Ο καλός συνδυασμός υψηλής αντοχής και αντοχής στη φθορά μαζί με τα ανώτερα χαρακτηριστικά χυτευσιμότητας οδηγεί στην επιλογή αυτών των κραμάτων για την κατασκευή ακριβών και πολύπλοκων εξαρτημάτων.

Γιατί τα κράματα ψευδαργύρου προτιμώνται για εξαρτήματα αυτοκινήτων

• Τα κράματα ψευδαργύρου επιτυγχάνουν έναν ευνοϊκό συνδυασμό υψηλών χαρακτηριστικών αντοχής και ελαφρού βάρους που επιτρέπει τη χρήση τους σε σύγχρονα οχήματα με χαμηλή κατανάλωση καυσίμου.
• Τα χαλύβδινα εξαρτήματα με επιστρώσεις ψευδαργύρου γίνονται ανθεκτικά στα διαβρωτικά στοιχεία, γεγονός που αυξάνει τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων του οχήματος.
• Τα κράματα ψευδαργύρου επιδεικνύουν μεγάλη αντοχή στην κρούση, απορροφώντας τις φυσικές επιπτώσεις, γεγονός που εξασφαλίζει την επιλογή τους για εξαρτήματα ασφαλείας, όπως γρανάζια και βραχίονες.

2. Ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά

Η ηλεκτρολογική βιομηχανία χρησιμοποιεί εκτενώς κράματα ψευδαργύρου λόγω των εξαιρετικών δυνατοτήτων αγωγιμότητάς τους σε συνδυασμό με τη θερμική τους σταθερότητα και τις φυσικές ιδιότητες θωράκισης. Τα υλικά αυτά βρίσκουν ευρεία χρήση στην παραγωγή συνδέσμων καθώς και ψύκτρων και περιβλημάτων.

Ο ρόλος του κράματος ψευδαργύρου στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας και της αγωγιμότητας

• Οι ηλεκτρονικές ψύκτρες από κράματα ψευδαργύρου βοηθούν τις συσκευές στη ρύθμιση των θερμικών επιδόσεων.
• Οι ηλεκτρικά αγώγιμες ιδιότητες του κράματος ψευδαργύρου εγγυώνται αξιόπιστες διαδρομές μετάδοσης εντός των συνδέσμων μαζί με τους ακροδέκτες.
• Αντοχή στη διάβρωση - Εξασφαλίζει ανθεκτικότητα και μακροζωία σε ηλεκτρικά περιβλήματα και περιβλήματα.

3. Καταναλωτικά αγαθά και διακοσμητικά αντικείμενα

Τα κράματα ψευδαργύρου επιτρέπουν την κατασκευή ανθεκτικών κοσμημάτων μαζί με κομψές λαβές επίπλων και διακοσμητικά και αξεσουάρ σπιτιού.

Ο ορείχαλκος βρίσκει ευρεία χρήση σε καλλιτεχνικές εφαρμογές λόγω της δημοτικότητάς του σε καλλιτεχνικές εφαρμογές.

• Ο ορείχαλκος λειτουργεί ως καλλιτεχνικό υλικό επειδή το κίτρινο χρώμα του παρέχει μια χρυσή εντύπωση που προσελκύει διακοσμητική χρήση σε καλλιτεχνικές εφαρμογές.
• Ο συνδυασμός παρέχει ανθεκτική προστασία καθώς και αντοχή στο αμαύρωμα, καθιστώντας το κατάλληλο για διακόσμηση σπιτιού και διακοσμητικά επίπλων.
• Ο ορείχαλκος (κράμα χαλκού-ψευδαργύρου) προσφέρει εξαιρετική εργασιμότητα μέσω της οποίας οι τεχνίτες μπορούν να δημιουργήσουν λεπτομερή έργα τέχνης για κοσμήματα μόδας καθώς και σύνθετα καλλιτεχνικά γλυπτά.

4. Ιατρική και υγειονομική βιομηχανία

Η ιατρική βιομηχανία χρησιμοποιεί κράματα ψευδαργύρου για τη δημιουργία ορθοπεδικών εμφυτευμάτων και χειρουργικών εργαλείων.

• Τα υλικά με βάση τον ψευδάργυρο παρουσιάζουν πλεονεκτήματα βιοσυμβατότητας, επειδή δεν βλάπτουν τις ιατρικές διαδικασίες.
• Τα κράματα ψευδαργύρου με αντιμικροβιακές ιδιότητες προστατεύουν τις χειρουργικές επεμβάσεις, καθώς και την πρόληψη της ανάπτυξης της απομείωσης των ιατρικών συσκευών και εργαλείων από βακτήρια.
• Υψηλή ακρίβεια και αξιοπιστία - Ιδανικό για προσαρμοσμένα εμφυτεύματα και προσθετικά εξαρτήματα.

5. Βιομηχανία κατασκευών και υλικού

Οι βιομηχανίες στον τομέα των κατασκευών χρησιμοποιούν κράματα ψευδαργύρου για την κατασκευή εξαρτημάτων υλικού, όπως συνδετήρες, καθώς και κλειδαριές και μεντεσέδες και εξαρτήματα υδραυλικών εγκαταστάσεων, επειδή παρουσιάζουν ισχυρές μηχανικές ιδιότητες και αντιμετωπίζουν ελάχιστες επιπτώσεις διάβρωσης.

• Οι δομικοί και εξωτερικοί σύνδεσμοι που χρησιμοποιούν επίστρωση ψευδαργύρου προστατεύουν από ζημιές από το νερό σε εξωτερικούς χώρους.
• Τα κράματα ψευδαργύρου διατηρούν την ανθεκτικότητά τους σε εξαρτήματα υδραυλικών εγκαταστάσεων που χρειάζονται αντοχή στην έκθεση στο νερό.
• Οι κλειδαριές και οι μεντεσέδες από κράμα ψευδαργύρου υψηλής αντοχής συμβάλλουν στην ασφάλεια των κτιρίων.

6. Πλεονεκτήματα της χρήσης κράματος ψευδαργύρου

Αποδοτικότητα κόστους σε σύγκριση με άλλα μέταλλα

Λόγω της χαμηλής τιμής τους, τα κράματα ψευδαργύρου παρέχουν μια οικονομική προσέγγιση παραγωγής για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, τα καταναλωτικά αγαθά και τα ηλεκτρονικά προϊόντα.

Εξαιρετική χυτευσιμότητα και ακρίβεια σε πολύπλοκα σχέδια

Οι κατασκευαστές επωφελούνται από τα κράματα ψευδαργύρου λόγω της χαμηλής τήξης και των ικανοτήτων ροής τους που έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή πολύπλοκων σχεδίων που απαιτούν λιγότερες τελικές τροποποιήσεις.

Αντοχή στη διάβρωση και μακροζωία

Τα κράματα ψευδαργύρου επιδεικνύουν φυσική αντίσταση στην οξείδωση κατά τη διάρκεια παρατεταμένων περιόδων, καθιστώντας τα έτσι βέλτιστα για εξωτερική χρήση και συνθήκες που απαιτούν στιβαρότητα.

Περιβαλλοντική βιωσιμότητα και ανακυκλωσιμότητα

Η δυνατότητα ανακύκλωσης των κραμάτων ψευδαργύρου μειώνει την περιβαλλοντική επιβάρυνση και υποστηρίζει φιλικές προς το περιβάλλον τεχνικές κατασκευής.

7. Σύγκριση του κράματος ψευδαργύρου με άλλα μέταλλα

Ψευδάργυρος έναντι αλουμινίου: αντοχή, βάρος και εφαρμογές

• Τα κράματα ψευδαργύρου έχουν ανώτερη πυκνότητα από το αλουμίνιο, ώστε να γίνονται πιο ανθεκτικά, διατηρώντας παράλληλα ιδιότητες μεγαλύτερου βάρους.
• Το αλουμίνιο βρίσκει εφαρμογές στην αεροδιαστημική όπου το χαμηλότερο βάρος είναι απαραίτητο λόγω της ελαφριάς φύσης του, ενώ το αλουμίνιο παραμένει ελαφρύτερο από τον ψευδάργυρο.
• Κατά τη χύτευση τα εξαρτήματα ψευδαργύρου παρουσιάζουν προηγμένα χαρακτηριστικά χυτευσιμότητας που επιτρέπουν την παραγωγή δύσκολων εξαρτημάτων χύτευσης.

Ψευδάργυρος έναντι χάλυβα: Ανθεκτικότητα και αντίσταση στη διάβρωση

• Τα μέταλλα από κράματα ψευδαργύρου παρουσιάζουν καλύτερη αντιδιαβρωτική προστασία από τον ακατέργαστο χάλυβα, επειδή δεν σκουριάζουν.
• Η παραγωγή περίπλοκων σχημάτων επωφελείται από την εργασία με υλικά από κράμα ψευδαργύρου, αν και ο χάλυβας αποδεικνύεται ισχυρότερος.
• Ο χάλυβας με επικάλυψη ψευδαργύρου μέσω γαλβανισμού αποτελεί μια τυπική τεχνική που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της μακροζωίας του υλικού.

Ψευδάργυρος έναντι χαλκού και ορείχαλκου: Αγωγιμότητα και Αισθητική Έκκληση

• Η βιομηχανία ηλεκτρικών καλωδίων επιλέγει το χαλκό λόγω της καλύτερης αγωγιμότητάς του σε σύγκριση με άλλα υλικά.
• Τα κράματα ψευδαργύρου παρέχουν καλύτερες επιδόσεις κόστους με το υψηλό επίπεδο ανθεκτικότητάς τους.
• Ο ορείχαλκος που ορίζεται ως κράμα χαλκού-ψευδαργύρου βρίσκει δημοτικότητα σε διακοσμητικά αντικείμενα λόγω της ικανότητάς του να μιμείται το χρυσό.

8. Μελλοντικές τάσεις και καινοτομίες στη χρήση κράματος ψευδαργύρου

Εξελίξεις στις συνθέσεις κραμάτων για μεγαλύτερη αντοχή και ανθεκτικότητα

Οι μηχανικοί δημιουργούν βελτιωμένες συνθέσεις κραμάτων ψευδαργύρου που ενισχύουν τις μηχανικές τους δυνατότητες, διατηρώντας τα παράλληλα ελαφριά και αυξάνοντας τη δυνατότητα αντοχής στη φθορά.

Εξελίξεις φιλικές προς το περιβάλλον στην παραγωγή κραμάτων ψευδαργύρου

• Η βιώσιμη εξόρυξη μαζί με τις διαδικασίες ανακύκλωσης έχουν μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που σχετίζονται με την παραγωγή ψευδαργύρου.
• Οι τεχνικές παραγωγής δημιουργούν νέες προσεγγίσεις που εστιάζουν στη μείωση τόσο του ενεργειακού κόστους όσο και των εκπομπών.

Πιθανές εφαρμογές στην τρισδιάστατη εκτύπωση και τη σύγχρονη κατασκευή

• Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης, γνωστή ως προσθετική κατασκευή, αξιολογεί τα κράματα ψευδαργύρου ως λύση υλικού για την παραγωγή προσαρμοσμένων σύνθετων βιομηχανικών και ιατρικών εξαρτημάτων.
• Τα κράματα ψευδαργύρου προορίζονται να αλλάξουν τις εφαρμογές τους σε διάφορες βιομηχανίες μέσω της ενσωμάτωσής τους με την τεχνολογία έξυπνης κατασκευής που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη.

Συμπέρασμα

Οι βασικές εφαρμογές των κραμάτων ψευδαργύρου σε διάφορους τομείς οφείλονται στον άριστο συνδυασμό επιδόσεων μεταξύ ευελιξίας και ανθεκτικότητας και στο χαμηλότερο κόστος παραγωγής. Τα κράματα ψευδαργύρου βρίσκουν τις βασικές τους εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, τα ηλεκτρονικά και τα καταναλωτικά αγαθά, τις ιατρικές και κατασκευαστικές βιομηχανίες σε όλες τις σύγχρονες παραγωγικές διαδικασίες. Ο συνδυασμός της άριστης χυτευσιμότητας και της αντοχής στη διάβρωση μαζί με την ανακυκλωσιμότητα καθιστά τα κράματα ψευδαργύρου κατάλληλα για την κατασκευή εξαρτημάτων υψηλής ποιότητας μέσω βιώσιμων πρακτικών διαδικασιών.

Τα κράματα ψευδαργύρου ξεχωρίζουν από άλλα μέταλλα, το αλουμίνιο, τον χάλυβα και τον χαλκό, γεγονός που τους επιτρέπει να συνδυάζουν την προσιτή τιμή με την αντοχή και την εύκολη δυνατότητα επεξεργασίας για ακριβή και περίπλοκα σχέδια. Οι μελλοντικές εφαρμογές των κραμάτων ψευδαργύρου θα βελτιωθούν επειδή οι ερευνητές συνεχίζουν να αναπτύσσουν προηγμένες συνθέσεις κραμάτων και βιώσιμες διαδικασίες παραγωγής, καθώς και μεθόδους τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Τα κράματα ψευδαργύρου θα διατηρήσουν τον ουσιαστικό τους ρόλο ως υλικά, επειδή οι ιδιότητές τους υποστηρίζουν την ανάπτυξη αποδοτικών, ανθεκτικών και βιώσιμων διαδικασιών παραγωγής. Τα κράματα ψευδαργύρου διατηρούν τη σημασία τους για την προηγμένη τεχνολογική ανάπτυξη και τις βιώσιμες μεθόδους παραγωγής που τα καθιστούν θεμελιώδεις κινητήριους μοχλούς της βιομηχανικής προόδου σε πολλούς τομείς.