Was ist Zink?
Zink mit dem Symbol Zn und der Ordnungszahl 30 ist ein bläulich-silbriges Metall, das sich durch seine Vielseitigkeit und seine Bedeutung in verschiedenen Bereichen auszeichnet. Seine besonderen Eigenschaften machen es für eine Vielzahl von Anwendungen wichtig, vom Korrosionsschutz bis zur Herstellung von Legierungen.
Was ist die Bearbeitbarkeit von Zinklegierungen?
Gummi-Verhalten
Zinklegierungen neigen dazu, an Schneidwerkzeugen zu haften, was zu Aufbauschneiden und einer kürzeren Lebensdauer der Werkzeuge führt. Dieses „gummiartige“ Verhalten wird durch die Tendenz des Werkstoffs verursacht, an Schneidwerkzeugen zu haften, was zu Aufbauschneiden und einer kürzeren Standzeit führt. Die richtige Werkzeugauswahl und die richtigen Schnittparameter sind erforderlich, um das Klebeverhalten zu reduzieren und einen reibungslosen Bearbeitungsprozess zu gewährleisten.
Niedriger Schmelzpunkt
Zinklegierungen, deren Schmelztemperaturen im Allgemeinen zwischen 380°C und 420°C liegen, sind anfällig für thermische Erweichung während der Bearbeitung. Spezielle Bearbeitungsmethoden, wie z. B. die Flutkühlung, werden in der Regel angewandt, um den Wärmestau in den Griff zu bekommen und eine Erweichung des Materials während des Fräsens zu vermeiden.ng.
Sprödigkeit
Despite their outstanding machinability, zinc alloys are prone to brittleness at high machining speeds and feed rates. Machining operations should be carried out at optimum cutting speeds and feed rates to minimize excessive tool wear and material fracturing. Furthermore, using cutting tools with the right edge shape and hardness can help reduce the likelihood of brittleness during machining.
Sicherheitserwägungen
Beim Schneiden und Schleifen von Zinklegierungen können mikroskopisch kleine Partikel und Dämpfe freigesetzt werden, die giftig für Maschinen sind. Verwenden Sie Belüftungssysteme und PSA, um die Belastung durch Luftschadstoffe zu vermeiden. Die Aufrechterhaltung eines sauberen und sicheren Arbeitsplatzes erfordert eine ordnungsgemäße Entsorgung von Bearbeitungsabfällen.
Welche Arten von Zinklegierungen gibt es für die Bearbeitung?
Zamak-Legierungen
Zamak-Legierungen sind die am häufigsten verwendeten Zinklegierungen für die spanende Bearbeitung. Sie werden in der Regel aus Zink, Aluminium, Magnesium und Kupfer hergestellt. Die wichtigsten Sorten sind:
- Zamak 3: Diese Legierung enthält etwa 4 % Aluminium und hat hervorragende physikalische und mechanische Eigenschaften, die sie für die Präzisionsbearbeitung perfekt machen. Sie wird in Nordamerika häufig für Automobilkomponenten und kleine Elektromotorgehäuse verwendet.
- Zamak 5: Mit einer höheren Kupferkonzentration als Zamak 3 bietet Zamak 5 mehr Festigkeit und Härte. Es wird in Europa für Anwendungen bevorzugt, die eine hohe Zugfestigkeit erfordern.
- Zamak 12: Diese Legierung hat eine besondere Zusammensetzung, die zu einzigartigen mechanischen Eigenschaften führt, die für bestimmte Anwendungen ideal sind.
ZA-Legierungen
ZA-Legierungen enthalten mehr Aluminium (bis zu 28 %) als Zamak-Legierungen. Sie zeichnen sich durch ihre Langlebigkeit und Kriechfestigkeit aus und sind daher ideal für Hochleistungsanwendungen. Beispiele sind:
- ZA-8 hat hohe mechanische Eigenschaften und wird häufig bei Druckgussverfahren verwendet.
- ZA-27 ist leicht und stabil und eignet sich ideal für Kaltkammer-Druckgussanwendungen.
EZAC
EZAC ist eine spezielle Zinklegierung mit Aluminium und Kupfer. Sie ist für ihre bemerkenswerte Festigkeit, Härte und Kriechfähigkeit bekannt und eignet sich aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunkts und ihrer hohen Fließfähigkeit perfekt für Druckgussanwendungen.
Zink-Kupfer-Legierungen
Diese Legierungen verbessern die mechanischen Eigenschaften von Zink durch die Einbringung von Kupfer, das die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhöht. Sie sind wegen ihrer hohen Leitfähigkeit besonders wertvoll für elektrische Anwendungen.
Was sind die verschiedenen Techniken zur Bearbeitung von Zinklegierungen?
Zinklegierungen werden routinemäßig mit einer Vielzahl von Verfahren bearbeitet, die auf ihre spezifischen Eigenschaften und Verwendungen zugeschnitten sind. Jede Bearbeitungsmethode hat ihre Vorteile und ist für eine Vielzahl von Zinklegierungskomponenten geeignet. Dies sind die grundlegenden Bearbeitungsverfahren für Zinklegierungen.
Drehen
Drehen ist ein grundlegender Bearbeitungsvorgang, bei dem zylindrische Werkstücke aus Zink auf Drehmaschinen geformt werden. Dieser Ansatz ist sehr nützlich für die Herstellung von Teilen mit Rotationssymmetrie. Moderne CNC-Drehmaschinen verbessern die Genauigkeit und können anspruchsvolle Bearbeitungen wie das Drehfräsen durchführen, bei dem komplizierte Details in den Gegenstand eingearbeitet werden können.
Fräsen
Das Fräsen ist eines der flexibelsten Bearbeitungsverfahren für Zinklegierungen. Dabei wird mit rotierenden Schneidwerkzeugen Material von einem Werkstück abgetragen, was die Herstellung einer Vielzahl von Formen, einschließlich unregelmäßiger und prismatischer Muster, ermöglicht. Mit fortschrittlichen Verfahren wie dem 5-Achsen-CNC-Fräsen lassen sich hohe Präzision und komplizierte Geometrien erzielen.
Vibration
Bohren ist ein typisches Verfahren zur Herstellung von Löchern in Metallteilen. Bei dieser Methode werden Bohrer mit spiralförmigen Nuten verwendet, um Löcher bestimmter Größe und Tiefe zu erzeugen. Um einen Wärmestau beim Bohren zu vermeiden, der zu einer Erweichung des Materials führen kann, werden eine Flutkühlung und scharfe Bohrer verwendet. Dieses Verfahren garantiert eine effektive Spanabfuhr und minimiert gleichzeitig den Werkzeugverschleiß.
Würfelgießen
Druckguss ist ein hocheffizientes Produktionsverfahren zur Herstellung komplizierter Zinkteile mit engen Toleranzen. Die geschmolzene Zinklegierung wird unter hohem Druck in eine Form gepumpt, was zu einer schnellen Erstarrung und hohen Produktionsraten führt. Das Druckgussverfahren eignet sich sehr gut für die Massenproduktion, da es komplexe Formen mit geringem Materialverlust herstellen kann.
Elektroerosive Bearbeitung (EDM)
Die Funkenerosion ist ein spezielles Verfahren für die Bearbeitung harter Materialien oder komplexer Geometrien, die mit herkömmlichen Technologien nur schwer zu bearbeiten sind. Dabei werden elektrische Entladungen eingesetzt, um Material von einem Werkstück zu entfernen. Obwohl die Funkenerosion bei Zinklegierungen weniger häufig zum Einsatz kommt als andere Verfahren, kann sie eingesetzt werden, wenn eine präzise Bearbeitung empfindlicher Details erforderlich ist.
Welche Möglichkeiten der Oberflächenbehandlung gibt es für Zinkteile?
Die Verbesserung der Oberflächenqualität von Zinkteilen ist entscheidend für die Verbesserung ihres Aussehens, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer Gesamtleistung. Es gibt mehrere verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren, die alle ihre eigenen Vorteile haben.
Galvanisieren
Unter Galvanisieren versteht man das Aufbringen einer Metallschicht auf einen Zinkgegenstand mit Hilfe eines elektrochemischen Verfahrens. Zu den gängigen Galvanisierungsverfahren gehören:
- Die Vernickelung schafft eine robuste, verschleißfeste Oberfläche mit einem glänzenden, attraktiven Aussehen. Außerdem erhöht sie die Korrosionsbeständigkeit.
- Verchromen hat ein glänzendes, spiegelndes Aussehen und eine hohe Zähigkeit, wodurch es sich sowohl für dekorative als auch für Gebrauchszwecke eignet.
Chromatierte Konversionsbeschichtung
Durch diesen chemischen Prozess wird die Zinkoberfläche passiviert, wodurch eine Schutzschicht entsteht, die sie widerstandsfähiger gegen Rost macht und die Haftung der Farbe verbessert. Es ist in verschiedenen Farben erhältlich, z. B. klar, gelb und schwarz, schützt in gewissem Maße vor Rost und ist eine gute Grundlage für Übermalungen. (WIKI)
Pulverbeschichtung
Bei der Pulverbeschichtung wird ein trockenes Pulver elektrostatisch auf den Zinkgegenstand aufgetragen und anschließend unter Hitze gehärtet, um eine lang anhaltende, gleichmäßige Oberfläche zu erhalten. Dieses Verfahren bietet einen außergewöhnlichen Korrosionsschutz, eine breite Palette von Farbmöglichkeiten und eine dickere Beschichtung als typische
Eloxieren
Das Eloxieren ist zwar bei Zink weniger verbreitet, kann aber zur Verbesserung der Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit eingesetzt werden. Bei dieser Technik wird eine Oxidschicht auf der Zinkoberfläche gebildet, die eingefärbt werden kann, um eine Vielzahl von Farbtönen zu erzielen. (Wikipedia)
Mechanisches Polieren
Unter mechanischem Polieren versteht man das Glätten der Zinkoberfläche mit abrasiven Materialien, um eine reflektierende, optisch ansprechende Qualität zu erzielen. Diese Technik wird häufig eingesetzt, um die Oberfläche für nachfolgende Behandlungen vorzubereiten oder um ihr Aussehen zu verbessern.
Zinkflake-Beschichtung
Zinklamellenbeschichtungen sind nicht-elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Sie bestehen aus Zink- und Aluminiumflocken, die durch eine anorganische Matrix miteinander verbunden sind, wodurch eine dünne, homogene Schicht mit hoher Korrosionsbeständigkeit entsteht.(Wikipedia)
Expert Practices für die Bearbeitung von Zinklegierungen
Um die besten Ergebnisse bei der Bearbeitung von Zinklegierungen zu erzielen, sind eine gründliche Untersuchung der Materialeigenschaften sowie die Anwendung bestimmter bewährter Verfahren erforderlich. Hier sind wichtige Voraussetzungen für eine gute Bearbeitung von Zinklegierungen.
Materialauswahl
Wählen Sie die geeignete Zinklegierung auf der Grundlage der Spezifikationen der Anwendung. Zamak 3 beispielsweise zeichnet sich durch seine hohe Gießbarkeit und Dimensionsstabilität aus und ist daher ideal für komplizierte Bauteile. Im Gegensatz dazu hat ZA-27 eine höhere Festigkeit und eignet sich hervorragend für Schwerlastanwendungen.
Werkzeuge
Verwenden Sie scharfe Schneidwerkzeuge aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS), um die Materialanhaftung zu verringern und die Oberflächengüte zu erhöhen. Scharfe Werkzeuge reduzieren das Klebeverhalten von Zinklegierungen, was zu einer verbesserten Bearbeitungsleistung führt.
Schneideparameter
Optimieren Sie Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Materialabtragsrate, Werkzeugstandzeit und Oberflächenqualität zu erreichen. Bearbeitungsvorgänge sollten mit optimalen Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten durchgeführt werden, um übermäßigen Werkzeugverschleiß und Materialbruch zu minimieren.
Kühlung und Schmierung
Verwenden Sie Flutkühlung oder Nebelschmierung, um die Wärme richtig abzuleiten und thermische Erweichung zu vermeiden. Spezielle Bearbeitungstechniken, wie z. B. die Flutkühlung, werden häufig eingesetzt, um den Wärmestau zu kontrollieren und ein Erweichen des Materials während der Bearbeitung zu verhindern.
Chip Management
Sorgen Sie für eine effektive Spanabfuhr, um Nachschneiden und nachfolgende Oberflächenbeschädigungen zu vermeiden. Die richtige Werkzeugauswahl und die richtigen Schnittparameter sind erforderlich, um das Klebeverhalten zu reduzieren und einen reibungslosen Bearbeitungsprozess zu gewährleisten.
Oberflächenveredelung
Ziehen Sie Oberflächenbehandlungen nach der Bearbeitung in Betracht, um die Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik zu verbessern. Galvanische Beschichtung, Pulverbeschichtung und Eloxierung sind Optionen, die alle ihre eigenen Vorteile haben.
Sicherheitsmaßnahmen
Ergreifen Sie die richtigen Sicherheitsmaßnahmen, wie Belüftungssysteme und persönliche Schutzausrüstung, um die Belastung durch Luftverschmutzung zu verringern. Um die Sicherheit am Arbeitsplatz und die Sicherheit der Welt zu gewährleisten, müssen Maschinenabfälle sorgfältig verarbeitet und entsorgt werden. Die richtige Schulung im Umgang mit Gefahrgut ist ebenfalls wichtig, um die Risiken am Arbeitsplatz zu verringern.
Was sind die Anwendungen der Zinkbearbeitung?
Die Zinkbearbeitung ist in vielen Sektoren wichtig, da sie dauerhafte, präzise und kostengünstige Komponenten hervorbringt. Zink und seine Legierungen haben einzigartige Eigenschaften, die sie für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich machen.
Automobilindustrie
Zinklegierungen werden in der Automobilindustrie zur Herstellung von Komponenten wie Kraftstoffsystemen, Halterungen, Zahnrädern, Hebeln, Schlössern und Schellen verwendet. Aufgrund ihres guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht und ihrer Korrosionsbeständigkeit eignen sie sich perfekt für diese Anwendungen.
Elektronik und elektrische Bauteile
Die hervorragende Leitfähigkeit von Zink macht es ideal für Verbindungen, Gehäuse, Schalter, Kühlkörper und PCB-Abschirmungen. Seine Fähigkeit, in exakte Geometrien bearbeitet zu werden, sorgt für gleichbleibende Leistung in elektrischen Geräten.
Luft- und Raumfahrtindustrie
Zinklegierungen werden in der Luftfahrt eingesetzt, wo hohe Festigkeit und Genauigkeit erforderlich sind. Ihre Bearbeitbarkeit ermöglicht die Herstellung komplizierter Komponenten, die für Luftfahrtsysteme benötigt werden.
Medizinische Geräte
Zink ist biokompatibel und maschinell bearbeitbar, wodurch es sich hervorragend für medizinische Komponenten wie chirurgische Werkzeuge und Diagnosegeräte eignet. Seine Korrosionsbeständigkeit sorgt für Langlebigkeit und Zuverlässigkeit in medizinischen Bereichen.
Konsumgüter
Zinklegierungen werden bei der Herstellung von Eisenwaren, Ziergegenständen und Haushaltsgeräten verwendet. Ihre Fähigkeit, komplizierte Formen zu erzeugen, ermöglicht sowohl optisch schöne als auch praktische Gegenstände.
Schlussfolgerung
Die Bearbeitung von Zink bietet eine hohe Genauigkeit, Anpassungsfähigkeit und Effizienz, was sie in Sektoren wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und der Medizin unentbehrlich macht. Seine Eigenschaften, einschließlich Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit, ermöglichen die Herstellung hochwertiger Komponenten zu niedrigen Kosten. Durch den Einsatz bewährter Verfahren und Veredelungstechniken liefert Zink langlebige, nützliche und optisch ansprechende Produkte für ein breites Spektrum industrieller Anwendungen.
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