Einführung in Zinklegierungsprodukte
Eine Zinklegierung ist eine Legierung, die aus Zink als Basis und dem Zusatz anderer Elemente besteht. Zu den häufig hinzugefügten Legierungselementen gehören Niedrigtemperatur-Zinklegierungselemente wie Aluminium, Kupfer, Magnesium, Cadmium, Blei und Titan.
Zinklegierungen haben einen niedrigen Schmelzpunkt, eine gute Fließfähigkeit, lassen sich leicht schweißen, löten und plastisch verarbeiten. Es ist in der Atmosphäre korrosionsbeständig und Abfallmaterial lässt sich leicht recyceln und wieder einschmelzen. Allerdings weist es eine geringe Kriechfestigkeit auf und neigt zu einer natürlichen Alterung, die zu Dimensionsänderungen führen kann. Es wird durch Schmelzen hergestellt und durch Druckguss oder Druckverarbeitung geformt.
Aufgrund des Herstellungsverfahrens kann man es in Zinkgusslegierungen und Zinkknetlegierungen unterteilen. Zu den wichtigsten Zusatzelementen in Zinklegierungen gehören Aluminium, Kupfer und Magnesium. Zinkgusslegierungen weisen eine gute Fließfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf und eignen sich daher für Druckgussinstrumente, Automobilteile, Gehäuse usw.
Physikalische Eigenschaften
Zink ist ein bläulich-weißes, glänzendes Metall mit diamagnetischen Eigenschaften. Obwohl in der Regel handelsübliches Zink verarbeitet wird, sind diese Eigenschaften nicht mehr ausgeprägt. Seine Dichte ist etwas geringer als die von Eisen und es hat eine sechseckige Kristallstruktur.
Bei Raumtemperatur ist Zink hart und spröde, wird aber zwischen 100 und 150 Grad duktil. Wenn die Temperatur 210 Grad übersteigt, wird Zink wieder spröde und kann durch Hämmern zerkleinert werden. Zink hat eine mäßige elektrische Leitfähigkeit. Unter allen Metallen sind sein Schmelzpunkt (420 Grad) und Siedepunkt (900 Grad) relativ niedrig. Mit Ausnahme von Quecksilber und Cadmium ist sein Schmelzpunkt der niedrigste aller Übergangsmetalle.
Eigenschaften
Niedriger Schmelzpunkt: Es schmilzt bei 385 Grad und lässt sich daher leicht im Druck-gießen.
Gute Gussleistung: Es können komplexe, dünnwandige-Präzisionsteile mit einer glatten Oberfläche druckgegossen werden.
Korrosion-beständig in der Atmosphäre.
Hohe Dimensionsstabilität und Präzision der fertigen Produkte (bis zu 0,03 mm).
Niedrige Produktionskosten: Lange Lebensdauer der Form.
01 Entwicklungsgeschichte von Zinklegierungen
Im Jahr 1930, am Vorabend des Zweiten Weltkriegs, begann Deutschland mit der Suche nach Alternativen zu Zinnbronze, Bleimessing und Babbitt-Metallen, um der Knappheit der Kupferressourcen und den hohen Kosten entgegenzuwirken, und begann mit der Forschung an einer neuen Generation von Gleitlagerlegierungen.
Im Jahr 1935 entdeckte Deutschland nach fast fünfjähriger Forschung, dass die mechanischen Eigenschaften und die reibungsreduzierende Leistung von Gusslegierungen auf Zinkbasis- und Gusslegierungen auf Aluminiumbasis-die von Legierungen auf Kupferbasis- und Babbitt-Metallen übertreffen konnten.
Im Jahr 1938 ersetzte Deutschland erfolgreich Zinnbronze und Aluminiumbronze durch Gusszinklegierungen und ersetzte Babbitt-Metalle durch Gusslegierungen auf Aluminiumbasis, um Lagerbuchsen und ähnliche Produkte herzustellen. Diese wurden in Militärpanzern und Automobilen eingebaut und erzielten hervorragende Ergebnisse.
Von 1939 bis 1943, während des Zweiten Weltkriegs, stieg der jährliche Verbrauch von Zinkgusslegierungen und Gusslegierungen auf Aluminiumbasis in Deutschland von 7.800 Tonnen auf 49.000 Tonnen. Diese Änderung erregte große Aufmerksamkeit bei der International Lead and Zinc Organization.
Im Jahr 1959 starteten Mitgliedseinheiten der International Lead and Zinc Organization gemeinsam ein Forschungsprojekt mit dem Namen „LONG-S PLAN“. Ziel war die Entwicklung einer neuen Generation reibungsreduzierender Legierungen mit höherer Leistung und längerer Lebensdauer als Legierungen auf Kupferbasis und Babbitt-Metalle. Die in der Entwicklung befindliche Legierung wurde als Long-s-Metall bezeichnet.
Das Aufkommen der neuen Long{0}}s-Metalllegierung zur Reduzierung der Reibung- erregte bei Anwendern weltweit große Aufmerksamkeit. Viele Industrieländer investierten erhebliche Ressourcen in die Forschung und Entwicklung des Long{3}}-Metalls. Allein in den Vereinigten Staaten entwickelten Dutzende von Unternehmen Long{5}}s-Metalllegierungen auf Aluminium---, Zink---Basis und andere Serien von reibungsreduzierenden Legierungen.
Aufgrund seiner hervorragenden reibungsmindernden Eigenschaften und seiner Kosteneffizienz wurde Long{2}s Metall schnell im verarbeitenden Gewerbe gefördert und ersetzte umfassend herkömmliche reibungsmindernde Legierungen wie Legierungen auf Kupferbasis und Babbitt-Metalle, was eine starke Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt bewies.
Entwicklung von Zinklegierungen in China
Da sowohl die neue Long{0}}s-Metall-Zinklegierung als auch traditionelle Babbitt-Metalle zur Herstellung von Gleitlagern verwendet werden konnten und ihre Produktionskosten deutlich niedriger waren als die von Babbitt-Metallen, wurde Long{1}}s-Metall in China als „Long-Legierung“ transkribiert. Branchenexperten bezeichneten Long{3}}s Metall als eine neue Art von reibungsreduzierender Legierung, und viele nannten es gewöhnlich eine neue Art von Lagerlegierung.
Im Jahr 1982 führte das Shenyang Foundry Research Institute, die nationale Behörde für Gießereitechnologie, die Zinklegierung Long-s Metal ZA27 nach der US-Norm ASTM B791-1979 ein. Nach fast zwei Jahren des Studiums und der Anpassung entwickelten sie die im Inland hergestellte neue Lagerlegierung ZA27 auf Zinkbasis mit dem nationalen Standardcode ZA27-2 und markierten damit den Beginn der Entwicklung einer neuen reibungsreduzierenden Legierung in China.
Im Jahr 1985 wurde unter der Fürsprache von Frau Chen Shuzhi, der damaligen stellvertretenden Gouverneurin der Provinz Liaoning, und mit starker Unterstützung relevanter Leiter des Shenyang Foundry Research Institute das Shenyang Bearing Material Research Institute gegründet. Es bestand aus technischen Eliten des Shenyang Foundry Research Institute und war auf die Einführung fortschrittlicher ausländischer Long{3}}s-Metalltechnologie spezialisiert, um die Entwicklung und Popularisierung der inländischen „Longs-Legierungs“-Technologie zu fördern.
Im Jahr 1991 entwickelte das Shenyang Bearing Material Research Institute erstmals ein ZA303-Legierungsmaterial mit hohem -Aluminium-Zink-Anteil- auf Basis von ZA27-2, um die Sprödigkeit von ZA27-2 bei niedrigen Temperaturen zu beheben. In diesem Jahr bestand es die wissenschaftliche und technologische Leistungsbewertung der Shenyang Municipal Science and Technology Commission. Seitdem wurde die „Long-Legierung“-Technologie weit verbreitet und zwischen großen inländischen Universitäten und Forschungseinrichtungen ausgetauscht, was die schnelle Entwicklung der „Long-Legierung“ in China förderte.
Mikrokristalline Legierungen auf Zinkbasis-können bestimmte Leistungsanforderungen für einzelne Eigenschaften erfüllen und unterscheiden sich dadurch von herkömmlichen gewöhnlichen reibungsreduzierenden Legierungen. Dies ermöglicht die maßgeschneiderte Produktion von reibungsreduzierenden Materialien für die Geräteherstellungsindustrie, erfüllt die individuellen Anforderungen der Geräteherstellung und bietet starke Unterstützung für die Erzielung hoher Effizienz, hoher Präzision, hoher Zuverlässigkeit und niedriger Kosten bei der Geräteherstellung.
Bis 2010 wurden reibungsmindernde Produkte wie Lagerbuchsen, Lager, Schneckenräder, Gleitplatten und Muttern aus mikrokristallinen Legierungen auf Zinkbasis- erfolgreich in Branchen wie der Herstellung von Schmiedegeräten, der Herstellung von CNC-Werkzeugmaschinen, der Herstellung von Drehzahlminderern, der Herstellung schwerer Bergbauausrüstung und der Herstellung von Maschinenbaumaschinen eingesetzt.
Mikrokristalline Legierungsprodukte auf Basis von Zink-haben aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und Stabilität herkömmliche reibungsreduzierende Legierungen und neue reibungsreduzierende Legierungsprodukte erfolgreich ersetzt und dabei gute soziale Vorteile und erhebliche wirtschaftliche Erträge erzielt. Dies markiert den Eintritt der chinesischen Zinklegierungsentwicklung in die Ära der „mikrokristallinen Legierungen“!
02 Herstellungsprozess von Zinklegierungen
Der traditionelle Druckgussprozess besteht im Wesentlichen aus vier Schritten: Formvorbereitung, Füllen, Einspritzen und Ausschütteln (allgemein als Angusstrennung bekannt).
Während des Vorbereitungsprozesses wird Schmierstoff in den Formhohlraum gesprüht. Das Schmiermittel hilft nicht nur dabei, die Temperatur der Form zu kontrollieren, sondern hilft auch beim Auswerfen des Gussstücks. Danach wird die Form geschlossen und geschmolzenes Metall mit hohem Druck, typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 175 Megapascal, in die Form eingespritzt.
Sobald das geschmolzene Metall die Form füllt, wird der Druck aufrechterhalten, bis das Gussstück erstarrt. Auswerferstifte drücken dann alle Gussteile heraus. Da eine Form über mehrere Kavitäten verfügen kann, können in jedem Zyklus mehrere Gussteile hergestellt werden.
Der Ausschüttelvorgang umfasst die Trennung von Rückständen, einschließlich Formanschnitt, Angusskanälen, Anguss und Grat. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, dass das Gussstück mit einer speziellen Vorrichtung festgeklemmt wird. Wenn der Anschnitt spröde ist, kann der Guss direkt abgeschlagen werden, was Arbeitsersparnis bedeutet. Überschüssiges Anschnittmaterial kann geschmolzen und wiederverwendet werden. Die typische Ausbeute liegt bei etwa 67 %.
Die Hochdruckeinspritzung führt zu einer sehr schnellen Formfüllung, sodass geschmolzenes Metall die gesamte Form füllen kann, bevor ein Teil erstarrt. Diese Methode stellt sicher, dass selbst dünnwandige, schwer zu füllende Abschnitte Oberflächendiskontinuitäten vermeiden.
Dies kann jedoch auch zu Lufteinschlüssen führen, da die Luft beim schnellen Befüllen der Form nur schwer entweichen kann. Dieses Problem kann durch das Anbringen von Entlüftungsöffnungen entlang der Trennlinie gemildert werden, aber selbst bei sehr präzisen Verfahren kann eine gewisse Porosität in der Mitte des Gussstücks verbleiben. Die meisten Druckgussteile können durch eine sekundäre Bearbeitung verbessert werden, um Eigenschaften zu erzielen, die mit Guss allein nicht möglich wären, wie z. B. Bohren, Gewindeschneiden oder Polieren.
Ausrüstung
Druckgussmaschinen werden hauptsächlich in zwei Typen unterteilt: Warm--Kammer-Druckgussmaschinen-und Kalt--Kammer-Druckgussmaschinen-. Warm--Kammer-Druckgussmaschinen-werden typischerweise für Zinklegierungs-Druckguss-verwendet, während Kalt-Kammer-Druckgussmaschinen-im Allgemeinen für Aluminium, Magnesium, Kupfer und Zinklegierungen mit hohem Aluminiumgehalt verwendet werden. Daher werde ich nicht weiter auf den Kalt-Kammerdruck-guss eingehen.
Abdeckplatte 2. Schwanenhals 3. Kraftzylinder 4. Düsensitz 5. Kolben 6. Zylinderkörper 7. Tiegel 8. Geschmolzenes Metall 9. Düse 10. Heizzone 11. Flüssigmetalleinlass 12. Brennkammer
Beim Warm-Kammerdruckguss-, manchmal auch als Schwanenhalsdruckguss- bezeichnet, wird ein Pool aus geschmolzenem oder halb{3}geschmolzenem Metall verwendet, das die Form unter Druck füllt.
Zu Beginn des Zyklus wird der Kolben der Maschine zurückgezogen, sodass geschmolzenes Metall den Schwanenhals füllen kann. Pneumatik- oder Hydraulikdruck drückt dann den Kolben, komprimiert das Metall und spritzt es in die Form. Die Druckgussmaschinen reichen von 10 bis 400 Tonnen, wobei die am häufigsten verwendeten 88 Tonnen, 138 Tonnen, 168 Tonnen und 200 Tonnen sind.
Zu den Vorteilen dieses Systems gehören schnelle Zykluszeiten, einfache Automatisierung und bequemes Metallschmelzen.
Zu den Nachteilen gehört die Unfähigkeit, Metalle mit höherem Schmelzpunkt, wie etwa Aluminium, im Druckguss zu gießen, da Aluminium Eisen aus dem Schmelzbad aufnehmen würde.
Daher werden Warm--Kammer-Druckgussmaschinen-typischerweise für Legierungen aus Zink, Zinn und Blei verwendet. Darüber hinaus ist Warm-Kammerdruckguss-für große Gussteile im Allgemeinen ungeeignet; Dieses Verfahren wird typischerweise für kleine Gussteile verwendet.