Druckguss aus Zinklegierung vs. Druckguss aus Aluminiumlegierung: Was sind die Unterschiede?

Druckguss ist eine Fertigungstechnik, die sich für die Herstellung komplexer Teile eignet, die Präzision erfordern und in großen Stückzahlen hergestellt werden.Diese Technik ist mit Metallen kompatibel, wobei Zink, Magnesium und Aluminium am häufigsten verwendet werden.Unter diesen verschiedenen Materialien werden Zinkdruckguss und Aluminiumdruckguss in der Metallherstellung am häufigsten verglichen.

Beide Materialien haben einzigartige inhärente Eigenschaften und Anwendungen.Durch das Verfahren werden diese Eigenschaften jedoch noch weiter verbessert.Daher ist es wichtig, Druckguss und seine Auswirkungen auf Materialien zu verstehen.Dieser Artikel vergleicht Aluminiumdruckguss und Zinkdruckguss und hilft Ihnen, sie zu verstehen und richtig zu verwenden.

Eigenschaften und Anwendungen von Druckgussteilen aus Zinklegierungen und Aluminiumlegierungen:

Merkmale des Druckgusses aus Zinklegierung:

• Geeignet für die Massenproduktion.

• Reduzierte Produktionskosten.

• Hervorragende Oberflächenqualität, wodurch die Kosten für die Oberflächenbehandlung gesenkt werden.

• Geringere Formkosten im Vergleich zu Aluminiumlegierungen.

• Außergewöhnliche Fließfähigkeit und höhere mechanische Festigkeit.

• Höhere Präzision bei den Produktabmessungen.

• Die minimale Wandstärke kann bis zu 0,5 mm betragen.

• Längere Lebensdauer der Form beim Druckguss aus Zinklegierungen.

Druckgussteile aus Zinklegierungen werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter 3C-Produkte (Computer, Kommunikation und Unterhaltungselektronik), Hardware, Automobilteile und Fahrradkomponenten.

Merkmale des Druckgusses aus Aluminiumlegierung:

• Leichter, da es zu einem Drittel aus Stahl besteht.

• Hohe Festigkeit, erreicht durch verschiedene Legierungszusätze, Walzen, Schmieden und unterschiedliche Wärmebehandlungsstufen, wodurch eine Reihe von Aluminiumlegierungsprodukten mit Festigkeiten von HB250 bis HB1670 entstehen.

• Korrosionsbeständig.

• Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit.

• Umweltfreundlich.

• Beständig gegen niedrige Temperaturen ohne die Sprödigkeit, die Kohlenstoffstahl bei extrem kalten Bedingungen beeinträchtigt.

• Aluminiumlegierungen werden häufig in Elektrogeräten, Kühlsystemen, Haushaltsgeräten, Lebensmittelbehältern (Aluminiumdosen, flexible Verpackungen), Transportfahrzeugen und mehr verwendet.

Zinklegierung 2#, weist unter den verschiedenen Zinklegierungen (mit niedrigem Aluminiumgehalt) die höchste Härte und Festigkeit auf.Es enthält einen höheren Kupfergehalt (3 %), was im Laufe der Zeit zu Veränderungen der Eigenschaften führt, einschließlich Dimensionsausdehnung (0,0014 mm pro mm über 20 Jahre), verringerter Dehnung und Schlagfestigkeit.Im Vergleich zu den Zinklegierungen 3# und 5# weist 2# eine bessere Kriechfestigkeit (Verformung unter Hochtemperaturbelastung) und Verschleißfestigkeit auf und behält bei Alterung eine höhere Festigkeit und Härte bei.Es wird auch beim Schwerkraftguss zur Herstellung von Metallformen oder Spritzgusswerkzeugen verwendet.

Zinklegierungen sind im Druckguss seit jeher ein bevorzugtes Material, um physikalische und mechanische Eigenschaften auszugleichen.Aufgrund seiner hervorragenden Gießfähigkeit und Dimensionsstabilität verwenden über 70 % der Druckgussprodukte aus Zinklegierungen eine 3#-Zinklegierung.Diese Legierung eignet sich besonders zum Galvanisieren, Lackieren und Chromatieren.

Zinklegierung 4# hat einen Kupfergehalt zwischen 3# und 5# und reduziert bestimmte Gussfehler wirksamer als 3#, während eine vergleichbare Formbarkeit erhalten bleibt.

Zinklegierung 5# ist härter und fester als 3#, aber weniger formbar, was sich auf Prozesse wie Biegen und Rollen auswirken kann.Der Zusatz von 1 % Kupfer zu 5# Zinklegierung verändert seine Eigenschaften und bietet eine bessere Kriechfestigkeit als 3# und Eignung für Galvanisierung, Bearbeitung und allgemeine Oberflächenbehandlungen.

Zinklegierung 8# wurde für den Schwerkraftguss entwickelt, wird aber heute häufig im Hochdruck-Kokillenguss eingesetzt.Es bietet eine höhere Härte, Festigkeit und Kriechfestigkeit als 3#- und 5#-Legierungen und ist für die Galvanisierung und andere Oberflächenbehandlungen geeignet.Wenn daher die Leistung von 3# und 5# nicht den Anforderungen entspricht, ist 8# aufgrund seiner hohen Festigkeit und Kriechfestigkeit eine alternative Wahl.

Wenn man die Funktionalität von Druckgussteilen aus Aluminiumlegierung mit denen von Druckgussteilen aus Zinklegierung vergleicht, welches hat die bessere Funktionalität?

Die meisten Druckgussteile aus Aluminium und Aluminiumlegierungen können galvanisiert werden (einschließlich Verzinkung und Verchromung). Obwohl das technische Verfahren im Vergleich zur Galvanisierung von Stahl und Kupfer oder Kupferlegierungen etwas komplexer sein mag, ist es ausgereift und wird in der Massenproduktion weit verbreitet eingesetzt .Beispielsweise handelt es sich bei Autofelgen häufig um galvanisch beschichtete Druckgussteile aus Aluminiumlegierungen.China hat sich zu einem bedeutenden Produzenten und größten Exporteur galvanisierter Aluminiumfelgen entwickelt.Aluminiumdruckgusslegierungen können aufgrund struktureller Probleme bei bestimmten Produkten einige Herausforderungen beim Galvanisieren aufweisen, was zu potenziellen Problemen wie Sandlöchern und einem hohen Siliziumgehalt führen kann.

Unter normalen Umständen können Druckgussteile aus Aluminiumlegierungen die Korrosionsbeständigkeit verbessern, indem sie direkt einer Oberflächenoxidation unterzogen werden, was kostengünstig ist.Bei Verwendung zum Galvanisieren können die Kosten etwas höher sein, der Effekt dürfte jedoch ähnlich sein.Druckgussteile aus Aluminiumlegierungen sind für ihre gute Duktilität, aber relativ geringe Festigkeit bekannt und eignen sich daher für Komponenten mit mittlerer Struktur und hohen Belastungen.Aluminiumlegierungen haben eine geringere Dichte und unterschiedliche Härte.

Aluminiumlegierungen sind die am häufigsten verwendeten Nichteisen-Strukturmaterialien in verschiedenen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Maschinenbau, dem Schiffbau und der chemischen Industrie.Mit der rasanten Entwicklung der Industriewirtschaft ist die Nachfrage nach geschweißten Strukturbauteilen aus Aluminiumlegierungen gestiegen, was zu einer vertieften Forschung zur Schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen geführt hat.Derzeit sind Aluminiumlegierungen die am häufigsten verwendeten Legierungen.

Im Hinblick auf die Galvanisierungsfunktion von Druckgussteilen aus Aluminiumlegierungen ist bekannt, dass die Galvanisierung von Aluminium viele Herausforderungen mit sich bringt.Aluminium hat aktive chemische Eigenschaften, ein schlechtes elektrochemisches Potenzial, eine hohe Affinität zu Sauerstoff und neigt zur Oxidation.Es hat außerdem einen hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten und ist als amphoteres Metall sowohl in sauren als auch in alkalischen Umgebungen instabil, was zu komplexen chemischen Reaktionen führt.Die Haftung ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der Galvanisierung (oder chemischen Beschichtung) von Aluminium.Der Oxidfilm auf der Oberfläche von Aluminium kann sich in Gegenwart von Luft oder wässrigen Lösungen schnell regenerieren, nachdem er durch Säure- oder Alkalikorrosion entfernt wurde.

Im Vergleich dazu weisen Druckgussteile aus Zinklegierung im Allgemeinen eine bessere Galvanikfunktion auf als Druckgussteile aus Aluminiumlegierung.Oberflächenbehandlungsverfahren für Druckgussteile aus Zinklegierungen und Aluminiumlegierungen sind vielfältig und werden in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt.Jedes Verfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und weltweit werden von Druckgussformenherstellern und Oberflächenbehandlungsanbietern kontinuierlich Verbesserungen und Innovationen vorgenommen.

Druckgussteile aus Zinklegierung verfügen über hervorragende Gussfähigkeiten und ermöglichen die Herstellung komplexer Formen und dünnwandiger Präzisionskomponenten mit glatter Oberflächenbeschaffenheit.Beim Schmelzen und Druckgießen nehmen Zinklegierungen kein Eisen auf, korrodieren die Form nicht und haften nicht an der Form.Sie weisen bei Raumtemperatur gute mechanische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf.Zinklegierungen haben einen niedrigen Schmelzpunkt, etwa 385 °C, wodurch sie leicht zu schmelzen und zu gießen sind.

Sowohl Aluminium- als auch Zinklegierungen weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf.Zinklegierungen weisen im Vergleich zu Aluminiumlegierungen eine höhere Härte und Zugfestigkeit auf, wobei es keine absoluten Grenzen gibt.Ihre Härte ist im Allgemeinen recht hoch und sie verfügen über eine gute Zugfestigkeit.Der Hauptunterschied liegt in ihrer Zusammensetzung: Zinklegierungen enthalten Zink als Hauptelement (typischerweise über 85 %) und Aluminiumlegierungen enthalten Aluminium als Hauptelement (typischerweise über 87 %).Die spezifische Legierungszusammensetzung kann je nach Legierungstyp und Marke variieren, aber im Wesentlichen beinhalten Zinklegierungen die Zugabe anderer Legierungselemente zu Zink, genau wie Aluminiumlegierungen Zink als Basis mit anderen Elementen enthalten.

Zinklegierungen haben einen niedrigen Schmelzpunkt, eine gute Fließfähigkeit (geeignet zum Gießen dünnwandiger Teile), sind leicht schweißbar, lötbar und eignen sich für die Kunststoffverarbeitung.Sie sind bei trockener Luft und atmosphärischen Bedingungen korrosionsbeständig und lassen sich leicht recyceln und als Altmaterial wieder einschmelzen.Allerdings weisen sie eine geringere Kriechfestigkeit auf und durch die natürliche Alterung kann es zu Dimensionsänderungen kommen.Zinklegierungen können aufgrund ihrer Herstellungsmethode in Gusszinklegierungen und Verformungszinklegierungen eingeteilt werden.Gusslegierungen übertreffen Verformungslegierungen hinsichtlich der Produktionsmenge deutlich.

Zinkgusslegierungen sind seit ihrer Einführung in der Automobilindustrie im Jahr 1940 weit verbreitet und ihre Produktion hat schnell zugenommen.Etwa 25 % des gesamten Zinkverbrauchs entfallen auf die Herstellung dieser Legierungen.Die am häufigsten verwendete Legierungsreihe ist die Zn-Al-Cu-Mg-Reihe.Aluminium kann die Kornstruktur verfeinern, die Festigkeit und Schlagzähigkeit von Zink verbessern und die Korrosion von geschmolzenem Zink an Eisenbehältern erheblich reduzieren, wodurch das Verschweißen oder Anhaften von Gussteilen an Druckgussformen verhindert wird, was die Herstellung von Zinklegierungen in der Heißkammer ermöglicht Druckgussmaschinen und verbessert so die Produktionseffizienz.

Kupfer kann die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit von Zinklegierungen verbessern, ein übermäßiger Kupfergehalt kann jedoch die Schlagzähigkeit und Dimensionsstabilität der Legierung nach der Alterung verringern.Der maximale Kupfergehalt in Zinkdruckgusslegierungen beträgt 1,25 %, bei großen Gussstücken oder wenn eine hohe Dimensionsstabilität erforderlich ist, empfiehlt es sich generell, ihn unter 1 % zu halten.

Magnesium in Zinkdruckgusslegierungen kann Materialkorrosion reduzieren und die schädlichen Auswirkungen von Verunreinigungen wie Blei und Zinn beseitigen.Der Magnesiumgehalt liegt typischerweise zwischen 0,01 % und 0,08 %, sollte jedoch im Allgemeinen 0,05 % nicht überschreiten.Ein zu hoher Magnesiumgehalt kann zu Heißsprödigkeit und Gießschwierigkeiten führen.

Einige Verunreinigungen beeinträchtigen die Leistung von Zinkdruckgusslegierungen erheblich.Daher gelten für den Gehalt an Verunreinigungen wie Eisen, Blei, Cadmium und Zinn strenge Grenzwerte mit Obergrenzen von 0,005 %, 0,004 %, 0,003 % bzw. 0,02 %.Daher wird für den Druckguss von Zinklegierungsmaterialien hochreines Zink mit einer Reinheit von mehr als 99,99 % empfohlen.

Zinklegierungen im Schwerkraftguss können in Sandformen, Gipsformen oder Hartformen gegossen werden.Diese Zinklegierungen besitzen nicht nur die Eigenschaften typischer Zinkdruckgusslegierungen, sondern zeichnen sich auch durch hohe Festigkeit, gute Gießleistung, Unempfindlichkeit gegenüber der Abkühlgeschwindigkeit hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, Recyclingfähigkeit von Abfällen, einfaches Angießen, Toleranz gegenüber Überhitzung und Umschmelzen, geringe Schrumpfung und minimale Schwindung aus Porosität, Galvanisierbarkeit und Eignung für herkömmliche Veredelungsmethoden.

Abschluss

Sowohl Aluminium- als auch Zinkdruckgussteile sind langlebige und robuste Materialien.Die Wahl zwischen ihnen erfordert jedoch ein Verständnis der inhärenten Eigenschaften der Materialien und der spezifischen Anforderungen des Druckgussprozesses.In diesem Artikel wurde Zinkdruckguss mit Aluminiumdruckguss verglichen, um Ihnen eine fundierte Entscheidung bei der Auswahl der geeigneten Druckgussteile für Ihr Projekt zu erleichtern.

Häufige Fragen

Sind Zinkdruckgussteile stärker als Aluminiumdruckgussteile?

Zinkdruckgussteile sind tatsächlich stärker als Aluminiumdruckgussteile.Enthusiasten zufolge sind Zinkdruckgussteile stärker als viele gängige Nichteisenlegierungen.Die Festigkeit von Zinklegierungen ist etwa 2,5-mal höher als die von Aluminium-Druckgussteilen.

Was ist korrosionsbeständiger: Zink oder Aluminium?

Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumdruckgussteilen ist geringer als die von Zinkdruckgussteilen.Dies hängt jedoch vom pH-Wert ab.Beispielsweise ist die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium-Druckgussteilen in alkalischen Lösungen (pH 11) ähnlich der von Zink.