Proprietà dei componenti in zama per il settore tessile

In precedenti post già apparsi in questo blog abbiamo descritto le proprietà della zama per differenti settori di applicazione, tra cui: illuminazione, building, elettronica, elettromeccanica, grandi e piccoli elettrodomestici. Come abbiamo già potuto osservare le proprietà chimiche e fisiche della materia prima e i trattamenti superficiali e di finitura ai quali i componenti possono essere sottoposti rendono quindi la zama un materiale versatile e in grado di soddisfare requisiti di vario tipo, estetici, meccanici o di sicurezza. Anche per le applicazioni su macchine tessili.

Le proprietà demandate ai componenti in zama per macchine tessili sono infatti prevalentemente meccaniche: i componenti devono essere in grado di smorzare le vibrazioni del macchinario sul quale sono installati, resistere alla forte usura determinata dallo scorrimento dei fili sul componente e avere una precisione con tolleranze molto strette delle sagome già in fase di stampaggio così da ridurre i costi.

Anche in questo settore di applicazione si rivela quindi fondamentale la fluidità della zama che consente di ottenere un elevato grado di dettaglio e sagome complesse direttamente in fase di stampaggio e l’ottima qualità superficiale dei pressofusi in zama.

Vediamo ora nel dettaglio queste tre caratteristiche della zama così importanti per i componenti di macchine tessili.

Proprietà antivibrante

Nel settore tessile i componenti in zama sono impiegati nelle filature a rotore con tecnologia delle teste a filatura singola: una tecnologia in grado di superare i limiti dell’azionamento a cinghia e nella quale si rivela fondamentale l’utilizzo di materiali antivibranti. Le macchine tessili di questo genere possono infatti avere regimi di rotazione del rotore fino a 180mila giri al minuto, con una velocità di uscita fino a 300mila al minuto. È per questo che è fondamentale impiegare, per realizzare componenti sottoposti a questo genere di sollecitazioni, materie prime HIDAMET (High Damping Metals) come proprio le leghe di zinco. Le leghe di zinco, infatti, hanno un eccellente capacità smorzante ed è per questo che si rivelano una scelta perfetta per questo campo di applicazione.

Per scoprire di più sulle proprietà antivibranti delle leghe di zinco consigliamo di leggere il saggio di I. Ritchie, Z. Pan e F. Goodwin, Characterization of the damping properties of die-cast zinc-alluminium alloys reperibile qui.

Resistenza all’usura

La resistenza all’usura è un requisito fondamentale per i componenti installati all’interno di macchine tessili. Lo scorrimento del filato sul componente lo sottopone infatti a forti sollecitazioni che, nel corso del tempo, potrebbero danneggiarlo erodendolo.

La resistenza all’usura nei componenti in zama è conseguita attraverso diverse strategie. Innanzitutto, la tecnologia della pressofusione con la quale le leghe di zinco sono lavorate consente di ottenere uno strato superficiale, definito “pelle di fonderia”, di circa 0,2-0,3 mm. La microstruttura densa a grana fine della “pelle di fonderia” conferisce ai componenti in zinco una superficie resistente all’usura, come riportano i dati della tabella sottostante.

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Le prove sono state condotte su provini cilindrici di 15 mm di diametro premuti su disco di ghisa dura, bagnata con acqua trasportante sabbia finissima con un carico variabile. Dopo un numero di giri corrispondente ad un percorso di 10mila cm si misura lo spessore dello strato asportato. Il valore, espresso in decimi di millimetro, ha fornito i dati relativi di abrasione. La lega di zama, nelle condizioni nelle quali sono state eseguite le prove, è meno usurabile all’ottone comune mentre risulta inferiore solo al bronzo 90/10. (I dati riportati derivano da: L. Andreoni, Quaderno della colata a pressione delle leghe di zinco, Le leghe di zinco, Zama, ed. Edimet, Brescia, 1998).

Un’altra strategia per aumentare la resistenza dei componenti in zama destinati a macchine tessili è quella di sottoporli a specifici trattamenti superficiali. In questo caso i componenti sono posti su un vassoio immerso in un bagno chimico e, grazie alla rotazione conferita al vassoio, sono in grado di assorbire l’agente chimico che, depositandosi sulla superficie, si trasforma in un rivestimento protettivo.

Possibilità di ottenere sagome complesse e qualità superficiale

La fluidità della zama consente di riempire anche le più piccole cavità dello stampo ottenendo, direttamente in fase di stampaggio, piccoli dettagli e sagome complesse. Questa proprietà si rivela fondamentale in un settore come quello tessile in cui le tolleranze sono molto ristrette e i componenti, per assolvere la propria funzione meccanica, sono assemblati tra di loro.

Per un approfondimento su questi temi consigliamo di leggere Spessori sottili nella pressofusione di zinco: un vantaggio competitivo.

Anche la qualità superficiale è un requisito importante per i componenti destinati a macchine tessili. Infatti difetti superficiali come irregolarità, bolle o bave potrebbero danneggiare il filato spezzandolo. Anche in un settore come quello tessile, in cui i requisiti demandati ai componenti sono prevalentemente meccanici, si quindi rivela importante la possibilità di ottenere un’ottima qualità superficiale direttamente in fase di stampaggio e di poter effettuare trattamenti e lavorazioni di vario tipo.

Per scoprire di più sui trattamenti superficiali a cui i componenti in zama possono essere sottoposti suggeriamo di leggere Vernici, placcature e altri tipi di rivestimenti superficiali () e Tecniche di finitura per la lavorazione dei metalli.

Rassegna di prodotti in zama per macchine tessili

Dopo aver analizzato le caratteristiche che rendono la zama un’ottima materia prima per la realizzazione di componenti destinati al settore tessile esaminiamo ora alcuni prodotti che ci consentono di fare ulteriore luce sulle applicazioni dei pressofusi in lega di zinco utili in questo settore.

Adapter

L’adapter fa parte della spinning unit dei telai a rotazione. Nel dettaglio è installato sui macchinari che producono la tipologia di filo di cotone definita “open end”: un filo destinato a realizzare tessuti spessi come quelli dei jeans o di alcune camicie e che si contrappone a fili più fini ottenuti in due fasi, una prima in cui sono realizzati spezzoni corti e una seconda in cui gli spezzoni vengono “impiombati” generando un filo senza fine.

Il componente è posto in serie su macchine con 300/500 unità, ognuna autonoma nel produrre filo di cotone a partire dalla bambagia lavata e centrifugata per renderla omogenea.

Per questo componente sono fondamentali tutte le proprietà illustrate precedentemente: la proprietà antivibrante consente di smorzare le vibrazioni impedendo al filo di scivolare, la resistenza all’usura consente alla superficie di non deteriorarsi, la fluidità della zama permette di ottenere i dettagli direttamente in fase di stampaggio mentre la qualità superficiale si rivela fondamentale per mantenere il filato integro.

Feed Tray Bracket

I feed tray bracket sono dei componenti che derivano dall’assemblaggio di due articoli: feed table e holder.

Sia il feed table che l’holder presentano dei fori all’interno dei quali sono installati dei magneti che rendono possibile l’assemblaggio per forza magnetica. Il feed tray bracket, a differenza dell’adapter, non entra in contatto con il filato e quindi non sono richieste particolari qualità superficiali o di resistenza all’usura. La zama, in questo caso, è stata scelta per due ragioni fondamentali: la proprietà antivibrante e la possibilità di ottenere un elevato grado di dettaglio direttamente in fase di produzione.

La proprietà antivibrante è fondamentale perché il componente è inserito in un martinetto in rotazione a 180K giri al minuto e, se non fosse in grado di smorzare le vibrazioni, rischierebbe di urtare gli altri componenti con cui è a contatto provocando danni e rotture. La possibilità di ottenere un elevato grado di dettaglio si rivela invece importante per la realizzazione dei particolari, come, ad esempio, l’alloggiamento dei magneti che consentono l’assemblaggio dell’articolo.

Conclusioni

In questo post abbiamo analizzato alcuni dei componenti in zama che è possibile realizzare per macchine tessili, soluzioni che consentono di illustrare le proprietà delle leghe di zinco e che risultano vincenti in questo genere di applicazioni meccaniche.

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Spessore minimo ottenibile

La caratteristica delle leghe di zinco che consente di ottenere spessori particolarmente sottili è la proprietà di scorrimento. Grazie a questa proprietà, utilizzando le leghe di zinco, è possibile raggiungere uno spessore minimo di media di 0,4 mm: un valore estremamente basso se comparato con il relativo spessore minimo ottenibile dell’alluminio, come riportato nella tabella sottostante:

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Il valore degli spessori sottili ottenibili con le leghe di zinco tramite il processo di pressofusione è determinato da diversi fattori, quali la geometria dell’oggetto e la sua estensione superficiale. Un ulteriore fattore che influisce sul valore dello spessore sottile è la distanza tra lo spessore sottile e il punto di iniezione: minore è la distanza tra lo spessore e il punto di iniezione, minore è il valore di spessore sottile ottenibile.

Grazie alla proprietà di scorrimento e alla possibilità di raggiungere un alto grado di precisione, le leghe di zinco consentono di produrre componenti che non necessitano di ulteriori lavorazioni meccaniche a seguito del processo di pressofusione, poiché già da grezzi sono caratterizzati da finiture precise e, appunto, spessori sottili.

I vantaggi degli spessori sottili

Perché, dunque, la capacità di ottenere spessori sottili costituisce un valore aggiunto nella produzione di un pressofuso?

Di seguito sono riportati i principali vantaggi che scaturiscono dal raggiungimento di spessori sottili, sia relativamente alle caratteristiche del prodotto che in termini di risparmio di costi ed energia:

1. Riduzione di peso dell’oggetto
2. Riduzione di dimensione dell’oggetto
3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio
4. Resistenza
5. Risparmio energetico
6. Cost saving

1. Riduzione di peso dell’oggetto

La riduzione di peso del prodotto, a parità di funzionalità, è uno dei principali benefici apportati dal raggiungimento di spessori sottili in pressofusi in leghe di zinco. In alcuni settori, ad esempio nell’industria automotive, avere la possibilità di ridurre il peso di un prodotto e di preservarne allo stesso tempo la funzionalità consente di ottenere vantaggi in termini di efficienza; questo è particolarmente vero nel caso di specifici componenti, come ad esempio maniglie e tettucci apribili.

Grazie alla libertà di design offerta dalle leghe di zinco il produttore di pressofusi può, partendo dal disegno originale, studiare e analizzare la geometria del prodotto e collaborare con il cliente per la definizione delle sezioni che possono subire una riduzione di spessore senza intaccare, ma anzi aumentando, la funzionalità del componente. La cooperazione tra cliente e fornitore, un servizio definito co-design, può così portare allo sviluppo di soluzioni innovative che incrementino le performance del prodotto ottenendo, al contempo, una riduzione di costi data dall’inferiore quantità di materia prima impiegata.

La percentuale di riduzione di peso di un componente è ovviamente variabile, poiché dipende dalle caratteristiche di ogni singolo prodotto. Partendo dal progetto originale e arrivando al progetto ridefinito in concerto con il cliente, in alcuni casi è però possibile ottenere una riduzione di peso che arriva fino al 50%: una percentuale di notevole importanza e difficilmente raggiungibile impiegando altri materiali.

Per ulteriori informazioni sulla riduzione di peso dei pressofusi, clicca sul seguente post: Vantaggi del co-design: alleggerimento mirato

2. Riduzione di dimensione dell’oggetto

La riduzione di peso non è l’unica variabile importante per la funzionalità di un prodotto, anche la dimensione assume una grande rilevanza; soprattutto nel caso di quelle apparecchiature cui lo sviluppo tecnologico richiede dimensioni sempre più ridotte.

Attraverso il processo di co-design il fornitore di pressofusi in leghe di zinco studia con il cliente degli interventi volti ad ottenere questa ottimizzazione, individuando le aree della sagoma del prodotto che possono subire una riduzione di spessore.

In particolare, i prodotti con funzione di carter, ad esempio i connettori utilizzati nel settore elettronico, necessitano di spessori sottili per poter essere maggiormente funzionali. Infatti questi prodotti contengono al loro interno altri contenenti ed è quindi necessario, per evitare problematiche di ingombro, che le loro pareti siano il più sottili possibile. Inoltre, per questo tipo di componenti, le leghe di zinco risultano una scelta vincente: non solo, infatti, raggiungono spessori sottili, ma riescono anche a mantenere invariate quelle proprietà di schermatura elettromagnetica che sono estremamente importanti per l’industria elettronica.

Sempre relativamente a prodotti carter, come carter per serramentistica, laddove la funzione meccanica non è primaria, la zama risulta ottimale poiché permette di ottenere spessori sottili con sagome complesse e particolari. Solitamente questa tipologia di prodotto viene realizzata utilizzando come materia prima la lamiera, un materiale altamente elastico che, lavorato con il processo dell’imbutitura, può raggiungere spessori estremamente sottili. Tuttavia la lamiera imbutita, al contrario delle leghe di zinco, non offre libertà di design poiché non consente di ottenere le sagome particolari che possono invece essere realizzate tramite il processo di pressofusione.

Per poter visionare un esempio di prodotto carter che, grazie al co-design, ha raggiunto una riduzione di dimensione e spessori più sottili, con conseguente risparmio per il cliente, puoi guardare questo video.

3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio

Come anticipato, con il processo di pressofusione dello zinco è possibile ottenere prodotti con un alto grado di precisione e geometrie complesse. Spesso queste geometrie presentano numerosi dettagli di piccole dimensioni, come ad esempio le articolate nervature che caratterizzano prodotti quali connettori e dissipatori.

Nel processo di pressofusione, grazie alla riduzione degli spessori che si riesce ad ottenere, questi dettagli vengono realizzati con estrema accuratezza, garantendo precisione dimensionale e aumentando l’efficienza del prodotto. L’ottenimento di spessori sottili, in questa tipologia di prodotti, è un valore aggiunto anche perché conferisce al componente un elevato grado di elasticità che agevola i sistemi di assemblaggio e di bloccaggio. Test condotti su campioni a spessore sottile in leghe di zinco hanno infatti evidenziato risultati comparabili a quelli delle materie plastiche: in particolare, il modulo di flessione dei campioni in lega di zinco è risultato essere superiore a quello del nylon 6.

4. Resistenza

L’ottenimento di spessori sottili non determina un calo di resistenza del componente: al contrario, un prodotto a spessore sottile in leghe di zinco presenta una microstruttura densa a grana fine che è dotata di proprietà meccaniche superiori rispetto a quella di prodotti con spessori maggiori.

Durante il processo di pressofusione il rapido raffreddamento superficiale genera ciò che viene comunemente definito “pelle di fonderia”, uno strato superficiale di circa 0,2-0,3 mm a struttura fine. I risultati di test su campioni in lega di zinco pressofusa a spessore sottile sottoposti a prove di fatica hanno dimostrato il vantaggio conferito dalla “pelle di fonderia”. Infatti, in un pressofuso a spessori sottili la microstruttura densa a grana fine è percentualmente maggiore rispetto alla massa totale del pezzo, e questo conferisce maggiore resistenza al componente.

Inoltre, ulteriori test su pressofusi a spessore sottile, hanno evidenziato valori di resistenza a fatica notevolmente superiori a quelli riportati in letteratura per leghe di zinco trattare con tecnologie diverse dalla pressofusione.

5. Risparmio energetico

L’ottenimento di spessori sottili e la creazione di componenti dotati di questa caratteristica consentono di ridurre la quantità di energia utilizzata nel processo produttivo.  Lo spessore sottile, infatti, implica una riduzione della quantità di materia prima utilizzata e ciò si traduce, in primo luogo, in una minor quantità della materia prima da rifondere.

Inoltre, il componente a spessore sottile ha tempi di raffreddamento ridotti e ciò consente, oltre ad un risparmio energetico relativo al funzionamento delle macchine di produzione, un efficientamento energetico dell’intero processo e una conseguente riduzione dei tempi produttivi.

6. Riduzione dei costi

L’impiego di una minor quantità di materia prima, la maggiore efficienza energetica, la velocizzazione del processo produttivo e la diminuzione di peso e di ingombro, con il conseguente risparmio nei costi di trasporto, sono tutti fattori che consentono una notevole riduzione dei costi di produzione. Il risparmio economico derivato dalla produzione di componenti a spessori sottili si traduce così in un grande vantaggio non solo per il produttore ma anche per il cliente.

La pressofusione di zinco rappresenta quindi una tecnologia competitiva dal punto di vista economico, permette infatti di ottenere spessori sottili ed è la scelta ideale per la produzione di componenti leggeri e resistenti, caratterizzati da sagome complesse e dettagliate.

Per un’overview sui prodotti realizzati in Bruschi, tra i quali figurano prodotti realizzati con la pressofusione di zinco a spessori sottili, clicca qui

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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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Specifiche tecniche dello zinco

La grande maggioranza dei pressofusi richiede delle lavorazioni specifiche per andare incontro ai requisiti estetici, per migliorare la resistenza all’usura o per ottenere una barriera protettiva contro la corrosione: molte parti hanno bisogno di essere migliorate tramite operazioni secondarie, prima di essere spedite.

Alcuni metalli sono più adatti a subire trattamenti galvanici, verniciature e smaltature di altri: uno di questi metalli è lo zinco. Lo zinco è un metallo denso, molto durevole e più forte rispetto a materiali plastici, come i polimeri. Lo zinco pressofuso permette inoltre di ottenere angoli di sformo più stretti, fori più piccoli e lunghi e pareti più sottili, dando la possibilità di sviluppare forme innovative. Questo, unito alla possibilità di utilizzare dei trattamenti superficiali non-convenzionali, offre dei vantaggi competitivi rispetto alla concorrenza. Scegliendo di lavorare con lo zinco, i designer possono scegliere tra un’ampia gamma di rivestimenti superficiali, in grado di impartire diverse texture e miglioramenti superficiali.

I designer e i project manager sono sempre in cerca di nuovi modi per migliorare i propri prodotti: una collaborazione con un fornitore può aiutarli ad identificare i punti critici nel progetto o a risolvere problemi pre-esistenti. In una collaborazione di co-design, il fornitore può suggerire al cliente il modo migliore di ottimizzare il prodotto per le finiture, basandosi sulla sua esperienza.

La scelta del materiale e del rivestimento

Durante la collaborazione, il primo passo è la scelta della giusta lega e della valutazione delle sue performance tenendo conto dell’uso finale del componente. Il primo punto da chiarire è se il componente deve essere utilizzato all’interno o all’esterno: nel secondo caso, sarebbe consigliabile applicare un trattamento di resistenza alla corrosione. Ci sono diversi tipi di corrosione, che dipendono dal metallo scelto e dall’ambiente circostante.

Un altro criterio di cui tenere conto è la necessità di un trattamento estetico: a seconda dell’utilizzo finale del componente, i clienti potrebbero richiedere una verniciatura, smaltatura, cromatura o placcatura.

Dopo aver analizzato ogni aspetto tecnico, è importante studiare i vantaggi dei diversi tipi di rivestimenti superficiali: tra questi vedremo lo zinco nero, i rivestimenti a conversione chimica-elettrica, i rivestimenti liquidi spray e cotti, placcatura in rame-stagno-zinco, placcatura in rame-nichel-cromo, placcatura meccanica e rivestimenti in polvere epossidica e poliestere.

Zinco Nero

Durante questo processo, uno spesso strato di fosfato nero viene applicato al pressofuso e funge da protezione contro l’umidità e gli ambienti corrosivi. È solitamente un pre-trattamento, in cui la placcatura è seguita da un rivestimento di conversione al cromo nero.

Rivestimenti a conversione chimica-elettrica

Questi rivestimenti superficiali prevedono un immersione chimica che forma una pellicola protettiva sulla superficie dello zinco. Il loro scopo è di proteggere i componenti durante lo stoccaggio e negli ambienti interni. Solitamente i rivestimenti di conversione sono seguiti dall’applicazione di sostanze idrorepellenti o di vernici per potenziare l’effetto.

Rivestimenti liquidi spray e cotti

Questo tipo di rivestimenti include diversi componenti chimici come epossidici, poliesteri, fenolici e uretani.

Placcatura in rame-stagno-zinco

Il risultato di questa lavorazione è un finish opaco e argenteo sulla superficie dello zinco. Fornisce un’ottima protezione, ma il rivestimento tende ad ossidarsi col tempo, diventando nero.

Placcatura in rame-nichel-cromo

Questo trattamento è uno dei migliori per resistere alla corrosione. Protegge la superficie dello zinco contro l’acidità dei bagni successivi, e permette di uniformare la superficie garantendo allo stesso tempo una buona conduttività elettrica.

Placcatura meccanica

Questa procedura prevede il posizionamento delle parti in un tamburo, insieme ad una mistura di polveri metalliche e un attivatore chimico, seguiti dalla burattatura dei componenti fino a che il rivestimento raggiunge lo spessore desiderato. Il rivestimento si forma quindi grazie ad un’azione meccanica e chimica combinata. Il vantaggio di questa lavorazione è che può essere applicata a tutte le superfici, anche negli angoli interni. La colorazione finale dipende dalle diverse combinazioni dei metalli.

Rivestimenti in polvere epossidica e poliestere

Questi rivestimenti superficiali vengono applicati come polveri tramite un processo elettrostatico asciutto, e successivamente vengono fusi in un forno. Il fatto di non utilizzare solventi fornisce un grosso vantaggio, poiché previene la formazione di alcuni difetti legati al loro utilizzo.

Questa non è una lista completa di tutti i possibili trattamenti di finitura, ma è solo una selezione dei più comuni nell’ambito della pressofusione dello zinco.

Ora presenteremo una raccolta di casistiche in cui queste tecnologie sono state implementate e modificate su misura per le richieste del cliente, tramite una collaborazione tra cliente e fornitore.

CASI REALI

L’uso della ZAMAK nei processi di pressofusione rende i componenti adatti a ricevere una serie di finiture diverse, che sarebbero impossibili da ottenere con altre leghe, portando ad ottenere prodotti che hanno sia alti livelli di funzionalità che notevoli caratteristiche estetiche.

Bruschi ha 70 anni di esperienza con i clienti di diverse industrie, che includono l’automotive, l’illuminotecnica, piccoli elettrodomestici per la casa, chiusure per porte e finestre. Grazie a queste conoscenze trasversali, i nostri designer possono offrire soluzioni alternative, provenienti da altre industrie e che garantiscono sempre il massimo della qualità nel materiale, nei procedimenti, nella produzione e nella durata dei prodotti.

CASO 1 – Un nuovo rivestimento per evitare le bolle

Un cliente importante nel settore dell’automotive aveva chiesto a Bruschi di ricreare un componente che veniva in precedenza prodotto da un diverso fornitore. Il cliente voleva una nuova soluzione poiché il prodotto aveva una percentuale di scarto superiore al 25% a causa delle bolle che si formavano dopo il trattamento galvanico.

Bruschi ha lavorato concentrando i suoi sforzi, anche tramite la sua rete di fornitori, per evitare la formazione delle bolle. La soluzione è stata cambiare il rivestimento: passando da un rivestimento galvanico alla passivazione, la percentuale di scarti causate dalle bolle è calata dal 25% a poche parti per milione.

CASO 2 – Migliorare la resistenza allo spray salino

Un importante cliente del settore automotive ha chiesto a Bruschi una soluzione per migliorare la resistenza al test dello spray salino di un componente pre-esistente. Questo componente era prodotto da Bruschi ed era destinato ad essere assemblato su automobili subcompatte. Per un nuovo progetto, il componente avrebbe dovuto ricevere un trattamento migliore per soddisfare i requisiti necessari ad essere utilizzato su macchine di lusso. Generalmente, la resistenza allo spray salino è data dall’uso di particolari trattamenti.

Per il componente destinato alle subcompatte, la resistenza garantita era di 120 ore, grazie ad un trattamento chiamato Fe/Zn: tuttavia, questo trattamento non era adatto alle auto di lusso. Per raggiungere il nuovo obiettivo, Bruschi doveva aumentare la resistenza a oltre 1000 ore.

Grazie all’esperienza di Bruschi e alla sua rete di fornitori, il cliente ha raggiunto il suo obiettivo, implementando un trattamento galvanico speciale, che garantiva la resistenza SST di oltre 1000 ore.

CASO 3 – Vernici speciali invece del trattamento al cromo opaco

Per un importante cliente del settore delle serrature, Bruschi ha sviluppato una lavorazione diversa in modo da diminuire la percentuale di scarto. In particolare, il cliente richiedeva un trattamento superficiale al cromo opaco per alcuni suoi componenti, ma a causa della loro geometria complessa e ricca di angoli, era impossibile garantire la qualità richiesta e il tasso di scarti era fuori controllo.

Collaborando con la sua rete di fornitori, in particolare il verniciatore e la compagnia chimica, Bruschi ha sviluppato una vernice speciale per assicurare le stesse caratteristiche ai componenti senza utilizzare il trattamento al cromo opaco. Cambiando la tecnica utilizzata, il cliente aveva gli stessi componenti, ma un tasso di scarti minore.

Questi case study confermano l’importanza dei rivestimenti superficiali e di come una collaborazione con i propri fornitori possa aiutare a ridurre la percentuale di scarto, trovando soluzioni alternative o creando finiture superficiali su misura per ottenere le migliori performance possibili da un componente.

Se vuoi saperne di più sui processi di finitura, puoi leggere altri articoli sull’argomento:

1- Focus sui trattamenti superficiali

2- Tecniche di lavorazione per la finitura dei metalli

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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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