Gia công Kẽm: Quy trình gia công các loại hợp kim kẽm

14-12-2023 1.323

Kẽm (Ký hiệu: Zn) là kim loại tiện dụng trong ngành sản xuất nhờ các đặc tính vật liệu thuận lợi như khả năng chống ăn mòn tốt, hiệu suất điện hóa và khả năng tương thích sinh học.

Mục lục
Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận về chất lượng của kẽm và hợp kim của nó làm vật liệu gia công CNC. Nó cũng bao gồm các tính chất của kẽm, các loại hợp kim kẽm khác nhau, các quy trình gia công kẽm khác nhau và phân tích chuyên sâu về khả năng gia công của hợp kim kẽm.
 

Tính chất và đặc điểm của Kẽm


Kim loại kẽm, ở dạng nguyên chất, là một nguyên tố hóa học giòn, màu xám sáng bóng, có ứng dụng công nghiệp hạn chế. Là một kim loại nguyên chất, nó rất hữu ích trong việc mạ các kim loại khác như sắt để cải thiện khả năng chống ăn mòn.

Tuy nhiên, hợp kim kẽm cực kỳ hữu ích, có nhiều đặc tính đáng mơ ước khiến chúng được đặt ở vị trí cao trong danh sách các vật liệu gia công phổ biến. Hợp kim kẽm có độ bền kéo tốt, chống ăn mòn và độ dẻo cao. Hơn nữa, chúng thân thiện với môi trường do có khả năng tái chế. Hơn hết, kẽm là kim loại không đắt tiền với nguồn cung dồi dào.

Gia công kẽm
 

Các loại hợp kim Kẽm để gia công cơ khí


Mỗi hợp kim kẽm cung cấp một hỗn hợp đặc tính vật liệu cụ thể. Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về một số hợp kim kẽm phổ biến. Một số nguyên tố hợp kim chính của kẽm là đồng, thiếc, magie và nhôm.
 

- Zamak 3


Nhóm hợp kim kẽm Zamak có các loại hợp kim kẽm phổ biến nhất, trong đó Zamak 3 là tiêu chuẩn trong số đó. Zamak 3 chứa 96% kẽm có độ tinh khiết cao và 4% nhôm. Hơn nữa, một số biến thể nhất định trong Zamak 3 cũng có thể chứa một lượng nhỏ đồng, magiê và sắt.

Nó cung cấp sự kết hợp của độ dẻo, sức mạnh, độ hoàn thiện và độ ổn định kích thước. Những đặc tính này, được tăng cường bởi nhiệt độ nóng chảy 384oC, khiến nó có khả năng đúc cao. Vì vậy, đúc được cho là cách sử dụng công nghiệp phổ biến nhất của nó. Ngoài ra, Zamak 3 còn có khả năng chống ăn mòn và dẫn điện đặc trưng của hợp kim kẽm.
 

- Zamak 5


Zamak 5 là một loại hợp kim kẽm khác của nhóm Zamak. Thành phần của nó chứa ~1% đồng cùng với 4% nhôm, phổ biến ở tất cả các loại Zamak.

Việc bổ sung đồng này làm tăng thêm độ bền và độ cứng cho hợp kim kẽm. Tuy nhiên, những đặc tính này phải trả giá bằng việc giảm độ dẻo và độ chính xác về kích thước. Tuy nhiên, nhìn chung, Zamak 5 tạo ra một hợp kim kẽm tuyệt vời với khả năng đúc và gia công tốt.
 

- ZA 8


ZA 8 là hợp kim nhôm kẽm có hàm lượng nhôm 8,4%. Những phẩm chất chính của nó bao gồm độ bền và độ cứng cao, cũng như độ bền rão, đây là đặc tính độc nhất trong số các loại hợp kim kẽm. Ngoài ra, nó hỗ trợ các quá trình hoàn thiện bề mặt khác nhau và do đó là một lựa chọn phổ biến để chế tạo các vật dụng cho mục đích trang trí.

Một trong những ưu điểm chính của nó là khả năng tương thích với các phương pháp đúc khuôn, bao gồm cả đúc khuôn buồng nóng. Tính lưu loát của nó cho phép đúc các hình dạng phức tạp với các chi tiết mỏng.
 

- EZAC


EZAC là loại hợp kim kẽm cải tiến có hàm lượng nhôm và đồng. Nó có độ bền, độ cứng và hiệu suất leo vượt trội, đôi khi được coi là tốt nhất trong số các loại hợp kim kẽm thông thường.

Nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng đúc khuôn do điểm nóng chảy và tính lưu loát của nó. Điểm nóng chảy thấp của nó có nghĩa là nó tương thích với phương pháp đúc khuôn buồng nóng, làm tăng các ứng dụng tiềm năng của nó trong một số ngành công nghiệp.
 

- ZA 27


ZA 27 là một hợp kim kẽm có hàm lượng nhôm cao khác, với khoảng 28% nhôm và 2,5% đồng. Nó nhẹ, chắc, cứng và có đặc tính rão tốt. Ngoài ra, nó có điểm nóng chảy tương đối cao trong số các hợp kim kẽm, khiến nó thích hợp cho việc đúc khuôn buồng lạnh.
 

- Tombak


Tombak chủ yếu là hợp kim đồng thau với hàm lượng kẽm khoảng 5-20%. Nó được biết đến với chi phí thấp, tính dẻo và vẻ ngoài sáng bóng. Tùy thuộc vào thành phần của các nguyên tố hợp kim khác (thiếc, đồng, chì, v.v.), nó có thể có các màu khác nhau.

Nó là một lựa chọn phổ biến để làm các sản phẩm có giá trị trang trí như huy chương, đồ trang trí và nút do vẻ ngoài bằng vàng của nó.

Gia công kẽm
 

Khả năng gia công cơ khí của hợp kim Kẽm


Hợp kim kẽm thường dễ gia công và không gây ra nhiều vấn đề. Tuy nhiên, giống như bất kỳ vật liệu nào, chúng thể hiện những hành vi cụ thể đòi hỏi những người thợ máy phải cân nhắc và điều chỉnh nhất định để có được kết quả tốt nhất. Một số khía cạnh cốt lõi của khả năng gia công kẽm được thảo luận dưới đây.
 

- Dẻo dai trong nhiệt


Kẽm nóng lên nhanh chóng trong quá trình gia công. Sự làm mềm do nhiệt đi kèm với việc tăng nhiệt độ có thể dẫn đến hiện tượng 'dẻo dai' trong vật liệu. Điều này có nghĩa là hợp kim kẽm có xu hướng dính vào lưỡi cắt của dụng cụ, làm tăng độ mài mòn của dụng cụ và làm giảm hiệu suất cắt.
 

- Điểm nóng chảy thấp


Một vấn đề tương tự liên quan đến nhiệt độ là việc làm mềm nhiệt đôi khi có thể ngăn cản các thợ máy thực hiện phương pháp gia công mạnh mẽ. Ví dụ, bước tiến rất cao có thể không thực hiện được do vật liệu bị cắt quá mức.
 

- Độ giòn


Mặc dù vốn có tính dẻo nhưng tính chất giòn của một số loại hợp kim nhôm cao có thể gây ra vấn đề sứt mẻ.
 

- Mối nguy hiểm an toàn


Trong khi gia công kẽm tạo ra các phoi ngắn, dễ quản lý, thì các ứng dụng gia công tinh hoặc mài có thể tạo ra bụi không nên hít vào. Vì vậy, nên có hệ thống thông gió thích hợp khi thực hiện các hoạt động đó.
 

Các quy trình gia công hợp kim Kẽm


Hợp kim kẽm là vật liệu phổ biến trong các cửa hàng máy móc. Chúng tương thích với nhiều nguyên công gia công khác nhau, một số nguyên công được giải thích ngắn gọn bên dưới.
 

- Gia công Phay


Gia công Phay là quy trình gia công được công nhận rộng rãi nhất để gia công kẽm. Với các khả năng tiên tiến như gia công CNC 5 trục , đây là quy trình hàng đầu để sản xuất các hình dạng lăng trụ, không đều.
 

- Gia công Tiện


Gia công Tiện rất hữu ích trong việc gia công các vật thể hình trụ trên máy tiện. Máy tiện hiện đại cung cấp khả năng đa trục với độ chính xác cao, bao gồm cả nguyên công phay tiện. Tiện kẽm, cũng như phay, rất dễ dàng nhưng có thể gặp một số vấn đề về độ mềm (độ dẻo) của vật liệu.
 

- Gia công Khoan


Gia công Khoan là quy trình gia công tạo lỗ tiêu chuẩn, sử dụng các mũi khoan có tỷ lệ chiều dài và bán kính khác nhau với các rãnh xoắn ốc. Việc khoan hợp kim kẽm được thực hiện tốt hơn bằng cách làm mát bằng lũ và các mũi khoan được mài sắc để giảm thiểu sự tích tụ nhiệt trong vùng cắt. Mặt khác, hợp kim kẽm có thể được gia công với các thông số cắt rộng rãi, cho phép tốc độ loại bỏ vật liệu cao.
 

- Đúc khuôn


Đúc khuôn là một quy trình sản xuất phổ biến và hiệu quả cao để sản xuất các thành phần kẽm có hình dạng phức tạp và dung sai chặt chẽ. Không giống như các quy trình gia công truyền thống, đúc khuôn liên quan đến việc sử dụng khuôn hoặc khuôn để tạo ra bộ phận mong muốn.
 

- Gia công phóng điện (EDM)


Gia công phóng điện EDM không phải là một nguyên công gia công cổ điển nhưng vẫn là một phương pháp rất hữu ích và thường xuyên để sản xuất các bộ phận lăng trụ trong các xưởng máy. Tính dẫn điện tốt của kẽm làm cho nó trở thành vật liệu tương thích với EDM.
 
Gia công kẽm
 

Tùy chọn hoàn thiện bề mặt cho các bộ phận Kẽm


Hợp kim kẽm tương thích với nhiều phương pháp hoàn thiện bề mặt, bao gồm:
 
  • Mạ điện: Hợp kim kẽm hỗ trợ mạ điện bằng các vật liệu như niken và coban để đạt được độ hoàn thiện bề mặt, đặc tính cụ thể và tăng cường khả năng chống ăn mòn.
  • Lớp phủ chuyển hóa cromat: Lớp phủ chuyển đổi Chromate cải thiện vẻ ngoài thẩm mỹ và khả năng chống ăn mòn của hợp kim kẽm. Hơn nữa, nó có sẵn trong các màu sắc khác nhau.
  • Sơn tĩnh điện: Sơn tĩnh điện mang lại vẻ ngoài cứng cáp hơn cho bề mặt và giúp nó có khả năng chống lại các tác động mài mòn như sứt mẻ và trầy xước.
  • Anodizing: Anodizing tạo ra một lớp oxit mỏng bảo vệ trên bề mặt hợp kim kẽm, giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn.
  • Sơn: Hợp kim kẽm tương thích với sơn, cho phép người dùng có được bất kỳ màu nào họ mong muốn.
 

Mẹo và thủ thuật gia công hợp kim Kẽm


Trong các phần trước, chúng tôi đã xác định rằng khả năng gia công của hợp kim kẽm cao. Chúng không khó xử lý như các vật liệu khác như gia công titan chẳng hạn. Tuy nhiên, cũng có một số giải pháp chuyên môn để tối ưu hóa quy trình gia công hợp kim kẽm.
 

- Thích hợp kim kẽm có thể gia công


Mặc dù điều này không cần phải nói, nhưng nó cũng rất dễ bị bỏ qua. Khi bạn có sự lựa chọn giữa nhiều hợp kim kẽm, hãy chọn loại mà thợ máy của bạn thấy dễ quản lý hơn, chẳng hạn như Zamak 3 hoặc Zamak 5. Nó sẽ mang lại hiệu quả về độ chính xác về kích thước và tiết kiệm thời gian.
 

- Dụng cụ cắt sắc bén


Để giải quyết tình trạng dính của hợp kim kẽm và giảm thiểu sự mài mòn của dụng cụ, nên sử dụng các dụng cụ cắt sắc nét hơn. Họ áp dụng lực cắt tập trung và giảm thiểu hiệu ứng cày xới. Như vậy, tạo ra phoi ngắn bay ra ngoài thay vì bám vào dụng cụ.
 

- Hãy hào phóng với chất làm mát


Làm mềm nhiệt là một vấn đề lớn trong gia công kẽm. Do đó, nguồn cung cấp chất làm mát dồi dào giúp giảm thiểu ma sát và giữ nhiệt độ trong tầm kiểm soát, từ đó cải thiện độ bóng bề mặt và sản xuất phoi. Hơn nữa, chất làm mát gốc nước nên là lựa chọn ưu tiên của bạn.
 

- Tốc độ cắt từ trung bình đến cao


Nếu hợp kim kẽm nóng lên nhanh chóng, hãy tăng tốc độ cắt một chút để giảm nhiệt độ cắt. Điều này làm giảm thời gian tiếp xúc giữa dụng cụ và vật liệu và dẫn đến khả năng tản nhiệt cao hơn qua phoi.
 

- Dụng cụ cacbua/HSS


Hợp kim kẽm có thể gây mài mòn dụng cụ quá mức hoặc biến dạng nhiệt. Vì vậy, cacbua là một lựa chọn tốt nhờ khả năng chống mài mòn tốt cũng như độ ổn định nhiệt. Đối với những công việc nhẹ nhàng hơn, HSS cũng hoạt động khá tốt với các loại hợp kim kẽm.
 

Ứng dụng của bộ phận Kẽm gia công


Bây giờ chúng ta đã hiểu các khía cạnh có thể gia công của hợp kim kẽm, đã đến lúc thảo luận về một số ứng dụng của các bộ phận gia công bằng kẽm. Một danh sách ngắn các bộ phận hợp kim kẽm được đưa ra dưới đây.
 
  • Các thành phần của ô tô: Các công ty ô tô sử dụng hợp kim kẽm để sản xuất các bộ phận khối động cơ, giá đỡ, vật dụng trang trí, v.v.
  • Vỏ điện tử: Tính dẫn điện và nhiệt tốt của hợp kim kẽm khiến chúng trở nên lý tưởng để sản xuất vỏ và tản nhiệt cho các thiết bị điện tử.
  • Dụng cụ y tế: Khả năng tương thích sinh học của hợp kim kẽm làm cho chúng trở thành vật liệu thuận lợi cho một số dụng cụ y tế.
  • Phần cứng: Hợp kim kẽm là lựa chọn phổ biến cho các ốc vít như ốc vít, đai ốc và bu lông cho các ứng dụng có tác động thấp như thiết bị gia dụng và phụ kiện. Chúng cung cấp độ bền dồi dào, khả năng chống ăn mòn và các tùy chọn hoàn thiện bề mặt thẩm mỹ cho các ứng dụng như vậy.
  • Hàng tiêu dùng: Hợp kim kẽm cũng là lựa chọn phổ biến cho các mặt hàng tiêu dùng như khóa kéo, bản lề và đồ trang sức do chi phí thấp và vẻ ngoài trang trí.
 

Kết Luận


Hợp kim kẽm chắc chắn là một trong những nhóm vật liệu quan trọng nhất trong ngành gia công, với nhiều loại, quy trình và ứng dụng đa dạng. Những đặc tính hữu ích của chúng, cùng với khả năng gia công cao, khiến chúng trở nên hoàn hảo cho môi trường xưởng máy.

Bài viết liên quan: