Çinko Alaşımlı Ürünlere Giriş
Çinko alaşımı, diğer elementlerin eklenmesiyle baz olarak çinkodan oluşan bir alaşımdır. Yaygın olarak eklenen alaşım elementleri arasında alüminyum, bakır, magnezyum, kadmiyum, kurşun ve titanyum gibi düşük-sıcaklıktaki çinko alaşım elementleri bulunur.
Çinko alaşımı düşük bir erime noktasına, iyi akışkanlığa sahiptir, kaynaklanması, sert lehimlenmesi ve plastik işleme tabi tutulması kolaydır. Atmosferde korozyona- dayanıklıdır ve hurda malzemenin geri dönüştürülmesi ve yeniden eritilmesi kolaydır. Bununla birlikte, sürünme mukavemeti düşüktür ve boyutsal değişikliklere neden olabilecek doğal yaşlanmaya eğilimlidir. Eritilerek hazırlanır ve basınçlı döküm veya basınç işlemiyle şekillendirilir.
Üretim prosesine bağlı olarak döküm çinko alaşımları ve dövme çinko alaşımları olarak ikiye ayrılabilir. Çinko alaşımlarına eklenen ana elementler arasında alüminyum, bakır ve magnezyum bulunur. Dökme çinko alaşımları iyi akışkanlığa ve korozyon direncine sahiptir, bu da onları basınçlı döküm aletleri, otomotiv parçaları, kasalar vb. için uygun kılar.
Fiziksel Özellikler
Çinko, diyamanyetik özelliklere sahip, mavimsi-beyaz, parlak bir metaldir. Ticari çinko genellikle işlenmiş olmasına rağmen, bu özellikler artık belirgin değildir. Yoğunluğu demirden biraz daha düşüktür ve altıgen kristal yapıya sahiptir.
Oda sıcaklığında çinko sert ve kırılgandır ancak 100 ila 150 derece arasında sünek hale gelir. Sıcaklık 210 dereceyi aştığında çinko tekrar kırılgan hale gelir ve çekiçle kırılabilir. Çinko orta derecede elektrik iletkenliğine sahiptir. Tüm metaller arasında erime noktası (420 derece) ve kaynama noktası (900 derece) nispeten düşüktür. Cıva ve kadmiyum dışında erime noktası tüm geçiş metalleri arasında en düşük olanıdır.
Özellikler
Düşük erime noktası: 385 derecede erir, kalıpla dökümü kolaylaştırır.
İyi döküm performansı: Pürüzsüz bir yüzeye sahip-karmaşık, ince duvarlı-hassas parçaları kalıpla dökebilir.
Atmosferde korozyona-dayanıklıdır.
Bitmiş ürünlerin yüksek boyutsal kararlılığı ve hassasiyeti (0,03 mm'ye kadar).
Düşük üretim maliyeti: Uzun kalıp ömrü.
01 Çinko Alaşımlarının Gelişim Tarihi
1930'da, İkinci Dünya Savaşı'nın arifesinde Almanya, bakır kaynağı kıtlığını ve yüksek maliyetleri gidermek için kalay bronzu, kurşunlu pirinç ve Babbitt metallerine alternatifler aramaya başladı ve yeni nesil kaymalı yatak alaşımları üzerine araştırmalar başlattı.
1935'te, neredeyse beş yıllık bir araştırmadan sonra Almanya, dökme çinko-bazlı alaşımların ve dökme alüminyum-bazlı alaşımların mekanik özelliklerinin ve sürtünmeyi{1} azaltan performansının, bakır-bazlı alaşımların ve Babbitt metallerininkini aşabileceğini keşfetti.
1938'de Almanya, rulman burçları ve benzeri ürünler üretmek için kalay bronzu ve alüminyum bronzu başarıyla dökme çinko alaşımlarıyla değiştirdi ve Babbitt metallerini dökme alüminyum-bazlı alaşımlarla değiştirdi. Bunlar askeri tanklara ve otomobillere yerleştirildi ve mükemmel sonuçlar elde edildi.
1939'dan 1943'e kadar, II. Dünya Savaşı sırasında, Almanya'da dökme çinko alaşımları ve dökme alüminyum{2}}bazlı alaşımların yıllık kullanımı 7.800 tondan 49.000 tona çıktı. Bu değişiklik Uluslararası Kurşun ve Çinko Organizasyonu'nun büyük ilgisini çekti.
1959'da Uluslararası Kurşun ve Çinko Örgütü'nün üye birimleri ortaklaşa "UZUN-S PLAN" adlı bir araştırma projesi başlattı. Amacı, bakır-bazlı alaşımlara ve Babbitt metallerine göre daha yüksek performansa ve daha uzun hizmet ömrüne sahip, sürtünmeyi- azaltan yeni nesil alaşımlar geliştirmekti. Geliştirilmekte olan alaşıma Long- metali deniyordu.
Yeni Long{0}}metal sürtünmesini{{1} azaltan alaşımın ortaya çıkışı, dünya çapındaki kullanıcılardan büyük ilgi gördü. Pek çok sanayileşmiş ülke, Long- metalinin araştırma ve geliştirilmesine önemli miktarda kaynak yatırdı. Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde düzinelerce şirket, Long-metal alüminyum-bazlı, çinko-bazlı ve diğer sürtünme- azaltıcı alaşım serilerini geliştirdi.
Mükemmel sürtünme{0}} azaltıcı özellikleri ve maliyet-etkinliği nedeniyle, Long- metali imalat sektöründe hızla tanıtıldı ve bakır-bazlı alaşımlar ve Babbitt metalleri gibi geleneksel sürtünmeyi- azaltan alaşımların yerini kapsamlı bir şekilde alarak güçlü bir pazar rekabet gücü sergiledi.
Çin'de Çinko Alaşımlarının Geliştirilmesi
Yeni Long-'un metal çinko alaşımı ve geleneksel Babbitt metallerinin her ikisi de kaymalı yataklar üretmek için kullanılabildiğinden ve üretim maliyeti Babbitt metallerine göre çok daha düşük olduğundan, Long-'un metali Çin'de "Long'un alaşımı" olarak çevrildi. Endüstri profesyonelleri, Long- metalinden yeni bir tür sürtünme- azaltan alaşım olarak bahsetti ve çoğu kişi bunu alışkanlıkla yeni bir tür yatak alaşımı olarak adlandırdı.
1982 yılında, dökümhane teknolojisi konusunda ulusal otorite olan Shenyang Döküm Araştırma Enstitüsü, Long-'un ABD standardı ASTM B791-1979'dan alınan metal ZA27 çinko alaşımını tanıttı. Yaklaşık iki yıllık çalışma ve adaptasyondan sonra, Çin'in yeni sürtünmeyi azaltan alaşım gelişiminin başlangıcını işaret eden, ulusal standart kodu ZA27-2 ile yurt içinde üretilen çinko-bazlı ZA27 yeni yatak alaşımını geliştirdiler.
1985 yılında, o zamanki Liaoning Eyaleti Vali Yardımcısı Bayan Chen Shuzhi'nin savunuculuğu altında ve Shenyang Dökümhane Araştırma Enstitüsü'nün ilgili liderlerinin güçlü desteğiyle, Shenyang Rulman Malzemesi Araştırma Enstitüsü kuruldu. Shenyang Dökümhane Araştırma Enstitüsü'nün teknik elitlerinden oluşuyordu ve yerli "Long'un alaşımı" teknolojisinin geliştirilmesini ve yaygınlaştırılmasını teşvik etmek için gelişmiş yabancı Long- metal teknolojisini tanıtma konusunda uzmanlaşmıştı.
1991 yılında, Shenyang Rulman Malzemesi Araştırma Enstitüsü ilk olarak ZA27-2'nin düşük sıcaklıktaki kırılganlığını ele alan, ZA27-2'yi temel alan yüksek-alüminyum çinko-bazlı bir ZA303 alaşım malzemesi geliştirdi. O yıl, Shenyang Belediyesi Bilim ve Teknoloji Komisyonunun bilimsel ve teknolojik başarı değerlendirmesini geçti. O zamandan beri, "Long'un alaşımı" teknolojisi, Çin'in "Long'un alaşımının" hızlı gelişimini teşvik ederek, büyük yerli üniversiteler ve araştırma kurumları arasında geniş çapta yayıldı ve paylaşıldı.
Çinko-bazlı mikrokristalin alaşımlar, bireysel özellikler için belirli performans gereksinimlerini karşılayabilir ve bu onları geleneksel, sıradan sürtünmeyi- azaltan alaşımlardan ayırır. Bu, ekipman imalat endüstrisi için sürtünmeyi azaltan malzemelerin özelleştirilmiş üretimini sağlar, ekipman imalatının kişiselleştirilmiş ihtiyaçlarını karşılar ve ekipman imalatında yüksek verimlilik, yüksek hassasiyet, yüksek güvenilirlik ve düşük maliyet elde etmek için güçlü destek sunar.
2010 yılına gelindiğinde, çinko-bazlı mikrokristalin alaşımlardan yapılan rulman burçları, rulmanlar, sonsuz dişliler, kayar plakalar ve somunlar gibi sürtünmeyi azaltan ürünler, dövme ekipmanı imalatı, CNC takım tezgahı imalatı, hız düşürücü imalatı, ağır madencilik ekipmanı imalatı ve mühendislik makineleri imalatı gibi endüstrilerde başarıyla uygulanmıştır.
Çinko-bazlı mikrokristalin alaşımlı ürünler, yüksek güvenilirlik ve stabiliteleriyle, geleneksel sürtünmeyi-azaltabilen alaşımların ve yeni sürtünmeyi-azaltabilen alaşım ürünlerinin yerini başarıyla almış, iyi sosyal faydalar ve önemli ekonomik getiriler elde etmiştir. Bu, Çin'in çinko alaşımı gelişiminin "mikrokristalin alaşım" çağına girişini işaret ediyor!
02 Çinko Alaşımlı Üretim Süreci
Geleneksel basınçlı döküm işlemi temel olarak dört adımdan oluşur: kalıp hazırlama, doldurma, enjeksiyon ve sallama (genellikle kapı ayırma olarak bilinir).
Hazırlama işlemi sırasında kalıp boşluğuna yağlayıcı madde püskürtülür. Yağlayıcı sadece kalıbın sıcaklığının kontrol edilmesine yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda dökümün çıkarılmasına da yardımcı olur. Bundan sonra kalıp kapatılır ve erimiş metal, tipik olarak yaklaşık 10 ila 175 megapaskal arasında değişen yüksek basınçta kalıba enjekte edilir.
Erimiş metal kalıbı doldurduktan sonra, döküm katılaşana kadar basınç korunur. İtici pimler daha sonra tüm dökümleri dışarı iter. Bir kalıp birden fazla boşluğa sahip olabileceğinden, her çevrimde birden fazla döküm üretilebilir.
Sallama işlemi, kalıp kapısı, yolluklar, yolluk ve çapak dahil olmak üzere kalıntıların ayrılmasını içerir. Bu genellikle dökümün özel bir fikstürle sıkıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Kapının kırılgan olması durumunda döküm doğrudan kesilebilir ve böylece işçilikten tasarruf sağlanır. Fazla kalıp kapısı malzemesi eritilebilir ve yeniden kullanılabilir. Tipik verim yaklaşık %67'dir.
Yüksek-basınçlı enjeksiyon, kalıbın çok hızlı doldurulmasını sağlar ve erimiş metalin herhangi bir parça katılaşmadan önce tüm kalıbı doldurmasına olanak tanır. Bu yöntem, ince-duvarlı,-doldurulması zor{-bölümlerde bile yüzey süreksizliklerinin önlenmesini sağlar.
Ancak bu aynı zamanda hızlı kalıp dolumu sırasında havanın kaçmaya çalışması nedeniyle hava sıkışmasına da yol açabilir. Bu sorun, ayırma hattı boyunca havalandırma delikleri yerleştirilerek hafifletilebilir, ancak çok hassas işlemlerde bile dökümün merkezinde bir miktar gözeneklilik kalabilir. Çoğu basınçlı döküm, delme, kılavuz çekme veya cilalama gibi tek başına dökümle mümkün olmayan özellikleri elde etmek için ikincil işlemlerle geliştirilebilir.
Teçhizat
Basınçlı-döküm makineleri temel olarak iki türe ayrılır: sıcak-hazneli kalıplı-döküm makineleri ve soğuk-hazneli kalıplı-döküm makineleri. Sıcak-hazneli basınçlı-döküm makineleri genellikle çinko alaşımlı basınçlı-döküm için kullanılırken, soğuk-hazneli basınçlı-döküm makineleri genellikle yüksek alüminyum içeriğine sahip alüminyum, magnezyum, bakır ve çinko alaşımları için kullanılır. Bu nedenle, soğuk-hazneli kalıp-döküm hakkında fazla ayrıntıya girmeyeceğim.
Kapak plakası 2. Deve boynu 3. Güç silindiri 4. Meme yuvası 5. Piston 6. Silindir gövdesi 7. Pota 8. Erimiş metal 9. Meme 10. Isıtma bölgesi 11. Sıvı metal girişi 12. Yanma odası
Bazen kaz boynu basınçlı-döküm olarak da adlandırılan sıcak-hazneli basınçlı-döküm, kalıbı basınç altında dolduran bir erimiş veya yarı-erimiş metal havuzu içerir.
Döngünün başlangıcında makinenin pistonu geri çekilerek erimiş metalin kaz boynunu doldurması sağlanır. Pnömatik veya hidrolik basınç daha sonra pistonu iterek metali sıkıştırır ve kalıba enjekte eder. Basınçlı-döküm makinelerinin boyutları 10 tondan 400 tona kadar değişir; en yaygın kullanılanlar 88 ton, 138 ton, 168 ton ve 200 tondur.
Bu sistemin avantajları arasında hızlı çevrim süreleri, otomasyon kolaylığı ve uygun metal eritme sayılabilir.
Dezavantajları arasında, alüminyumun erime havuzundan demiri alması nedeniyle, alüminyum gibi daha yüksek erime noktasına sahip metallerin kalıp dökümünün gerçekleştirilememesi yer alır.
Bu nedenle, sıcak-kameralı basınçlı-döküm makineleri genellikle çinko, kalay ve kurşun alaşımları için kullanılır. Ek olarak, sıcak-hazneli kalıp-döküm genellikle büyük dökümler için uygun değildir; bu işlem genellikle küçük dökümler için kullanılır.