La versatilità delle leghe di zinco può essere messa alla prova in alcuni settori più che in altri. Un settore che offre grande libertà creativa e progettuale è quello degli elettrodomestici: i componenti in zama per elettrodomestici, infatti, possono contribuire a rendere l’intero oggetto unico, esclusivo e immediatamente riconoscibile.

La premessa necessaria per ottenere componenti in zama per elettrodomestici capaci di diventare un valore aggiunto per l’intero oggetto è la creazione di un rapporto di intesa e di fiducia tra il fornitore di pressofusi e il produttore di elettrodomestici. Solo attraverso lo scambio reciproco di expertise e conoscenze, infatti, è possibile raggiungere risultati ottimali che soddisfino non solo le richieste del produttore ma anche le aspettative del consumatore finale.

Per saperne di più su come sia possibile risparmiare grazie alla scelta del giusto fornitore di pressofusi consigliamo di leggere il post How the right die casting supplier can help your company’s VAVE.

Nella prima parte di quest’articolo analizzeremo i principali vantaggi derivanti dalla scelta delle leghe di zinco per componenti di elettrodomestici in un’ottica attenta alle esigenze del produttore di elettrodomestici e alle aspettative del consumatore finale. In seguito presenteremo delle brevi case study capaci di illustrare i processi e le scelte strategiche messi in campo per ottenere prodotti ottimizzati.

Vantaggi dei componenti in zama per elettrodomestici

I vantaggi lato produttore che verranno analizzati sono:

• Co-design
• Bellezza funzionale
• Libertà di design
• Libertà nei trattamenti superficiali
• Finitura e assemblaggio
• Riduzione dei costi

Il valore per il consumatore dato dalla presenza di componenti di zinco in un elettrodomestico verrà invece considerato sotto questi punti di vista:

• Aspetto, qualità, resistenza
• Pulizia
• Riciclabilità

Vantaggi lato produttore

I vantaggi lato produttore sono molteplici, per alcuni offriremo un’analisi più completa mentre per altri ci limiteremo a discutere qualche dettaglio, fornendo indicazioni su dove trovare articoli che trattino questi argomenti più approfonditamente.

Co-design

Come anticipato, è solo attraverso un rapporto di intesa e di fiducia che si possono mettere in discussione metodi e procedure consolidati per arrivare a definirne di nuovi in grado di condurre ad un’ottimizzazione di processi e prodotti. Per costruire un simile rapporto è necessario scegliere un fornitore di pressofusi in zama per elettrodomestici con le competenze, l’esperienza e la conoscenza necessarie ad intraprendere il processo di co-design insieme al cliente. Il giusto fornitore saprà infatti lavorare sul design dei componenti suggerendo strategie di ottimizzazione degli stampi e dei flussi di riempimento, geometrie e spessori in grado di condurre alla creazione di pezzi unici ed esclusivi.

Per conoscere alcune delle strategie di co-design che è possibile mettere in campo per ridurre il peso, e di conseguenza il costo, degli elettrodomestici consigliamo di leggere l’articolo Weight reduction for white goods industry.

Bellezza funzionale

Il processo di co-design dovrà essere guidato dal principio di bellezza funzionale, e cioè una rimozione dei dettagli superflui volta al miglioramento delle qualità estetiche delle parti funzionali.

Il raggiungimento della bellezza funzionale è sinonimo di vera collaborazione tra designer e manifattura, implica infatti un’azione congiunta e mirata che permette di ottenere risultati che soddisfino entrambe le parti.

Per raggiungere la bellezza funzionale, grazie alla sinergia raggiunta in fase di co-design, si mettono al centro del processo la coesistenza degli elementi funzionali e delle caratteristiche estetiche senza dimenticare che, per raggiungere risultati davvero validi, si devono prevedere soluzioni conformi al processo produttivo di pressofusione.

Nell’articolo Bellezza funzionale: il caso di Nespresso KitchenAid Artisan 5KES0503 è possibile trovare una definizione più approfondita di bellezza funzionale e la sua esemplificazione attraverso un case study.

Libertà di design

Bellezza funzionale e co-design sono strumenti per aiutare il produttore di elettrodomestici ad ottenere prodotti in grado di rispondere alle sue specifiche. Tuttavia sia la tecnica della pressofusione a camera calda sia la scelta delle leghe di zinco come materiale consentono grande libertà realizzativa. Con la pressofusione si possono infatti ottenere sagome articolate e complesse e spessori molto sottili che rendono possibile la creazione di pezzi unici, personalizzati nei dettagli e nelle forme.

Libertà nei trattamenti superficiali

La superficie dei pressofusi in lega di zinco si presta molto bene a trattamenti superficiali e finiture. I componenti, infatti, possono essere sottoposti a numerosi tipi di trattamenti per conferire un aspetto esterno accattivante e personalizzato a seconda delle richieste dei clienti. Questi trattamenti sono, ad esempio, la cromatura, la verniciatura a polvere e la verniciatura a liquido. Il vantaggio dato da questo tipo di trattamenti, inoltre, non si risolve solo a livello estetico ma risulta anche in un aumento della resistenza superficiale dei prodotti e quindi della loro durata di vita.

Finitura e assemblaggio

Grazie all’introduzione di automazioni, robot antropomorfi e macchinari realizzati ad hoc è possibile automatizzare numerose operazioni secondarie, quali assemblaggio e finitura, e di controllo della qualità. La possibilità di intraprendere queste operazioni con un ridotto apporto di personale umano consente al cliente di ottenere componenti pronti per l’utilizzo ad un prezzo competitivo e con un tempo ciclo diminuito. Inoltre lo sviluppo di automazioni e di macchinari realizzati ad hoc consentono di effettuare, in modo rapido ed esente dal rischio di errori umani, controlli qualitativi e di compatibilità dei pezzi con un notevole decremento dei resi per non conformità.

Riduzione dei costi

Oltre alle opportunità di risparmio consentite dall’automazione, come da un’accurata fase di progettazione dello stampo e dei flussi di riempimento, è importante sottolineare anche la convenienza derivante dalla scelta dello zinco come materia prima per la creazione dei pressofusi.

Lo zinco, infatti, si differenzia da altri metalli o leghe metalliche per la sua competitività nei costi e nei tempi di produzione. Le leghe di zinco non richiedono alte temperature per raggiungere la fusione e, di conseguenza, anche i tempi di raffreddamento risultano ridotti. Questi fattori, a loro volta, si traducono in un tempo ciclo breve relativamente a quello di altri metalli e quindi in un aumento della capacità produttiva dello stabilimento.

Anche nei confronti dei materiali plastici lo zinco può risultare competitivo: le plastiche, per esempio, per raggiungere la rigidità e la resistenza dello zinco devono essere rinforzate con fibra di vetro o con polimeri speciali con un conseguente aumento dei costi del materiale.

Vantaggi lato consumatore

La customer experience è l’esperienza che l’utilizzatore ha di un prodotto. A determinare la qualità di questo rapporto entrano in gioco diverse varianti legate alla situazione contingente ma anche alle tendenze di consumo e di mercato. Nello specifico, nel rapporto tra consumatore ed elettrodomestico, alcuni fattori importanti sono: la performance del prodotto, la sua utilità, l’aspetto visivo, la texture, la resistenza, la percezione globale dell’oggetto e la sua rispondenza, o meno, alle tendenze di consumo.

Andiamo ora ad analizzare alcuni aspetti rilevanti, capaci di influenzare la customer experience derivante dall’utilizzo di un elettrodomestico e di determinare una percezione di valore e qualità dell’oggetto.

Aspetto, qualità, resistenza

I componenti in zama per elettrodomestici sono in grado di trasmettere buone sensazioni visive e tattili. Dal punto di vista visivo un elemento in zinco, verniciato o cromato, si distingue dal resto del corpo dell’elettrodomestico risultando in un elemento di spicco e di valore. Anche tattilmente un elemento funzionale in metallo conferisce sensazioni di maggiore affidabilità e resistenza rispetto a quelle che sarebbero determinate dallo stesso componente realizzato in plastica. Si ottiene così un vantaggio differenziale dato dalle sensazioni visive e tattili dell’utilizzatore che si traducono in percezione di qualità.

Pulizia

Dal punto di vista dell’utilizzatore un aspetto importante nella scelta di un elettrodomestico è la facilità di pulizia. Pulire lo zinco cromato è più facile che pulire altre superfici: il metallo presenta infatti una superficie dura, compatta e liscia che ben si presta ad essere lucidata e sulla quale è semplice individuare, e rimuovere, macchie e aloni. Il valore aggiunto determinato da un elettrodomestico facile da pulire non è solo estetico, in questo caso, infatti, entrano in gioco anche variabili di pulizia del componente che diventano particolarmente importanti se l’oggetto è destinato al trattamento di alimenti.

Riciclabilità dei componenti in zama per elettrodomestici

I consumatori, negli ultimi anni, hanno raggiunto una sempre maggiore consapevolezza in materia di sostenibilità ambientale e riciclo. La ricerca di prodotti facilmente smaltibili e con una bassa impronta ambientale è stata in grado di modificare mercati che si presentavano consolidati e ha comportato cambiamenti nelle vendite e nelle catene produttive. Gli elettrodomestici, caratterizzati da un ciclo di vita abbastanza lungo sono un’ottima fonte di materiali riciclabili. Lo zinco è un materiale di valore che offre la possibilità di ripetuti riciclaggi e che consente di implementare pratiche di produzione C2C, cradle to cradle, ossia quel tipo di produzione che fin dal principio considera il riutilizzo futuro dei materiali impiegati.  Per il consumatore, quindi, scegliere elettrodomestici con elementi in zinco si rivela una garanzia di sostenibilità e di pratica eco friendly.

Per approfondire i vantaggi correlati alla riciclabilità nella produzione di componenti in zama per elettrodomestici si suggerisce di leggere Elettrodomestici: migliorare le vendite attraverso scelte sostenibili.

Case study: componenti in zama per elettrodomestici

I pressofusi in zama per elettrodomestici possono essere prodotti di grandi o di piccole dimensioni e ad uso domestico o professionale.

Di seguito vi presentiamo tre case study, il primo riguarda la macchinetta per caffè, un piccolo elettrodomestico dedicato al mercato consumer, il secondo, invece, è relativo ad una macchina per caffè ad uso professionale, mentre l’ultimo tratta un componente destinato ai grandi elettrodomestici come la cerniera dell’oblò della lavatrice.

Elettrodomestico per uso domestico: macchinetta per caffè

Dei componenti in leghe di zinco per elettrodomestici per la macchinetta del caffè vorremmo porre il focus sul vassoio porta tazza. Un componente funzionale con una preminente qualità estetica.

L’ottimizzazione di questi prodotti ha preso avvio con uno studio PDCA che ha consentito di considerare e analizzare tutte le fasi del processo e ad intraprendere le azioni necessarie ad ottimizzarlo.

Lo studio ha permesso di individuare opportuni parametri di regolazione della fusione e del riempimento dello stampo e gli intervalli di tempo necessari per completare il processo produttivo in modo ottimale. Grazie ai risultati delle analisi intraprese in fase di simulazione è infatti stato possibile stimare i cambiamenti della qualità superficiale e le variazioni del tempo ciclo al variare delle temperature dello stampo.

Grazie ai risultati dello studio, inoltre, l’attenzione si è potuta focalizzare sulle azioni che avrebbero potuto apportare maggior valore aggiunto all’intero processo produttivo: si è così deciso di efficientare la produzione con l’inserimento di un’automazione dedicata alla lavorazione degli articoli.

L’automazione ha riguardato in particolare il trattamento superficiale del vassoio porta tazza, in termini commerciali cup support, un articolo che a causa della sua particolare conformazione non poteva subire lavorazioni della superficie interna prima della fase di cromatura. È stato pertanto individuato un riempimento dello stampo che consentisse di ridurre a zero i difetti nella parte non lavorabile e si è ottenuta, già in fase di stampaggio, una rugosità superficiale tale da consentire un buon risultato della cromatura successiva.

Per approfondire questo argomento suggeriamo di leggere l’articolo Pressofusione dello zinco per piccoli elettrodomestici: pressofusione per macchine del caffè  e di guardare il video Bruschi – Pressofusione per macchine del caffè.

È possibile poi documentarsi sugli sviluppi futuri del mercato delle macchinette del caffè leggendo l’articolo Using zinc in die casting for smart coffee makers.

Elettrodomestico per uso professionale: macchina per il caffè

Gli elettrodomestici per uso professionale devono soddisfare sia i professionisti che se ne avvalgono quotidianamente sia i fruitori del servizio consentito dall’elettrodomestico.

La macchina del caffè per uso professionale di cui parliamo in questo case study ne è un esempio: l’elettrodomestico deve essere considerato performante e affidabile dal professionista ma deve anche suscitare le stesse sensazioni all’occhio meno esperto degli avventori del locale.

Una sfida, nella realizzazione dei componenti per questo prodotto, è stata realizzare una parete cromata con impresso il nome del marchio di elettrodomestici.

L’ottenimento della scritta in rilievo direttamente in fase di stampaggio non consente di sottoporre il pezzo alle operazioni di politura cui sono di solito sottoposti i pezzi destinati alla cromatura. Si è così implementata una strategia volta ad ottenere una superficie adatta ad essere cromata direttamente dopo la pressofusione. Gli studi condotti con appositi software di simulazione hanno consentito di individuare i giusti punti di iniezione e di sfogo che sono stati spostati nella parete interna del pezzo per non intaccarne la qualità superficiale. I flussi di riempimento sono poi stati ottimizzati per ottenere superfici senza inclusioni d’aria e porosità e la valvola del vuoto ha consentito di ridurre ulteriormente questi difetti portando il tasso di scarto vicino allo zero.

Solo lo zinco avrebbe potuto consentire questo risultato: con altri materiali non si sarebbero potuti ottenere un rilievo così sottile e una qualità superficiale tale da garantire un ottimo risultato del trattamento galvanico in assenza di preparazioni precedenti.

Sul sito dell’International Zinc Association è possibile leggere una scheda tecnica di questo prodotto con una breve descrizione del processo di ottimizzazione intrapreso sui suoi componenti in zinco.

Grande elettrodomestico per uso domestico: lavatrice

Le cerniere dell’oblò della lavatrice sono un componente funzionale che può essere prodotto in zinco. Un aspetto interessante, relativo alla produzione di questo prodotto, è la necessità di montare boccole di plastica sul pressofuso. La soluzione individuata per ottimizzare questo processo produttivo è stata quella di progettare un’automazione in grado di svolgere le funzioni di assemblaggio semi automatico necessarie. Grazie al sistema comandato in remoto da PLC è possibile configurare le bussole in diverse posizioni che variano in base al pezzo da assemblare. L’introduzione di quest’automazione ha consentito di ridurre il tempo ciclo e l’apporto manuale dell’operatore con un conseguente abbattimento dei costi. Inoltre, l’automazione ha consentito di ottenere output precisi, conformi e rispondenti ad elevati standard qualitativi.

Per una trattazione più approfondita e per guardare la macchina per l’assemblaggio semi automatico in azione guarda il video Pressofusione per grandi elettrodomestici – Cerniera per lavatrici.

Questi sono solo alcuni dei componenti per elettrodomestici che è possibile realizzare in zama, come già scritto, infatti, la grande versatilità del materiale consente una vasta gamma di soluzioni.

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La zama costituisce un ottimo materiale per la produzione di componenti resistenti, esteticamente accattivanti e caratterizzati da sagome complesse: può essere infatti impiegata per soddisfare le richieste di numerosi e differenti settori, dall’automotive alla serramentistica, garantendo elevati standard di performance sia dal punto di vista funzionale che relativamente all’estetica del prodotto. Considerate le differenti caratteristiche richieste da ogni settore risulta fondamentale effettuare un’attenta analisi delle leghe di zinco al fine di selezionare la più appropriata per il proprio obiettivo, esaminando i requisiti del prodotto e ricercando nella lega le proprietà necessarie a soddisfarli.

Per effettuare quest’analisi è importante conoscere la classificazione delle leghe di zinco, che si dividono principalmente in due categorie: le leghe ZAMAK, la cui denominazione è costituita dalla parola Zamak seguita da un numero in base al loro sviluppo sequenziale, e le leghe classificate con il prefisso ZA, che presentano una percentuale di alluminio notevolmente maggiore rispetto alle precedenti e sono quindi dotate di una maggiore resistenza.

ZAMAK era inizialmente un marchio registrato dalla New Jersey Zinc Co., azienda che utilizzò per prima questa specifica lega, ma col passare del tempo è stato scelto come nome comune per indicare tutte le leghe di zinco destinate alla pressofusione e in Italia è diventato semplicemente “zama”. È solo con l’evolversi di numerose tipologie di leghe che si è arrivati all’introduzione di una nomenclatura più articolata che, come abbiamo visto, si suddivide principalmente nelle categorie ZAMAK e ZA: l’acronimo ZAMAK è tuttavia ancora considerato la denominazione più comune e convenzionale per le leghe di zinco.

Questo acronimo definisce infatti una tipologia di leghe di zinco composta da quattro metalli principali: zinco, alluminio, magnesio e rame (Kupfer in tedesco). Questi elementi sono presenti nelle leghe di zinco in diverse percentuali: le leghe differiscono infatti in base alla concentrazione di ogni singolo metallo, presentando di conseguenza diverse caratteristiche che incidono sulle qualità del pressofuso. Queste caratteristiche risultano determinanti per la scelta della lega di zinco più adatta per la propria tecnologia e produzione.

La zama può infatti essere lavorata attraverso differenti processi produttivi: pressofusione a camera calda, pressofusione a camera fredda, spin casting, sludge casting e gravità. In questo articolo ci concentreremo sulle migliori leghe di zinco per la pressofusione a camera calda, tecnologia impiegata dalla Bruschi per il proprio business.

Le principali leghe di zinco utilizzate per la pressofusione a camera calda sono:

• Zamak2
• Zamak3
• Zamak5
• ZA8

La ZA8 è l’unica lega che non rientra nella categoria della ZAMAK poiché contiene un elevato quantitativo di alluminio che la classifica come ZA: risulta tuttavia una lega particolarmente adatta alla pressofusione per camera calda e per questo motivo è stata selezionata per la presente analisi.

Come anticipato, queste leghe presentano differenti composizioni: sono infatti costituite dagli stessi elementi ma dosati con percentuali diverse, in modo da potenziare determinate caratteristiche come la resistenza o la fluidità. Nella tabella sottostante è riportata la composizione delle leghe di zinco precedentemente elencate, definita dalle normative europee EN 12844 European Standard for Zinc Alloy Castings e EN 1774 Zinc and zinc alloys – Alloys for foundry purposes – Ingot and liquid:

Composizione delle diverse leghe di zinco

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Dalla tabella si evincono le diverse concentrazioni dei materiali nelle diverse leghe di zama, in particolare di alluminio e rame: sono infatti principalmente questi due elementi a determinare le differenze tra le diverse leghe.

Leghe di zinco per pressofusione a camera calda

Zamak 2

La Zamak 2 è caratterizzata da un’elevata resistenza e durezza: è infatti la lega più resistente tra tutte le leghe di zinco. La percentuale di alluminio è pari a quella di Zamak 3 e Zamak 5, mentre la quantità di rame è nettamente superiore: può infatti raggiungere il 3,3% ed è proprio quest’alta percentuale di rame che le conferisce un’ottima resistenza. Tuttavia nel tempo una così elevata presenza di rame può provocare alterazioni di determinate caratteristiche della lega: durante l’invecchiamento del metallo possono infatti verificarsi alcune criticità a livello dimensionale, come una lieve variazione dimensionale. Inoltre, a causa dell’invecchiamento, è possibile riscontrare un abbassamento delle performance della Zamak 2 che possono raggiungere livelli simili a quelli delle leghe di alluminio: il principale svantaggio nell’utilizzo della Zamak 2 è infatti relativo alla diminuzione di performance, in particolare col passare del tempo si verifica una riduzione di duttilità. Nonostante il calo di rendimento provocato dall’invecchiamento, la Zamak 2 costituisce un ottimo materiale per la pressofusione grazie alla sua eccellente colabilità e all’elevato livello di resistenza al creep, nonché alla capacità di mantenere eccellenti standard di resistenza e durezza anche durante l’invecchiamento di lungo termine.

Zamak 3

La Zamak 3 è la lega di zinco più diffusa in Nord America: viene infatti preferita alle altre leghe di zinco poiché presenta un’ottima colabilità e una stabilità dimensionale prolungata nel tempo. La Zamak 3 è infatti dotata di una superiore stabilità dimensionale rispetto alle altre leghe, tuttavia questo alto grado di stabilità è rilevante solamente quando le tolleranze richieste sono particolarmente ristrette e critiche. Relativamente alla resistenza, la Zamak 3 è caratterizzata da una bassa percentuale di rame che determina una resistenza inferiore rispetto alle altre leghe di zinco, ma che allo stesso tempo abbassa la probabilità di alterazioni dovute all’invecchiamento del materiale, evitando così eventuali ritiri dimensionali e mantenendo invariate le performance della Zamak 3 col passare del tempo. Questa lega di zinco risulta inoltre perfetta per la produzione di componenti che dovranno subire trattamenti superficiali, quali placcatura, verniciatura e cromatura.

Zamak 5

La Zamak 5 è la lega di zinco maggiormente utilizzata in Europa. Anche questa lega di zinco presenta eccellenti proprietà di colabilità e, rispetto alla Zamak 3, contiene una percentuale di rame leggermente più alta che le conferisce una maggiore resistenza e durezza, così come una migliore resistenza al creep. Questa maggiore quantità di rame determina però, come illustrato in precedenza, anche una duttilità inferiore della lega, che può influenzare la sua lavorabilità durante operazioni secondarie quali flessione, rivettatura, pressatura o crimpatura. Al pari della Zamak 3 la Zamak 5 è un ottima lega da impiegare per prodotti che dovranno subire trattamenti di finitura superficiale.

ZA 8

La ZA 8, come già suggerisce la classificazione ZA e non ZAMAK, è caratterizzata da una composizione che presenta una notevole percentuale di alluminio, nettamente superiore a quella delle altre leghe di zinco. Questa elevata concentrazione di alluminio le conferisce una maggiore resistenza, durezza e capacità di resistenza al creep rispetto alle altre leghe, ad eccezione della Zamak 2 che è molto simile nelle prestazioni. Anche la ZA 8, come le altre leghe, è adatta per processi di finitura superficiale come cromatura e verniciatura.

Caratteristiche principali delle leghe di zinco

Analizzando la composizione chimica delle diverse leghe di zinco è quindi possibile definire quale lega risulti più appropriata per il proprio settore sulla base delle proprietà meccaniche e fisiche, ma anche relativamente alle caratteristiche del prodotto che dovrà essere realizzato.
La scelta della migliore lega di zinco per la pressofusione a camera calda parte infatti dall’analisi delle specifiche del componente:

• Quali sono le sue caratteristiche più significative?
• Si tratta di un prodotto estetico o di un prodotto funzionale?
• Dovrà subire trattamenti superficiali?
• Necessita di una maggiore resistenza o di una più elevata stabilità dimensionale?

Rispondere a quesiti simili e quindi condurre un’attenta analisi delle esigenze del prodotto costituisce infatti il primo step per la scelta della materia prima.

Una volta allora identificate le caratteristiche principali del prodotto è possibile passare all’analisi delle proprietà delle diverse leghe di zinco.

Come si evince dalle descrizioni sopra riportate le proprietà più significative per le performance della zamak sono colabilità, resistenza, durezza, stabilità dimensionale, resistenza al creep e idoneità per trattamenti superficiali. Ora, nel dettaglio, vedremo queste proprietà.

Colabilità

Le quattro leghe di zinco principalmente utilizzate per la pressofusione a camera calda presentano tutte un ottimo grado di colabilità: è proprio per questa loro caratteristica che sono specificatamente idonee per la pressofusione a camera calda. L’elevato livello di colabilità consente di produrre pressofusi caratterizzati da pareti particolarmente sottili, che risultano quindi più leggeri rispetto a componenti prodotti con altri metalli. La capacità di ottenere spessori minimi apporta inoltre un notevole risparmio in termini di costi.

Resistenza e durezza

Le leghe di zinco che presentano il maggior livello di resistenza e durezza sono la Zamak 2 e la ZA 8. La Zamak 2 contiene infatti un’elevata percentuale di rame che le conferisce una particolare resistenza, mentre la ZA 8, pur presentando una quantità di rame simile a quella della Zamak 5, risulta più resistente e dura grazie all’elevatissima percentuale di alluminio (8,0-8,8%). Queste due leghe risultano quindi perfette per la produzione di componenti che necessitano un’eccellente resistenza e durezza, ma che non hanno invece particolari esigenze a livello dimensionale.

Stabilità dimensionale

I prodotti che invece necessitano di un’elevata stabilità dimensionale nel tempo dovrebbero essere pressofusi utilizzando Zamak 3 o Zamak 5. Queste due leghe di zinco contengono infatti la giusta percentuale di rame per assicurare una buona resistenza, ma allo stesso tempo un’ottima stabilità dimensionale nel tempo. Si rivelano un’ottima scelta per la produzione di componenti con geometrie molto particolari e complesse, per i quali è necessario garantire dei ritiri dimensionali minimi che non compromettano la funzionalità del pezzo nel tempo. Grazie a questo equilibrio tra resistenza e stabilità dimensionale la Zamak 3 e la Zamak 5 sono le leghe di zinco principalmente utilizzate rispettivamente in Nord America e in Europa.

Resistenza al creep

Anche relativamente alla capacità di resistenza al creep le leghe più performanti sono la Zamak 2 e la ZA 8. Tuttavia, anche la Zamak 5 è dotata di buon livello di resistenza al creep, maggiore rispetto a quello della Zamak 3, di conseguenza è più adatta per essere utilizzata ad elevate temperature sotto uno stress continuo.

Trattamenti superficiali

Tutte le leghe di zinco elencate in questo post risultano adatte a ricevere trattamenti superficiali: l’elevata fluidità della zama permette infatti di applicare svariate tipologie di finiture, dalla cromatura alla vibroburattatura. I componenti in zinco possono essere trattati al fine di conseguire approssimativamente qualsiasi finitura superficiale desiderata, ottenendo così prodotti esteticamente accattivanti grazie ad una cromatura lucente o a una verniciatura con colori vivaci e sgargianti, così come superfici lisce e setose grazie ai trattamenti di satinatura.

Come scegliere la lega di zinco più adatta per il proprio business

In definitiva, per scegliere la lega di zinco più appropriata per il proprio prodotto è fondamentale porre l’attenzione su due concetti principali: quali caratteristiche dovrà avere il componente finito e quali proprietà della zama risultano fondamentali per soddisfare queste caratteristiche. Se il pezzo deve essere particolarmente resistente perché sarà sottoposto a un elevato stress durante il suo ciclo di vita, sarà più opportuno indirizzare la propria scelta verso la Zamak 2 o la ZA8. Se invece il pezzo necessita di un alto grado di stabilità dimensionale perché deve rientrare in tolleranze notevolmente ristrette, allora risulterà più efficace scegliere la Zamak 3 o la Zamak 5.

Ogni prodotto presenta caratteristiche tecniche specifiche e uniche che devono quindi essere attentamente esaminate al fine di identificare la lega di zinco più appropriata, così da ottimizzare il più possibile il risultato finale che si vuole raggiungere. Il fornitore di pressofusi in zinco costituisce di conseguenza un valido aiuto nella ricerca della miglior lega di zinco da impiegare, poiché grazie all’esperienza maturata in differenti settori e alla profonda conoscenza della materia prima può fornire preziosi consigli e suggerimenti utili per il raggiungimento delle performance ricercate.

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Usando la pressofusione spesso non sono necessarie ulteriori lavorazioni dopo lo stampaggio: non solo la sua precisione è del 99.8%, ma i prodotti pressofusi possono anche essere utilizzati grezzi, dato che hanno comunque una finitura esteticamente piacevole. Dello zinco usato nel mondo, circa il 28% trova applicazione nell’industria automobilistica, seguita dal settore costruzioni e hardware.

Lo zinco è diventato uno dei metalli più importanti nell’industria automobilistica, specialmente per prodotti come alloggiamenti delle serrature, nottolini, retrattori e pulegge nei sistemi delle cinture di sicurezza, ma anche per l’albero a camme e i componenti dei sensori. Utilizzando questo metallo e le sue leghe, è possibile ottenere una forza, duttilità e malleabilità impossibile da ottenere con altri materiali.

Inoltre, lo zinco può essere la scelta corretta per ottenere componenti di alta qualità estetica, con tolleranze strette e impossibili da ottenere con altri materiali, e per ottenere rilievi e scanalature per ingranaggi o altre parti meccaniche.

Componenti pressofusi del settore automobilistico

Come detto precedentemente, il settore automobilistico è quello in cui più si usa la pressofusione: utilizzando lo zinco e le sue leghe è possibile produrre componenti di alta qualità estetica, con tolleranze strette e fisse per la morfologia delle forme. Le leghe di zinco sono utilizzate anche per la placcatura grazie ai suoi molti benefici, come il miglioramento della resistenza alla corrosione.

Qui sotto potete trovare una selezione di esempi di parti producibili con zinco placcato:

• Dettagli dell’abitacolo interno
• Componenti del tetto apribile
• Componenti meccaniche
• Parti del motore e altre componenti interne
• Apparato del servosterzo
• Parti dei freni
• Componenti per sistemi di condizionamento
• Parti del telaio
• Componenti del controllo del clima
• Sistema di alimentazione

Nel prossimo paragrafo, procederemo ad elencare i vantaggi delle leghe di zinco.

Vantaggi delle leghe di zinco

Le leghe di zinco pressofuse permettono di sviluppare prodotti e di semplificare la produzione, offrendo un prodotto finale durevole. La forza dello zinco, la sua duttilità e stabilità permette agli specialisti di ottenere un prodotto migliore e più resistente. È questa alta duttilità che rende lo zinco ideale per i processi di pressofusione, in cui è necessario sostenere la pressione e l’espansione evitando che il metallo si spezzi.

Confronto tra lo zinco e altri materiali

Ogni lega ha le sue caratteristiche in termini di proprietà meccaniche e fisiche: questi fattori sono fondamentali per determinare la longevità, la forza e la funzionalità dei prodotti. La complessità del prodotto, lo spessore delle sue pareti e la precisione richiesta influenzerà la sua producibilità: questi elementi devono essere considerati punti fondamentali per organizzare al meglio la produzione di pressofusi.

Ci sono diversi metodi di pressofusione, a seconda dello scopo del progetto e della scelta del metallo: due di questi sono camera calda e camera fredda. La camera calda è ideale per quei metalli con basso punto di fusione, come ad esempio lo zinco o il magnesio, mentre la camera fredda viene utilizzata per leghe come l’alluminio, che hanno temperature di fusione più elevate.

Le leghe di zinco devono competere con altri materiali nell’industria della pressofusione: l’alluminio, il ferro fuso, l’ottone lavorato, l’acciaio lavorato e il magnesio sono i metalli più comunemente utilizzati nei prodotti pressofusi, oltre allo zinco. La scelta della lega è un’operazione difficile: un pressofusore deve studiare le applicazioni, la densità del materiale, la resistenza alla trazione e allo snervamento, la temperatura di fusione e l’elasticità per ottenere un risultato migliore, che soddisfi i requisiti funzionali ed estetici.

Leghe di zinco vs Alluminio

Una delle maggiori differenze tra lo zinco e l’alluminio è la bassa temperatura di fusione dello zinco e il fatto che necessiti di pressione inferiore durante la pressofusione. Per questo motivo le leghe di zinco sono le più fondibili. Avere una bassa temperatura di fusione garantisce una vita dello stampo maggiore, e, dal momento che gli stampi sono costosi, utilizzarli più a lungo è economicamente vantaggioso per la produzione di grandi volumi.

Inoltre, lo zinco può essere fuso ad alte pressioni in camera calda, un processo meno costoso della fusione in camera fredda; utilizzando la pressofusione in camera calda è possibile inoltre aumentare la velocità produttiva. Le leghe di alluminio, d’altra parte, sono solitamente fuse con una procedura in camera fredda, meno efficiente del sistema a camera calda utilizzato per lo zinco.

Inoltre, lo zinco è più adatto alla produzione di componenti ricche di dettagli e richiede poche lavorazioni e finiture dopo l’espulsione del componente dallo stampo: le basse pressioni e il basso punto di fusione reduce lo shock termico durante la fusione, donando al pressofuso una superficie più liscia. Inoltre, la maggiore formabilità e lavorabilità dello zinco fornisce un netto vantaggio sui costi delle finiture e dell’assemblaggio.

In generale, lo zinco ha una miglior precisione, angoli di sformo più stretti, la possibilità di forature più piccole e lunghe, oltre che di pareti più sottili, una vita di stampo maggiore, maggiore forza tensiva, maggior lavorabilità, costi di stampaggio inferiori, maggior varietà di finiture e rivestimenti, oltre ad essere un materiale anti-scintille.

Leghe di zinco vs Ferro fuso

Lo zinco, in confronto al ferro fuso, ha costi di fusione più bassi, maggiore precisione e una conduttività termica ed elettrica maggiore. Tuttavia è difficile fare un paragone tra il ferro fuso e le leghe di zinco poiché ci sono diversi materiali per la fusione del ferro, ognuno con diverse proprietà, ragion per cui risulta difficile definire delle caratteristiche generiche per ognuno.

Leghe dello zinco vs Ottone lavorato

Le leghe dello zinco hanno costi di lavorazione e di materia prima più bassi, una percentuale di scarti minore e tolleranze equivalenti o superiori a quelle ottenibili con l’ottone lavorato. Come nel caso precedente, il termine ottone definisce un ampio spettro di materiali per pressofusi, con diverse proprietà meccaniche per cui risulta impossibile definire un confronto con ognuna di esse.

Leghe di zinco vs Acciaio lavorato

In confronto all’acciaio lavorato, lo zinco ha costi di produzione inferiori, una maggior resistenza alla corrosione ed tolleranze equivalenti o superiori.

Leghe di zinco vs Pressofusi in magnesio

Una delle maggiori differenze tra il magnesio e le leghe di zinco è che le leghe di zinco necessitano di temperature e pressione minori per la fusione. A differenza del magnesio, che richiede un particolare trattamento per la resistenza alla corrosione e la finitura, le leghe di zinco offrono una miglior resistenza alla corrosione e una miglior qualità superficiale subito dopo l’estrazione del pezzo dallo stampo.

Il magnesio ha una bassa densità e, come lo zinco, può essere prodotto tramite pressofusione ad alta pressione in camera calda: per questo motivo, entrambi hanno un tempo ciclo minore rispetto a quello dell’alluminio. Tuttavia, le proprietà dello zinco sono superiori a quelle del magnesio sotto ogni aspetto.

Lo zinco, se comparato al magnesio, ha costi di lavorazione più bassi, permette angoli di sformo minori, maggior precisione, rigidità superiore, maggior resistenza alla tensione e alla corrosione, maggior modellabilità, una vita di stampo superiore, più opzioni di finitura superficiale ed è un materiale anti-scintille.

Alcuni casi di interesse

L’uso della pressofusione di zinco permette una serie di finiture che sarebbero impossibili da ottenere con alter leghe, garantendo prodotti con alto coefficiente tecnologico e un importante valore estetico.

Bruschi ha oltre 70 anni di esperienza con i clienti di diverse industrie, inclusa quella automobilistica, l’illuminotecnica, i piccoli elettrodomestici, sistemi di chiusura per porte e finestre. Il poter contare su una conoscenza che si estende a diversi campi permette ai designer di offrire ai propri clienti soluzioni alternative ispirate da altri settori e che permettono di garantire la massima qualità nella scelta del materiale, nelle lavorazioni, nella produzione e nella durata del prodotto.

In oltre, una fase di analisi precedente al design dello stampo porta a proposte mirate alla riduzione degli scarti e ad una minimizzazione dei costi di produzione.

Vediamo ora alcuni casi di interesse nel settore automobilistico.

Caso 1 – Una nuova finitura per evitare le bolle

Un’importante cliente del settore automotive ha chiesto a Bruschi di produrre un componente per risolvere un problema con la percentuale di scarti: questo componente era già in produzione presso un altro fornitore, ma aveva un tasso di scarto del 25% a causa delle bolle che apparivano dopo l’applicazione del rivestimento galvanico.

Bruschi ha concentrato i suoi sforzi, insieme alla sua rete di fornitori, per evitare la formazione delle bolle. La soluzione è stata di cambiare la finitura: passando dalla galvanica alla passivazione, si è avuta una grossa riduzione del tasso di scarto dovuto alla presenza di bolle, che è passata dal 25% alle poche parti per milione.

Caso 2 – Una nuova finitura per migliorare la resistenza allo spray salino

Un cliente del settore automotive aveva richiesto a Bruschi una soluzione per migliorare la resistenza al test dello spray salino di un prodotto. Questo componente aveva bisogno di un’elevata resistenza allo SST per un nuovo progetto, nel quale il pezzo sarebbe stato assemblato su auto di lusso.

La resistenza allo spray salino è data da un particolare trattamento chiamato Fe/Zn: per le auto subcompatte la resistenza garantita era di 120 ore. Tuttavia, questo trattamento non era adatto alle auto di lusso. Il nuovo obiettivo era di spingere la resistenza fino alle 1000 ore. Grazie all’esperienza di Bruschi e al suo network di fornitore, il cliente è riuscito a raggiungere il suo obiettivo tramite un particolare trattamento galvanico, che ha portato la resistenza allo spray salino oltre le 1000 ore.

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Che cos’è la ZAMAK

Con l’acronimo ZAMAK si intende una tipologia di leghe di zinco brevettata originariamente dalla New Jersey Zinc Co., e composta da quattro metalli principali: zinco, alluminio, magnesio e rame. Questa combinazione di elementi si prestava talmente bene alla lavorazione da divenire in breve tempo sinonimo di lega di zinco per pressofusione in tutto il mondo.

Il vantaggio offerto da questa diffusione è notevole: infatti l’utilizzo di  una nomenclatura comune per indentificare la stessa composizione chimica permette ai progettisti di evitare fraintendimenti nella condivisione dei disegni e di reperire facilmente il materiale.

Tra le caratteristiche meccaniche di questa lega, ricordiamo una rigidezza di circa 1,3 volte maggiore a quella dell’alluminio e un carico di rottura pari a circa 2/3 di quello dell’acciaio, oltre a sopportare un carico di snervamento vicino al suo carico massimo. Inoltre, ricordiamo alcune sue caratteristiche fisiche poco note:

• Potere di schermatura elettromagnetica
• Alto fattore di smorzamento delle vibrazioni
• Materiale antiscintillante

Ma perché utilizzare una lega invece del metallo puro?

Per rispondere a questo interrogativo è necessario analizzare le caratteristiche fisiche, meccaniche e microstrutturali di una lega: l’unione di diversi elementi influisce infatti su proprietà fondamentali nell’industria metallurgica, come la resistenza alla corrosione, la conducibilità elettrica, la tenacità e il punto di rottura. Inoltre, utilizzando una lega è possibile abbassare il punto di fusione del metallo, risparmiando così energia destinata al riscaldamento delle fornaci e limitando l’erosione del crogiolo.

Le leghe offrono anche la possibilità di scegliere, entro alcuni limiti, la composizione chimica, la microstruttura più adeguata alla modalità di solidificazione e alle operazioni successive al processo di fusione. La scelta dipenderà anche dal tipo di componente da produrre, tenendo conto delle caratteristiche prestazionali richieste. Tra queste ricordiamo:

• Tenuta a pressione;
• Resistenza alla corrosione;
• Finitura superficiale;
• Accuratezza dimensionale;
• Resistenza all’usura;

Non meno importanti sono però i requisiti della produzione: quando si tratta con metalli da pressofusione in camera calda è necessario tenere conto dei seguenti tre fattori principali.

• Fluidità
  Con fluidità si indica quella caratteristica tecnologica di una lega che ne misura la capacità di fluire in uno stampo riempendo spessori sottili. Si definisce caratteristica tecnologica poiché dipende sia dal materiale che dalle caratteristiche del processo, in particolare dalla solidificazione e dallo scambio termico con lo stampo.
• Resistenza alla criccatura a caldo
  Questo termine indica la capacità di una lega di sopportare sollecitazioni dovute alla contrazione durante il raffreddamento e la solidificazione.
• Ritiro da solidificazione
  Questa caratteristica influisce sulla possibilità di formazione di porosità e criccature nel pressofuso.

In particolare, per alcuni processi rapidi come la pressocolata in camera calda sono particolarmente indicate leghe resistenti alla criccatura a caldo, mentre si possono utilizzare senza problemi leghe a bassa contabilità.

ZAMAK per pressocolata

Esistono 3 tipi principali di leghe di zinco da pressocolata:

• Leghe al ~4% di Alluminio;
• Leghe al 8-27% Alluminio;
• Leghe proprietarie;

Per ognuno di questi gruppi esistono prodotti con diverse percentuali dei metalli secondari. Le leghe maggiormente indicate per la pressofusione in camera calda sono la Zamak 3, 2, 5 e 8: si tratta di quelle leghe con una percentuale di alluminio variabile dal 2,5% al 28%.

La presenza di alluminio nelle leghe di zinco ha tre motivi principali: per prima cosa riduce il punto di fusione della lega, diminuendo l’apporto di energia termica impiegato dai macchinari, offrendo un risparmio energetico; inoltre riduce anche l’aggressività della lega nei confronti dell’acciaio, materiale di cui sono fatti il sifone, il crogiolo e lo stampo allungando perciò la vita di questi strumenti; infine aumenta la fluidità della lega permettendo di ottenere spessori minori e di facilitare lo stampaggio. Se la lega perde alluminio diminuisce anche la sua colabilità, aumentando il rischio di criccaggio a caldo e di incollamenti nello stampo.

Il rame è il terzo componente per dosaggio nella lega, con quantità che possono variare da 0% a 3,5%. A differenza dell’alluminio che è sempre presente, il quantitativo di rame può essere nullo: questo perché nonostante la presenza di rame aumenti le caratteristiche meccaniche, la durezza e la resistenza all’usura, allo stesso tempo diminuisce l’allungamento percentuale a rottura e la tenacità della lega. Inoltre, può causare instabilità dimensionale: ciò significa che il getto tende ad aumentare di dimensioni col passare del tempo.

Il comportamento del magnesio è simile a quello del rame: esso può costituire un vantaggio o uno svantaggio. A seconda dei casi e delle dosi può essere considerato quindi parte della lega o un’impurità: ad esempio, può essere aggiunto alla lega per contrastare gli effetti della corrosione intergranulare, ma ha un forte impatto negativo sulla colabilità se supera lo 0,05%. Altri effetti legati alla presenza del magnesio sono l’aumento della durezza della lega, un maggiore rischio di criccatura a caldo e altri problemi di finitura superficiale.

A questo punto dovrebbe risultare evidente che anche piccole percentuali di componenti estranei possono avere una grande influenza sui risultati ottenibili tramite pressofusione, e non sempre positivi.

Nella tabella seguente troverete un elenco dei contaminanti e della loro influenza sul pressofuso:

È quindi fondamentale effettuare dei controlli sulla materia prima acquistata, in modo tale da evitare di scoprire a produzione avviata che la formazione di difettosità nei pressofusi dipendeva semplicemente da piccole percentuali di metalli estranei infiltratesi nella materia prima.

Scegliere il tipo di ZAMAK

In generale, possiamo riassumere così i tratti salienti delle leghe più comuni:Le tipologie più utilizzate di zamak nella pressofusione sono la ZP5 e la ZP3. Questo perché si tratta di leghe meno costose rispetto alla ZP8, che viene quindi utilizzata solo per lavorazioni che richiedono resistenza e durezza superiori o maggiore stabilità dimensionale. Anche la ZP2 offre risultati simili in termini di resistenza all’usura e caratteristiche meccaniche, ma risente maggiormente dell’espansione e contrazione dimensionale da invecchiamento.

In generale, possiamo riassumere così i tratti salienti delle leghe più comuni:

Concludendo, la scelta della lega dipende dalle necessità progettuali. Dal momento che anche una minima variazione delle dosi dei componenti ha un grande impatto sul risultato finale, è importante scegliere con cura e affidarsi a fornitori di fiducia.

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