Introdução aos produtos de liga de zinco
A liga de zinco é uma liga composta de zinco como base com adição de outros elementos. Os elementos de liga comumente adicionados incluem elementos de liga de zinco de baixa-temperatura, como alumínio, cobre, magnésio, cádmio, chumbo e titânio.
A liga de zinco tem baixo ponto de fusão, boa fluidez, é fácil de soldar, brasar e passar por processamento de plástico. É resistente à corrosão-na atmosfera e o material residual é fácil de reciclar e fundir novamente. Porém, possui baixa resistência à fluência e está sujeito ao envelhecimento natural, o que pode causar alterações dimensionais. É preparado por fusão e formado por fundição sob pressão ou processamento sob pressão.
Com base no processo de fabricação, pode ser dividido em ligas de zinco fundido e ligas de zinco forjadas. Os principais elementos adicionados às ligas de zinco incluem alumínio, cobre e magnésio. As ligas de zinco fundido têm boa fluidez e resistência à corrosão, tornando-as adequadas para-instrumentos de fundição sob pressão, peças automotivas, carcaças, etc.
Propriedades Físicas
O zinco é um metal branco-azulado e brilhante com propriedades diamagnéticas. Embora o zinco comercial seja normalmente processado, estas características já não são distintas. Sua densidade é ligeiramente inferior à do ferro e possui estrutura cristalina hexagonal.
À temperatura ambiente, o zinco é duro e quebradiço, mas torna-se dúctil entre 100 e 150 graus. Quando a temperatura excede 210 graus, o zinco torna-se quebradiço novamente e pode ser esmagado com martelo. O zinco tem condutividade elétrica moderada. Entre todos os metais, seu ponto de fusão (420 graus) e ponto de ebulição (900 graus) são relativamente baixos. Com exceção do mercúrio e do cádmio, o seu ponto de fusão é o mais baixo entre todos os metais de transição.
Características
Baixo ponto de fusão: derrete a 385 graus, facilitando a fundição- sob pressão.
Bom desempenho de fundição: ele pode fundir-peças de precisão complexas, de paredes finas-com uma superfície lisa.
Resistente-à corrosão na atmosfera.
Alta estabilidade dimensional e precisão de produtos acabados (até 0,03 mm).
Baixo custo de produção: Longa vida útil do molde.
01 História do Desenvolvimento de Ligas de Zinco
Em 1930, às vésperas da Segunda Guerra Mundial, a Alemanha começou a procurar alternativas ao bronze de estanho, ao latão de chumbo e aos metais Babbitt para resolver a escassez de recursos de cobre e os altos custos, iniciando a pesquisa sobre uma nova geração de ligas de rolamentos deslizantes.
Em 1935, após quase cinco anos de pesquisa, a Alemanha descobriu que as propriedades mecânicas e o desempenho de{1}}redução de atrito das ligas à base de zinco fundido-e das ligas à base de alumínio fundido-poderiam superar as das ligas à base de cobre-e dos metais Babbitt.
Em 1938, a Alemanha substituiu com sucesso o bronze de estanho e o bronze de alumínio por ligas de zinco fundido e substituiu os metais Babbitt por ligas à base de alumínio fundido-para fabricar buchas de rolamentos e produtos similares. Estes foram instalados em tanques militares e automóveis, obtendo excelentes resultados.
De 1939 a 1943, durante a Segunda Guerra Mundial, o uso anual de ligas fundidas de zinco e ligas fundidas à base de alumínio-na Alemanha aumentou de 7.800 toneladas para 49.000 toneladas. Esta mudança atraiu atenção significativa da Organização Internacional de Chumbo e Zinco.
Em 1959, unidades membros da Organização Internacional de Chumbo e Zinco lançaram conjuntamente um projeto de pesquisa denominado "LONG-S PLAN". Seu objetivo era desenvolver uma nova geração de ligas-redutoras de atrito com maior desempenho e vida útil mais longa do que ligas à base de cobre-e metais Babbitt. A liga em desenvolvimento foi chamada de metal Long-s.
O surgimento da nova liga redutora de fricção-de metal Long-s atraiu atenção significativa de usuários em todo o mundo. Muitos países industrializados investiram recursos substanciais na pesquisa e desenvolvimento do metal Long-s. Somente nos Estados Unidos, dezenas de empresas desenvolveram ligas metálicas Long-à base de alumínio-, à base de zinco-e outras séries de ligas-redutoras de atrito.
Devido às suas excelentes propriedades de{0}}redução de atrito e economia-, o metal de Long-s foi rapidamente promovido no setor de manufatura e substituiu de forma abrangente as ligas tradicionais de{3}}redução de atrito, como ligas à base de cobre-e metais Babbitt, demonstrando forte competitividade no mercado.
Desenvolvimento de ligas de zinco na China
Como o novo metal de liga de zinco Long- e os metais Babbitt tradicionais podiam ser usados para fabricar rolamentos deslizantes, e seu custo de produção era significativamente menor do que o dos metais Babbitt, o metal de Long- foi transliterado na China como "liga de Long". Profissionais da indústria se referiam ao metal de Long como um novo tipo de liga para redução de atrito, e muitos costumam chamá-lo de um novo tipo de liga para rolamentos.
Em 1982, o Shenyang Foundry Research Institute, autoridade nacional em tecnologia de fundição, introduziu a liga de zinco metálica ZA27 de Long, do padrão americano ASTM B791-1979. Após quase dois anos de estudo e adaptação, eles desenvolveram a nova liga de rolamento ZA27 à base de zinco, produzida internamente, com o código padrão nacional ZA27-2, marcando o início do desenvolvimento de uma nova liga de redução de atrito na China.
Em 1985, sob a defesa da Sra. Chen Shuzhi, então vice-governadora da província de Liaoning, e com forte apoio de líderes relevantes do Instituto de Pesquisa de Fundição de Shenyang, o Instituto de Pesquisa de Materiais de Rolamentos de Shenyang foi estabelecido. Era composto por elites técnicas do Instituto de Pesquisa de Fundição de Shenyang e especializado na introdução de tecnologia estrangeira avançada de metal Long-s para promover o desenvolvimento e popularização da tecnologia doméstica de "liga de Long".
Em 1991, o Shenyang Bearing Material Research Institute desenvolveu pela primeira vez um material de liga ZA303 com alto teor de-alumínio e zinco-baseado em ZA27-2, abordando a fragilidade em baixa temperatura do ZA27-2. Naquele ano, foi aprovado na avaliação de desempenho científico e tecnológico da Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Shenyang. Desde então, a tecnologia da "liga de Long" foi amplamente divulgada e trocada entre as principais universidades e instituições de pesquisa nacionais, promovendo o rápido desenvolvimento da "liga de Long" da China.
As ligas microcristalinas-à base de zinco podem atender a requisitos específicos de desempenho para propriedades individuais, distinguindo-as das ligas tradicionais-redutoras de atrito. Isso fornece produção personalizada de materiais{3}redutores de atrito para a indústria de fabricação de equipamentos, atendendo às necessidades personalizadas de fabricação de equipamentos e oferecendo forte suporte para alcançar alta eficiência, alta precisão, alta confiabilidade e baixo custo na fabricação de equipamentos.
Em 2010, produtos de redução de atrito, como buchas, rolamentos, engrenagens helicoidais, placas deslizantes e porcas feitas de ligas microcristalinas à base de zinco, foram aplicados com sucesso em setores como fabricação de equipamentos de forjamento, fabricação de máquinas-ferramenta CNC, fabricação de redutores de velocidade, fabricação de equipamentos pesados de mineração e fabricação de máquinas de engenharia.
Os produtos de liga microcristalina à base de-zinco substituíram com sucesso as tradicionais ligas-redutoras de fricção e os novos produtos de ligas-redutoras de fricção com sua alta confiabilidade e estabilidade, alcançando bons benefícios sociais e retornos econômicos significativos. Isto marca a entrada do desenvolvimento da liga de zinco da China na era da "liga microcristalina"!
02 Processo de fabricação de liga de zinco
O processo tradicional de-fundição sob pressão consiste principalmente em quatro etapas: preparação do molde, enchimento, injeção e agitação (comumente conhecida como separação do portão).
Durante o processo de preparação, o lubrificante é pulverizado na cavidade do molde. O lubrificante não só ajuda a controlar a temperatura do molde, mas também auxilia na ejeção da peça fundida. Depois disso, o molde é fechado e o metal fundido é injetado no molde a alta pressão, normalmente variando de aproximadamente 10 a 175 megapascais.
Uma vez que o metal fundido preenche o molde, a pressão é mantida até que a peça fundida solidifique. Os pinos ejetores empurram para fora todas as peças fundidas. Como um molde pode ter múltiplas cavidades, diversas peças fundidas podem ser produzidas em cada ciclo.
O processo de agitação envolve a separação de resíduos, incluindo a comporta do molde, canais, canal de entrada e rebarba. Isso normalmente é conseguido fixando a peça fundida com um acessório especial. Se o portão estiver quebradiço, a peça fundida pode ser removida diretamente, economizando mão de obra. O excesso de material da porta do molde pode ser derretido e reutilizado. O rendimento típico é de aproximadamente 67%.
A injeção de alta-pressão resulta em um preenchimento muito rápido do molde, permitindo que o metal fundido preencha todo o molde antes que qualquer peça solidifique. Esse método garante que mesmo seções com paredes-finas e difíceis-de{4}}preenchimento evitem descontinuidades superficiais.
No entanto, isso também pode levar ao aprisionamento de ar, pois o ar luta para escapar durante o rápido enchimento do molde. Este problema pode ser mitigado colocando aberturas de ventilação ao longo da linha de partição, mas mesmo com processos muito precisos, alguma porosidade pode permanecer no centro da peça fundida. A maioria das peças fundidas sob pressão pode ser aprimorada por meio de processamento secundário para obter recursos que não seriam possíveis apenas com a fundição, como perfuração, rosqueamento ou polimento.
Equipamento
As máquinas de fundição-são divididas principalmente em dois tipos: máquinas de fundição-de câmara quente-e máquinas de fundição-de câmara fria-. As máquinas de fundição sob pressão-com câmara quente-são normalmente usadas para fundição sob pressão-de liga de zinco, enquanto as máquinas de fundição sob pressão-com câmara fria-são geralmente usadas para ligas de alumínio, magnésio, cobre e zinco com alto teor de alumínio. Portanto, não vou entrar em detalhes sobre fundição em-câmara fria-.
Placa de cobertura 2. Pescoço de ganso 3. Cilindro de potência 4. Assento do bocal 5. Êmbolo 6. Corpo do cilindro 7. Cadinho 8. Metal fundido 9. Bocal 10. Zona de aquecimento 11. Entrada de metal líquido 12. Câmara de combustão
A fundição em-câmara-quente, às vezes chamada de fundição em molde-pescoço de ganso, envolve uma poça de metal fundido ou semi{3}}fundido que preenche o molde sob pressão.
No início do ciclo, o pistão da máquina é retraído, permitindo que o metal fundido preencha o pescoço de ganso. A pressão pneumática ou hidráulica empurra então o pistão, comprimindo o metal e injetando-o no molde. As máquinas-de fundição sob pressão variam de 10 toneladas a 400 toneladas, sendo as mais comumente usadas 88 toneladas, 138 toneladas, 168 toneladas e 200 toneladas.
As vantagens deste sistema incluem tempos de ciclo rápidos, facilidade de automação e fusão conveniente de metal.
As desvantagens incluem a incapacidade de fundir-metais com pontos de fusão mais altos, como o alumínio, já que o alumínio absorveria o ferro da poça de fusão.
Portanto, máquinas de fundição sob pressão-com câmara quente-são normalmente usadas para ligas de zinco, estanho e chumbo. Além disso, a fundição sob pressão em-câmara quente-geralmente é inadequada para peças fundidas grandes; este processo é normalmente usado para peças fundidas pequenas.