مقدمة لمنتجات سبائك الزنك
سبائك الزنك هي سبيكة تتكون من الزنك كقاعدة مع إضافة عناصر أخرى. تشتمل عناصر صناعة السبائك المضافة بشكل شائع على-عناصر سبائك الزنك ذات درجة الحرارة المنخفضة مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والكادميوم والرصاص والتيتانيوم.
تتميز سبائك الزنك بنقطة انصهار منخفضة، وسيولة جيدة، وسهلة اللحام، والنحاس، والخضوع لمعالجة البلاستيك. فهو مقاوم للتآكل-في الغلاف الجوي، ومن السهل إعادة تدوير المواد الخردة وإعادة صهرها. ومع ذلك، فهي تتمتع بقوة زحف منخفضة وعرضة للشيخوخة الطبيعية، مما قد يسبب تغيرات في الأبعاد. ويتم تحضيره عن طريق الصهر وتشكيله عن طريق الصب بالقالب- أو المعالجة بالضغط.
بناءً على عملية التصنيع، يمكن تقسيمها إلى سبائك الزنك المصبوب وسبائك الزنك المطاوع. تشمل العناصر الرئيسية المضافة في سبائك الزنك الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم. تتمتع سبائك الزنك المصبوبة بسيولة جيدة ومقاومة للتآكل، مما يجعلها مناسبة لأدوات الصب بالقالب، وقطع غيار السيارات، والأغلفة، وما إلى ذلك.
الخصائص الفيزيائية
الزنك عبارة عن معدن-أبيض مزرق ولامع وله خصائص مقاومة مغناطيسية. على الرغم من أن الزنك التجاري تتم معالجته عادة، إلا أن هذه الخصائص لم تعد متميزة. كثافته أقل قليلاً من كثافة الحديد، وله بنية بلورية سداسية.
في درجة حرارة الغرفة، يكون الزنك صلبًا وهشًا، لكنه يصبح قابلاً للسحب بين 100 و150 درجة. عندما تتجاوز درجة الحرارة 210 درجة، يصبح الزنك هشًا مرة أخرى ويمكن سحقه بالطرق. يحتوي الزنك على موصلية كهربائية معتدلة. من بين جميع المعادن، درجة انصهارها (420 درجة) ودرجة غليانها (900 درجة) منخفضة نسبيا. باستثناء الزئبق والكادميوم، فإن درجة انصهاره هي الأدنى بين جميع الفلزات الانتقالية.
صفات
نقطة انصهار منخفضة: تذوب عند 385 درجة، مما يجعل من السهل صب القالب-.
أداء صب جيد: يمكنها صب -أجزاء معقدة ورقيقة الجدران ودقيقة مع سطح أملس.
مقاوم للتآكل-في الغلاف الجوي.
ثبات الأبعاد العالي ودقة المنتجات النهائية (حتى 0.03 مم).
تكلفة إنتاج منخفضة: عمر قالب طويل.
01 تاريخ تطور سبائك الزنك
في عام 1930، عشية الحرب العالمية الثانية، بدأت ألمانيا في البحث عن بدائل لبرونز القصدير، والنحاس الرصاص، ومعادن بابيت لمعالجة النقص في موارد النحاس وارتفاع التكاليف، وبدأت الأبحاث حول جيل جديد من السبائك ذات المحامل المنزلقة.
في عام 1935، بعد ما يقرب من خمس سنوات من البحث، اكتشفت ألمانيا أن الخواص الميكانيكية والاحتكاك-المخفض لأداء السبائك القائمة على الزنك المصبوب-والسبائك القائمة على الألومنيوم المصبوب-يمكن أن تتجاوز تلك الخاصة بالسبائك القائمة على النحاس- ومعادن بابيت.
في عام 1938، نجحت ألمانيا في استبدال برونز القصدير وبرونز الألومنيوم بسبائك الزنك المصبوب واستبدلت معادن بابيت بسبائك أساسها الألومنيوم المصبوب- لتصنيع البطانات المحامل والمنتجات المماثلة. وتم تركيبها في الدبابات والسيارات العسكرية، وحققت نتائج ممتازة.
من عام 1939 إلى عام 1943، خلال الحرب العالمية الثانية، ارتفع الاستخدام السنوي لسبائك الزنك المصبوب والسبائك المصنوعة من الألومنيوم المصبوب-في ألمانيا من 7800 طن إلى 49000 طن. وقد اجتذب هذا التغيير اهتمامًا كبيرًا من المنظمة الدولية للرصاص والزنك.
في عام 1959، أطلقت الوحدات الأعضاء في المنظمة الدولية للرصاص والزنك مشروعًا بحثيًا باسم "LONG-S PLAN". وكان الغرض منه هو تطوير جيل جديد من السبائك-التي تقلل الاحتكاك بأداء أعلى وعمر خدمة أطول من السبائك القائمة على النحاس- ومعادن بابيت. تمت الإشارة إلى السبيكة قيد التطوير باسم معدن Long-.
لقد حظي ظهور سبيكة Long- الجديدة لتقليل الاحتكاك المعدني- باهتمام كبير من المستخدمين في جميع أنحاء العالم. استثمرت العديد من الدول الصناعية موارد كبيرة في البحث والتطوير لمعادن Long-. في الولايات المتحدة وحدها، قامت العشرات من الشركات بتطوير سبائك الألومنيوم الطويلة- القائمة على- والزنك- وسلاسل أخرى من السبائك المخفضة للاحتكاك.
نظرًا لما يتمتع به من خصائص ممتازة في تقليل الاحتكاك-وفعالية-من حيث التكلفة، فقد تم الترويج لمعدن Long- بسرعة في قطاع التصنيع وحل محل السبائك التقليدية التي تعمل على تقليل الاحتكاك بشكل شامل-مثل السبائك القائمة على النحاس- ومعادن Babbitt، مما يدل على القدرة التنافسية القوية في السوق.
تطوير سبائك الزنك في الصين
نظرًا لإمكانية استخدام سبائك الزنك المعدنية- الجديدة من Long ومعادن Babbitt التقليدية في تصنيع محامل منزلقة، وكانت تكلفة إنتاجها أقل بكثير من تكلفة معادن Babbitt، فقد تمت ترجمة معدن Long- في الصين إلى "سبائك Long's". أشار متخصصو الصناعة إلى معدن Long- باعتباره نوعًا جديدًا من السبائك المخفضة للاحتكاك-، ويطلق عليه الكثيرون عادةً نوعًا جديدًا من السبائك المحملة.
في عام 1982، قدم معهد أبحاث المسبك في شنيانغ، وهو الهيئة الوطنية لتكنولوجيا المسابك، سبائك الزنك ZA27 المعدنية من Long- وفقًا للمعيار الأمريكي ASTM B791-1979. وبعد ما يقرب من عامين من الدراسة والتكيف، قاموا بتطوير سبيكة تحمل جديدة ZA27 قائمة على الزنك منتجة محليًا، مع الرمز القياسي الوطني ZA27-2، مما يمثل بداية تطوير السبائك الجديدة لتقليل الاحتكاك في الصين.
في عام 1985، تحت رعاية السيدة Chen Shuzhi، نائبة حاكم مقاطعة Liaoning، وبدعم قوي من القادة المعنيين في معهد Shenyang لأبحاث المسبك، تم إنشاء معهد Shenyang لأبحاث مواد التحمل. كانت تتألف من نخبة فنية من معهد أبحاث مسبك شنيانغ والمتخصصة في تقديم تكنولوجيا المعادن الأجنبية المتقدمة من Long- لتعزيز تطوير وتعميم تكنولوجيا "سبائك Long's" المحلية.
في عام 1991، قام معهد Shenyang لأبحاث مواد المحامل لأول مرة بتطوير مادة سبائك ZA303 عالية-من الزنك-ومعتمدة على ZA27-2، لمعالجة هشاشة ZA27-2 في درجات الحرارة المنخفضة. وفي ذلك العام، اجتازت تقييم الإنجاز العلمي والتكنولوجي للجنة العلوم والتكنولوجيا لبلدية شنيانغ. ومنذ ذلك الحين، تم نشر تكنولوجيا "سبائك لونغ" على نطاق واسع وتبادلها بين الجامعات المحلية الكبرى والمؤسسات البحثية، مما عزز التطور السريع ل"سبائك لونغ" في الصين.
يمكن للسبائك -المصنوعة من الزنك أن تلبي متطلبات الأداء المحددة للخصائص الفردية، مما يميزها عن السبائك التقليدية المخفضة للاحتكاك-. وهذا يوفر إنتاجًا مخصصًا من مواد تقليل الاحتكاك- لصناعة تصنيع المعدات، مما يلبي الاحتياجات الشخصية لتصنيع المعدات ويقدم دعمًا قويًا لتحقيق كفاءة عالية ودقة عالية وموثوقية عالية وتكلفة منخفضة في تصنيع المعدات.
بحلول عام 2010، -تم تطبيق منتجات تقليل الاحتكاك مثل البطانات والمحامل والتروس الدودية والألواح المنزلقة والصواميل المصنوعة من سبائك الزنك{2}}البلورية الدقيقة بنجاح في صناعات مثل تصنيع معدات الحدادة، وتصنيع أدوات الآلات CNC، وتصنيع مخفضات السرعة، وتصنيع معدات التعدين الثقيلة، وتصنيع الآلات الهندسية.
لقد نجحت منتجات السبائك الدقيقة البلورات المعتمدة على الزنك في استبدال-السبائك المختزلة للاحتكاك التقليدي-والسبائك المخفضة للاحتكاك الجديد-بمنتجات السبائك ذات الموثوقية العالية والثبات، مما يحقق فوائد اجتماعية جيدة وعوائد اقتصادية كبيرة. وهذا يمثل دخول تطوير سبائك الزنك في الصين إلى عصر "السبائك الدقيقة البلورات"!
02 عملية تصنيع سبائك الزنك
تتكون عملية الصب التقليدية-في المقام الأول من أربع خطوات: إعداد القالب، والتعبئة، والحقن، والهز (المعروف باسم فصل البوابة).
أثناء عملية التحضير، يتم رش مادة التشحيم في تجويف القالب. لا يساعد زيت التشحيم على التحكم في درجة حرارة القالب فحسب، بل يساعد أيضًا في إخراج القالب. بعد ذلك، يتم إغلاق القالب، ويتم حقن المعدن المنصهر في القالب تحت ضغط عالٍ، يتراوح عادة من حوالي 10 إلى 175 ميجا باسكال.
بمجرد أن يملأ المعدن المنصهر القالب، يتم الحفاظ على الضغط حتى يصلب الصب. ثم تقوم دبابيس القاذف بدفع جميع المسبوكات إلى الخارج. وبما أن القالب قد يحتوي على تجاويف متعددة، فيمكن إنتاج عدة مصبوبات في كل دورة.
تتضمن عملية الهز فصل المخلفات، بما في ذلك بوابة القالب، والمجاري، والذرب، والفلاش. يتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق تثبيت الصب باستخدام أداة خاصة. إذا كانت البوابة هشة، فيمكن إيقاف عملية الصب مباشرة، مما يوفر العمالة. يمكن صهر مادة بوابة القالب الزائدة وإعادة استخدامها. العائد النموذجي هو حوالي 67٪.
يؤدي الحقن بالضغط العالي- إلى ملء القالب بسرعة كبيرة، مما يسمح للمعدن المنصهر بملء القالب بالكامل قبل أن يتصلب أي جزء. تضمن هذه الطريقة أنه حتى الأجزاء-الرفيعة الجدران والتي يصعب-ملؤها-تجنب المقاطعات السطحية.
ومع ذلك، يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى انحباس الهواء، حيث يكافح الهواء للهروب أثناء التعبئة السريعة للقالب. يمكن التخفيف من هذه المشكلة عن طريق وضع فتحات على طول خط الفراق، ولكن حتى مع العمليات الدقيقة للغاية، قد تبقى بعض المسامية في وسط الصب. يمكن تحسين معظم قوالب الصب من خلال المعالجة الثانوية لتحقيق ميزات غير ممكنة مع الصب وحده، مثل الحفر أو التنصت أو التلميع.
معدات
تنقسم آلات صب القوالب- بشكل أساسي إلى نوعين: آلات صب القوالب ذات الغرف- الساخنة وآلات صب القوالب ذات الغرف الباردة--الباردة. تُستخدم ماكينات صب-القوالب الساخنة-عادةً في صب قوالب سبائك الزنك-، في حين تُستخدم ماكينات صب القوالب-الباردة-الغرف بشكل عام لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس والزنك ذات المحتوى العالي من الألومنيوم. لذلك، لن أتناول الكثير من التفاصيل حول الصب على البارد-بالغرفة-.
لوحة الغطاء 2. معقوفة 3. أسطوانة الطاقة 4. مقعد الفوهة 5. المكبس 6. جسم الأسطوانة 7. بوتقة 8. المعدن المنصهر 9. الفوهة 10. منطقة التسخين 11. مدخل المعدن السائل 12. غرفة الاحتراق
تتضمن عملية صب-الغرفة الساخنة-، والتي يشار إليها أحيانًا باسم عملية صب القالب المعقوفة-، مجموعة من المعدن المنصهر أو شبه-المعدن المنصهر الذي يملأ القالب تحت الضغط.
في بداية الدورة، يتم سحب مكبس الآلة، مما يسمح للمعادن المنصهرة بملء عنق المعقوفة. ثم يقوم الضغط الهوائي أو الهيدروليكي بدفع المكبس، وضغط المعدن وحقنه في القالب. تتراوح ماكينات الصب بالقالب- من 10 طن إلى 400 طن، وأكثرها استخدامًا هي 88 طنًا، و138 طنًا، و168 طنًا، و200 طن.
تشتمل مزايا هذا النظام على أوقات دورة سريعة، وسهولة التشغيل الآلي، وصهر المعادن بسهولة.
تشمل العيوب عدم القدرة على صب-المعادن المصبوبة ذات نقاط انصهار أعلى، مثل الألومنيوم، حيث يلتقط الألومنيوم الحديد من حوض الصهر.
ولذلك، تُستخدم عادةً ماكينات الصب-بالقوالب الساخنة-لسبائك الزنك والقصدير والرصاص. بالإضافة إلى ذلك، فإن الصب-بالغرفة الساخنة-لا يكون بشكل عام مناسبًا للمسبوكات الكبيرة؛ تُستخدم هذه العملية عادةً للمسبوكات الصغيرة.