Alberto Giretti
LEGHE DI ZINCO
scopri perché utilizzarle per produrre
i tuoi componenti
Indice
• La produzione di componenti in serie:
come ottenere il perfetto equilibrio tra qualità e risparmio . . . p. 1
• Chi sono io per parlarti di tutto questo? . . . p. 5
• Scegli la Zama per produrre i tuoi componenti in serie . . . . p. 7
• La Zama è la scelta migliore anche nel tuo caso? . . . p. 10
• Perché la Zama è tanto diffusa? . . . . p. 15
• La pressofusione a camera calda . . . p. 21
• Perché rivolgersi ad uno specialista della Zama . . . . p. 28
• Tutti i vantaggi della pressofusione a camera calda
rispetto agli altri processi produttivi . . . p. 32
• Le caratteristiche della Zama ed tutti i vantaggi
delle leghe di zinco in confronto ad altri materiali . . . . p. 40
• Tanti altri motivi per scegliere la Zama . . . . p. 50
• Limitazioni nell’uso della Zama . . . p. 55
• Quando la Zama è un tuo prezioso alleato . . . . p. 58
• Finiture superficiali della Zama . . . p. 63
• La Zama è il vantaggio che stai cercando per la tua
produzione di componenti in serie . . . p. 68
La produzione di
componenti in serie:
come ottenere il perfetto equilibrio tra qualità e
risparmio
Se ti occupi della realizzazione di componenti in serie - come progettista, responsabile acquisti, direttore tecnico o produttore diretto – è probabile che anche tu, come migliaia di imprenditori italiani, sia ancora invischiato nel tentativo di migliorare la qualità dei tuoi prodotti preservando i risparmi dell’azienda.
Una vera e propria guerra, nella quale le tue idee, i tuoi progetti e le commissioni che ricevi ti sembrano soccombere tra il desiderio di dar vita al miglior articolo presente sul mercato e la necessità di misurare i tuoi investimenti con il contagocce.
In pratica, la tua vita professionale risulta sospesa in un bilico perenne:
ti vuoi dedicare con passione ed entusiasmo alla ricerca disperata della massima resa per il tuo prodotto finito, ma alla fine ti ritrovi frenato dall’amara necessità di controllare ogni singolo euro speso per produrlo.
Un’ansia costante, che ti costringe alla ricerca spasmodica di nuove soluzioni o idee brillanti, al fine di ottimizzare ogni singola fase del tuo processo.
Se l’ago della bilancia dovesse spostarsi verso uno dei due fattori sopra citati, il disastro sarebbe annunciato:
• Sai bene di non poterti concentrare solo sulla qualità del tuo prodotto:
otterresti certamente un articolo richiesto ed apprezzato dai tuoi clienti, ma ad un prezzo (in termini di tempo e denaro investito) troppo elevato.
Il risultato? Probabilmente dovresti farlo pagare cifre irragionevoli, per cui nessuno lo richiederebbe. A meno che tu non voglia ritrovarti a lavorare gratis.
• Prestando attenzione al solo risparmio, rischieresti, invece, di scegliere materie prime scadenti, processi di lavorazione datati e collaboratori approssimativi.
Con il risultato finale di deludere la tua clientela.
Esiste una soluzione?
Certo: basta scegliere una materia prima ed un processo di lavorazione capaci di ottimizzare al massimo la tua produzione di componenti in serie.
Ovvero devi utilizzare un sistema produttivo che ti garantisca di poter conciliare qualità e risparmio fin dalla ideazione del progetto.
Solo realizzando uno studio a monte del processo e affidandoti ad un esperto capace di mantenere sotto controllo ogni singolo passaggio produttivo, potrai evitare stravolgimenti in corso d’opera, che rischiano di intaccare la qualità del tuo prodotto finito o di far schizzare alle stelle il preventivo iniziale.
Per poter ottenere tutto questo, devi trovare la materia prima giusta per i tuoi componenti: che sia economica, certo, ma che possa essere anche garanzia di qualità ed ottima resa.
E ovviamente devi affidarti ad un produttore capace di lavorarla al meglio, ovvero una figura qualificata e dotata di macchinari aggiornati ed altamente funzionali.
In questo modo, eviterai di impazzire in folli equilibrismi ad ogni nuovo processo produttivo.
Va bene, magari fin qui ci eri arrivato anche da solo.
Ma se la parte più difficile è stata proprio ottenere dei buoni risultati con le lavorazioni che hai richiesto fino ad ora…
…a questo punto ti starai probabilmente domandando quale potrebbe essere un materiale così risolutivo per tutte le tue problematiche.
Ed è per questo che voglio presentarti:
la Zama, una lega di zinco che viene lavorata
con la tecnica della pressofusione a camera
calda.
Ad oggi sono migliaia le aziende di tutto il mondo che stanno passando alla produzione di componenti realizzati in Zama.
Il successo esploso negli ultimi decenni è legato soprattutto alla versatilità di impiego di questo materiale, che – sebbene sia stato creato quasi un centinaio di anni fa – ha visto riscoprire le sue eccezionali caratteristiche solo di recente.
Ora, non voglio illuderti di aver trovato la soluzione definitiva a tutti i tuoi problemi, perché prima che tu possa gioire dinanzi agli eccezionali vantaggi che sto per elencarti, ci tengo a fare una precisazione: la Zama non è un materiale adatto a tutti.
Cosa intendo?
Significa che non può venir applicata in qualsiasi situazione e per qualunque componente si voglia produrre.
Come tutti i materiali, ha anch’essa dei limiti.
Inoltre non può essere lavorata da chiunque.
Per ottenere un risultato finale eccellente è importante rivolgersi sempre ad un professionista del settore che sia specializzato a lavorare con le leghe di zinco.
Solo una persona esperta saprà come ottimizzare la tua produzione e come sfruttare le caratteristiche del materiale per migliorare ogni singolo aspetto del processo, trovando la soluzione corretta a qualsiasi problematica.
Tieni conto, però, che sono centinaia i prodotti che si possono realizzare con la Zama, ed è alta la probabilità che il tuo possa rientrare tra questi.
Perciò ti invito a continuare la lettura di questa guida per scoprire, non soltanto che cos’è la Zama e come viene lavorata, ma soprattutto se può essere utilizzata anche per il tuo settore e quali sono gli enormi vantaggi che puoi ottenere scegliendola per i tuoi componenti.
Chi sono io per parlarti di tutto questo?
Direi che è arrivato il momento di presentarmi.
Mi chiamo Alberto Giretti e sono un professionista della pressofusione a camera calda della Zama.
Lavoro dal 1992 in questo mondo e posso dire di aver maturato un’esperienza a 360°C nella progettazione, produzione di stampi e fabbricazione in serie dei componenti pressofusi.
Per anni mi sono concentrato soltanto su questo materiale e con enormi sacrifici - ore di sonno perse, soldi spesi in corsi tecnici e professionali, vacanze annullate e dedicate allo studio intenso - sono riuscito finalmente a realizzare un progetto che tanto sognavo: ho creato il mio metodo personale di analisi tecnica e progettazione dei componenti in Zama.
Questo nuovo metodo l’ho chiamato ZINCode.
Cos’è ZINCode?
ZiNCode è il primo metodo analitico che, in modo sistematico, ti fa capire se un pezzo è realizzabile mediante la tecnica della pressofusione a camera calda della Zama e ti permette di risolvere in anticipo almeno il 95%
delle problematiche che si possono verificare prima, durante e dopo la produzione dei tuoi componenti.
Nasce da un concentrato di calcoli matematici, anni di successi, esperienza derivata da qualche fallimento, ore di studio immerso in corsi specifici, prove tecniche sul campo, analisi di processi produttivi e casi studio.
Il tutto incentrato solo ed esclusivamente sulla lavorazione della Zama.
Incrociando tutta questa mole enorme di dati, sono riuscito a creare un vero e proprio sistema di analisi del processo, a partire dalle fasi di coprogettazione fino allo stampaggio definitivo del pezzo.
Perché lo abbiamo chiamato “ZINCode”?
Il nome è originale, lo so.
Nasce dalla fusione di due vocaboli, che sono il cuore dell’intero processo:
• ZINC: sta per Zinco, elemento base delle leghe che formano la Zama e protagonista assoluto delle sue caratteristiche.
• Code: nasce da Co-design, attorno al quale ruota tutto il mio sistema.
Credo molto nella creazione del progetto assieme al cliente e su misura per il cliente.
Inoltre Code – non a caso ricorda una codificazione – vuole sottolineare che per la prima volta è stato creato un vero e proprio sistema analitico e su base matematica, come garanzia di potenziamento ed ottimizzazione della produzione di componenti in serie fatti con la Zama.
Se vuoi saperne di più sul mondo della Zama e sul mio metodo unico, continua a sfogliare le prossime pagine della mia guida.
Buona lettura!
Scegli la Zama
per produrre i tuoi
componenti in serie
Il mondo della Zama è per molti ancora sconosciuto, perciò se non ne hai mai sentito parlare, tranquillo, sei in ottima compagnia.
Con la mia guida ti condurrò alla scoperta di questo materiale dalle peculiarità molto interessanti per chi si occupa della produzione di componenti in serie.
Per anni la Zama è stata sottovalutata, in termini di caratteristiche e potenzialità, ed è solo negli ultimi tempi che si è fatta apprezzare dalle grandi industrie, conquistando un successo sempre più crescente.
Inizialmente l’utilizzo di questa lega era limitato ad applicazioni di tipo decorativo od articoli di basso valore ma, con il passare dei decenni, la Zama è riuscita ad espandersi nei reparti di produzione più disparati.
Ai giorni nostri, possiamo dire che ha conquistato il mercato, grazie a quelle proprietà che la rendono più vantaggiosa di altri materiali.
Si è fatta largo in settori ricercati, come nell’alta moda o nella produzione di componenti per auto da corsa.
Se per molti rappresenta ancora una novità, la Zama è in realtà diffusissima intorno a noi: occhiali, fibbie, giocattoli, bottoni e cerniere, rubinetti, ecc.
Ecco dove si trova la Zama.
Praticamente ovunque.
Ma non è tutto…
L’Italia è così all’avanguardia nella sua lavorazione, da essere stata definita addirittura… la patria della Zama!
Eppure, se facessimo un sondaggio e chiedessimo alla gente comune cos’è l’alluminio, tutti saprebbero rispondere.
Se chiedessimo cos’è la plastica, lo stesso…
Ma se chiedessimo: “Cos’è la Zama?”
Tu stesso, sapresti rispondere? E il tuo collega? Il tuo vicino di casa?
È probabile che la maggior parte delle persone che non sono del settore resterebbero a bocca aperta senza proferire parola…
Cos’è la Zama?
La Zama (in inglese Zamak) è una lega di zinco, alluminio, rame, magnesio ed è definita dalla norma UNI EN 1774.
Nella tabella seguente, sono riportate le composizioni chimiche delle leghe Zama lavorabili con pressofusione a camera calda.
La più comune è la Zama ZL5, ZnAl4Cu1.
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Denominazione
letterale ZnAl4 ZnAl4Cu1 ZnAl4Cu3 ZnAl8Cu1
Al% 3,7-4,3 3,7-4,3 3,7-4,3 8-8,8
Cu% 0,1 0,7-1,2 2,7-3,3 0,8-1,3
Mg% 0,02-0,05 0,02-0,05 0,02-0,05 0,015-0,03
Fe% <0,05 <0,05 <0,05 <0,06
Si% <0,03 <0,03 <0,03 <0,045
Ni% <0,02 <0,02 <0,02 <0,02
Pb% <0,005 <0,005 <0,005 <0,006
Sn% 0,002 0,002 0,002 0,003
Zn% resto resto resto resto
Esistono anche altre leghe, lavorabili però con impianti a camera fredda.
Queste, inoltre, sono usate molto più raramente, pertanto ho scelto di non parlarne nel mio manuale.
La Zama è la scelta
migliore anche nel tuo
caso?
Forse non ce ne rendiamo conto, eppure la Zama è quotidianamente nelle nostre mani o davanti ai nostri occhi.
I settori industriali che scelgono di fabbricare i loro articoli utilizzando le leghe di zinco sono in continua espansione, grazie alla sempre più diffusa consapevolezza degli enormi vantaggi che questo materiale può portare nell’intero processo produttivo.
Ecco un grafico che mostra la suddivisione percentuale di utilizzo della Zama per settore.
Ti stupisce vedere queste percentuali?
Analizziamole ora nel dettaglio, per scoprire a fondo cosa realmente si produce in ciascuna fetta di mercato.
Utilizzo percentuale della Zama per settore
Automotive Edilizia ed arredo Elettrico ed elettronico Abbigliamento ed accessori Sport e tempo libero
Altro 35%
25%
20%
7%
7% 6%
Automotive: 35%
Come puoi vedere, le nostre auto contengono un’elevata percentuale di Zama, eppure sono in pochissimi a saperlo.
Se sei curioso di scoprire quali componenti vengono realizzati spesso con la Zama, ti riporto di seguito gli esempi principali:
• Basi per antenne
• Carburatori (nelle auto del passato)
• Maniglie
• Blocchetti per serrature
• Scheletri degli specchietti retrovisori
• Componenti dei meccanismi di alzacristalli, tergicristalli, regola fari
• Componenti per gli arrotolatori delle cinture di sicurezza
• Parti dei meccanismi di apertura del tetto apribile
• Parti di pompe
• Fregi e stemmi
• Avvisatori acustici
• Contrappesi per ruote
• E molto altro ancora…
Edilizia e arredamento: 25%
Un altro grande settore in cui si utilizza molto la Zama, è quello dell’edilizia e dell’arredamento.
Qui, la lega di zinco viene impiegata per comporre:
• Maniglie per porte, finestre, mobili
• Cerniere per mobili
• Ferramenta per serramenti, tapparelle, persiane e cancelli
• Parti per impianti di climatizzazione e di ventilazione
• Componenti per le giunzioni dei mobili
• Chiavi e componenti per serrature
• Rubinetteria e accessori bagno
• Placche per interruttori
• Raccorderia
• Componenti per il giardinaggio
• Valvole e regolatori per gas
• Accessori per la casa (schiaccianoci, cavatappi, ecc.)
• E molto altro ancora…
Elettricità ed elettronica: 20%
Anche nel settore dell’elettricità e dell’elettronica la Zama è molto diffusa.
Ad esempio la troviamo all’interno di:
• Componenti e minuteria per la telefonia
• Elementi strutturali per quadri elettrici (cerniere, giunti, serrature, maniglie, chiavi)
• Parti per impianti di illuminazione
• Parti per motori elettrici
• Corpi per pulsanti, selettori, sensori, microinterruttori
• Frontali per schede elettroniche, tastiere, mostrine
• Dissipatori di calore
• Corpi per connettori
• Pulegge e/o ruote dentate di medio-piccole dimensioni
• Parti per i meccanismi delle macchine da ufficio
• Supporti per monitor o TV
• Parti di antenne
• E molto altro ancora…
Altri settori: 20%
Oltre a questi 3 grandi settori, la Zama è applicata in moltissimi altri casi.
Ecco qualche esempio:
• Accessori per abbigliamento (fibbie, bottoni, accessori per scarpe, parti per chiusure lampo, bigiotteria, ecc.).
• Accessori per lo sport (componenti per gli sci, per il ciclismo, per la pesca, il golf, ecc.).
• Componenti per il modellismo (la maggior parte dei modelli di auto in scala sono fatti in Zama).
• Componenti per giochi e giocattoli.
• Componenti per la cancelleria (compassi, temperini, penne, pinzatrici,
• Parti per occhiali, accendini, rasoi, strumenti musicali.
• Componenti per elettrodomestici (cerniere per chiusure, trasmissione del moto, manopole, staffe e supporti, ecc.).
• Componenti per la pneumatica (corpi valvole, pistole per l’aria compressa, raccorderia, ecc.).
• E molto altro ancora…
Questi sono solo alcuni esempi.
Se in questo elenco non è riportato il settore di cui ti occupi, non ti preoccupare.
È comunque altamente probabile che i tuoi componenti possano venir realizzati con le leghe di zinco.
Contatta un produttore specializzato in Zama e valuta assieme a lui la fattibilità del tuo progetto: anche se tu e i tuoi competitors avete sempre scelto materiali differenti per la produzione di un determinato articolo, potrebbe essere arrivato il momento di attuare quel cambiamento che può portarti a fare la differenza sul mercato ed ottenere la svolta positiva che stavi cercando.
Perché la Zama è tanto
diffusa?
La Zama è molto apprezzata ed utilizzata per le sue caratteristiche fisiche e meccaniche.
Tutto questo si trasforma in vantaggi diretti per chi la utilizza nella produzione dei propri componenti.
Grazie alla lega di zinco si possono ad esempio ottenere:
• risparmio di tempo e denaro;
• flessibilità nella progettazione;
• resistenza all’urto;
• minor usura nel tempo;
• versatilità;
• proprietà di conducibilità elettrica;
• e tanti altri vantaggi, che analizzeremo più in dettaglio nelle prossime pagine.
Tutto questo è possibile grazie alle caratteristiche che lo zinco conferisce al materiale, ma anche alle proprietà di tutti gli altri elementi che compongono ciascuna lega della famiglia, come l’alluminio, il rame e il magnesio.
Vediamo ora di seguito uno schema che riassume le principali caratteristiche della Zama.
Caratteristiche fisiche
Proprietà Unità di
misura ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Coefficiente di
espansione termica µm/m/°C 27,4 27,4 27,8 23,3 Conduttività termica Wm-1°K-1 113 109 105 115 Conduttività elettrica %IACS 27 26 25 27,7 Resistività elettrica µ ohm - cm 6,37 6,54 6,85 6,2 Intervallo di fusione °C 381-387 380-386 379-390 375-404 Capacità termica
specifica J/Kg/°C 419 419 419 435
Coefficiente di attrito 0,07 0,08 0,08 0,11
Sono in particolare la bassa temperatura di fusione, l’elevata colabilità e l’alta stabilità dimensionale che rendono la Zama adatta alla realizzazione di componenti anche molto complessi, mediante il processo di pressofusione a camera calda.
Caratteristiche meccaniche
Proprietà Unità di
misura ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Carico di snervamento MPa 268 295 361 319
Carico di rottura MPa 308 331 397 387
Modulo di Young GPa 96 96 96 96
Modulo di torsione MPa x 103 33+ 33+ 33+ 33+
Allungamento a rottura % 5,8 3,4 6 3,4
Sforzo di taglio MPa 214 262 317 275
Carico di snervamento
a compressione MPa 414 600 641 600
Resilienza Joules 46 52 38 42
Resistenza a fatica
(5×108 cicli) MPa 48 57 59 51,5
Durezza Brinell 97 114 130 110
Tenacità a frattura x 107N.m-3/2 2,25 2,1 1,95
Densità g/cm3 6,6 6,7 6,8 6,3
Capacità specifica di
smorzamento @35MPa % 18 19 19 20
Queste sono le caratteristiche in linea generale.
Forse a questo punto ti starai domandando se le leghe di Zama hanno tutte le stesse proprietà.
In effetti, possiamo dire che di base i componenti della famiglia sono tutti simili tra di loro, ma la differente composizione chimica di ciascuna lega esalta alcune caratteristiche piuttosto che altre.
Pertanto:
• La lega ZL2 privilegia la resistenza a trazione e la durezza.
• La lega ZL3 privilegia la resistenza all’ urto e alla corrosione e la precisione dimensionale.
• La lega ZL5 è la più utilizzata in quanto ha una resistenza a trazione pari alla ZL2 e una resistenza alla corrosione pari alla ZL3. Offre inoltre un’elevata resistenza all’urto e la più elevata stabilità dimensionale tra le leghe da pressofusione.
• La lega ZL8 privilegia anch’essa la resistenza a trazione, a scapito però della resilienza, di molto inferiore alla ZL5.
Gli elementi chimici presenti nella Zama le conferiscono ottime qualità: ecco quali sono
Ogni elemento chimico presente in lega, tende ad esaltare una o più caratteristiche, a seconda della sua concentrazione percentuale.
Come hai potuto vedere nella tabella precedente, gli elementi primari, oltre allo zinco, sono alluminio, rame e magnesio.
Grazie alla conoscenza di come influisce ciascun elemento chimico su ognuna delle caratteristiche della lega, possiamo scegliere le percentuali più adatte per ottimizzare la lavorazione di un prodotto e modellare le sue qualità secondo le nostre esigenze.
Vediamo ora quali sono queste proprietà peculiari di ciascun metallo presente nella Zama.
Aggiunta di alluminio allo zinco:
Vantaggi:
• Migliora le caratteristiche di fluidità del metallo fuso.
• Aumenta la resistenza meccanica.
• Inibisce l’attacco elettrochimico al contatto con i metalli ferrosi.
• Abbassa il punto di fusione della lega.
• Permette una certa riduzione delle dimensioni del grano del materiale.
Svantaggi:
• Induce fenomeni di invecchiamento e di corrosione intercristallina in presenza di impurezze come ferro, stagno, piombo, cadmio, specialmente in determinate condizioni ambientali.
Aggiunta di rame alla lega:
Vantaggi:
• Incrementa la durezza del getto.
• Incrementa la resistenza del getto.
• Migliora la resistenza all’usura.
Svantaggi:
• Diminuisce l’allungamento percentuale.
• Provoca instabilità dimensionale.
• Alza la temperatura di fusione.
Aggiunta del magnesio alla lega:
Vantaggi:
• Affina il grano del materiale, con conseguente aumento delle caratteristiche meccaniche.
• Inibisce la corrosione intercristallina.
Svantaggi:
• Riduzione della fluidità nella fusione.
• Riduzione dell’allungamento percentuale.
Ci sono poi altri elementi presenti in lega, che vengono considerati delle
“impurezze”, perché le loro proprietà non sono apprezzate.
Devono perciò avere concentrazioni minime, perché sono responsabili dell’abbattimento delle caratteristiche della lega.
Vediamo alcuni esempi di impurezze da evitare:
• Ferro: è ammessa una concentrazione massima dello 0,05%.
Aumenta la fragilità della lega, a causa della formazione di scorie che si possono inglobare nel getto.
• Piombo: è ammessa una concentrazione massima dello 0,005%.
Esso induce la lega all’invecchiamento precoce, provoca cricche e distorsioni nel getto, oltre che corrosione intercristallina.
• Cadmio: è ammessa una concentrazione massima dello 0,005%.
È responsabile di una diminuzione delle proprietà meccaniche e induce la corrosione intercristallina.
• Stagno: è ammessa una concentrazione dello 0,002%.
È il responsabile della creazione di intermetallico con l’alluminio.
Peggiora, inoltre, la lavorabilità all’utensile.
I valori qui riportati sono puramente indicativi, perché una minima variabilità nei valori tra una lega e l’altra è ammessa.
Io ho inserito, a titolo di riferimento, le percentuali della Zama 5, la più utilizzata.
Dopo aver visto le principali caratteristiche della Zama, a breve, ti spiegherò anche i vantaggi e le differenze tra le leghe di zinco e gli altri materiali comunemente utilizzati per la produzione di componentistica.
Prima, però, voglio presentarti brevemente la pressofusione a camera calda, ovvero il processo produttivo utilizzato per i componenti realizzati con la Zama.
La pressofusione a
camera calda
Come ti ho già accennato, la pressofusione a camera calda è il processo utilizzato per la lavorazione della Zama.
Si dice “a camera calda” perché il materiale viene immesso – sotto forma di lingotti - direttamente nel forno, una “camera calda”, appunto, che si trova a bordo macchina.
Qui avverrà il processo di fusione, ovvero il materiale subirà un riscaldamento tale da passare dalla forma solida allo stato liquido.
Andiamo ora a vedere quali sono i principali passaggi che compongono un ciclo di pressofusione a camera calda.
1. Caricatura dei lingotti e fusione della Zama
Il primo passaggio da eseguire in macchina consiste nel caricare i lingotti di Zama all’interno di un crogiolo, dove il metallo viene sottoposto a fusione.
Questo crogiolo è parte della macchina per l’iniezione: si tratta di un serbatoio riscaldato, di solito attraverso un bruciatore a gas metano o delle resistenze elettriche. Il calore è continuamente somministrato al suo interno per mantenere il metallo allo stato liquido e renderlo così pronto per essere poi iniettato.
I lingotti devono venir riscaldati fino ad una temperatura di lavoro pari a circa 420° C, perciò il processo di fusione è in generale abbastanza lento.
Infatti, per portare la massa di metallo dalla temperatura ambiente a quella necessaria per la pressofusione, occorrono dalle 2 alle 8-10 ore, a seconda della dimensione della pressa e del suo bagno di fusione.
Il livello del materiale andrà rabboccato di continuo durante la lavorazione.
Quindi, a seconda di quanta Zama verrà consumata, nel bagno fuso si inseriranno nuovi lingotti ad intervalli di tempo prefissati.
Il lingotto aggiunto di volta in volta si scioglierà molto velocemente, in quanto la massa fusa lo inghiottirà letteralmente in qualche secondo.
2. Attrezzaggio della macchina
Dopo aver caricato i lingotti nel crogiolo, durante la fase di riscaldamento si attrezza la macchina, montando lo stampo del componente che si vuole andare a produrre.
In questa fase lo stampo viene sollevato da un apposito mezzo - noi ad esempio usiamo un carrello elevatore.
Lo stampo viene poi calato sulla pressa e fissato alla stessa tramite delle
“staffe” di collegamento. Proprio per questo il processo prende il nome di staffaggio dello stampo.
A questo punto si impostano tutti i parametri necessari alla produzione.
3. La fase di iniezione
Raggiunta la temperatura di lavoro e fatte le dovute verifiche, siamo pronti per stampare.
Dato lo start, la macchina chiude lo stampo, e questo si porta a contatto con l’ugello riscaldato.
Il pistone comincia a spingere il metallo fuso - presente nella camera calda - all’interno della cavità da riempire.
La Zama attraversa così il sifone e l’ugello, fino a riversarsi all’interno dello stampo.
4. Solidificazione della Zama
Il tempo necessario perché si solidifichi il componente appena iniettato sarà tanto più lungo, quanto più pesante è la stampata.
Una volta completata la solidificazione, la macchina apre lo stampo ed il pezzo viene estratto ancora caldo (di solito al momento dell’estrazione conserva una temperatura di 150-200°C). L’articolo così prodotto viene poi lasciato raffreddare completamente all’aria libera.
5. Rimozione del componente dallo stampo.
Appena si apre lo stampo, entrano in funzione gli estrattori, che spingono fuori il componente e lo fanno cadere sul convogliatore.
Se lo stampo è progettato in modo corretto e ha funzionato a dovere, la stampata rimane nella parte mobile dello stampo stesso.
Il rischio, altrimenti, potrebbe essere quello di non ottenere il risultato desiderato, buttando via ore di lavoro e kg di materiale.
La fase di progettazione e costruzione della forma è quindi un passaggio molto delicato.
Esistono tanti stampisti generici sul mercato, ma costruire uno stampo di qualità richiede molta specializzazione e molta esperienza.
Gli stampi per la pressofusione della Zama - seppur apparentemente simili - differiscono molto da quelli adatti a lavorare con altri materiali, come
plastica, alluminio, magnesio, ecc.
Questo perché ogni materia prima ha le sue peculiarità.
Per questo motivo, se vuoi costruire degli stampi per la pressofusione della Zama, ti consiglio di rivolgerti a degli specialisti del settore, evitando i
“generalisti”.
È l’unico modo per ottimizzare già in fase di progetto il disegno del componente e di costruire uno stampo preciso ed affidabile nel tempo.
Una volta estratto il componente, si va a lubrificare lo stampo e il ciclo può ricominciare, per poter ottenere un’altra stampata.
6. Raffreddamento del componente
Intanto che riparte il ciclo successivo, la stampata precedente completa il suo raffreddamento e procede verso le fasi finali della lavorazione.
Queste potranno essere più o meno articolate, a seconda della complessità del componente.
7. Smaterozzatura
Alla fase di stampaggio e di raffreddamento, segue la smaterozzatura.
Questo passaggio comporta l’asportazione della materozza.
“Materozza” è il termine tecnico che definisce il canale di colata.
In questa fase del processo si va, quindi, a rimuovere la parte del getto che si è solidificata ed è rimasta attaccata al componente prodotto.
È un’operazione che può variare a seconda delle dimensioni del pezzo che dobbiamo separare dal canale di colata:
• Per pezzi piccoli (come avviene spesso per prodotti a base di Zama) è sufficiente spezzare l’attacco mediante flessione del punto di rottura.
Generalmente è un’operazione che viene eseguita a rotobarile.
• Per pezzi grandi è, invece, necessaria un’apposita attrezzatura da taglio e potrà essere automatica o manuale/robotizzata, a seconda del componente in produzione.
8. Lavorazioni di ripresa meccanica e trattamenti di finitura superficiale
A seconda del ciclo di lavorazione richiesto dal singolo componente, si procede in ultimo con le eventuali lavorazioni di:
• ripresa meccanica: filettature, sottosquadri interni, alesature, ecc.
• trattamenti di finitura superficiale: sabbiatura, burattatura, lucidatura, trattamenti galvanici o di verniciatura, ecc.
A grandi linee, questo è il ciclo della stragrande maggioranza dei componenti pressofusi in Zama.
Sebbene possa sembrare un processo piuttosto semplice e lineare, implica la messa a punto di una grande quantità di parametri.
Per fortuna oggi giorno, la tecnologia ci viene in aiuto per questo.
Ad esempio, nella nostra azienda, grazie all’elettronica, alla logica
proporzionale e alle presse moderne, siamo in grado di poter intervenire su tutti questi parametri fondamentali.
Quindi temperature, velocità, tempi e pressioni, sono sempre ottimizzate e sotto controllo.
Ti ricordo però, che una parte fondamentale del processo - che le presse non possono governare e che si limitano ad ospitare - è lo stampo.
Si tratta di un elemento fondamentale per la buona qualità del prodotto ottenuto.
L’alta colabilità e scorrevolezza della Zama, permette alla stessa di copiare fedelmente le cavità dello stampo.
Pertanto, se lo stampo è di elevata qualità, la possibilità di ottenere un getto di ottima fattura è molto alta.
Viceversa, se lo stampo è poco preciso, è sicuro che anche il pezzo ottenuto dallo stesso sarà mediocre, pur utilizzando la migliore pressa a disposizione.
Essendoci in gioco alte temperature e forti sollecitazioni, è anche molto importante il materiale di cui è fatto lo stampo stesso.
Il tipo e la qualità dell’acciaio utilizzato giocano un ruolo di fondamentale importanza per l’affidabilità dello stampo nel tempo.
Se vuoi tenere sotto controllo tutti questi aspetti ed ottenere uno stampo efficiente e produttivo al massimo, ti basterà affidarti ad uno specialista con esperienza, per dormire sonni tranquilli.
Perché rivolgersi ad uno
specialista della Zama
Durante tutte le fasi di produzione dei tuoi componenti in serie - e a dirla tutta, ancora prima di iniziare l’intero processo - dovrai prendere molte decisioni cruciali e determinanti per il successo del tuo prodotto finale.
Anche nel mondo della Zama, si tratta per la maggior parte di scelte che dovrai fare sulla carta. Perciò è davvero importante che tu abbia la massima conoscenza del materiale che stai utilizzando e la piena fiducia nei confronti delle persone con le quali collabori.
Quando stai progettando un processo, non puoi vedere immediatamente i risultati e, una volta avviato, hai pochissime possibilità di tornare indietro, a meno di non temere costi e tempi enormemente dilatati.
Perciò è normale che tu ti senta sopraffatto da mille dubbi: “sarà la soluzione migliore?”; “e se, invece, facessi in maniera diversa?”.
Rischi allora di sentirti soffocare dall’insicurezza e dal timore di non aver depositato il tuo progetto in buone mani.
Tutto questo rimuginare, non fa altro che aumentare lo stress e tormentare i tuoi sonni notturni.
Questo è il periodo che io chiamo scherzosamente “ansia da prestazione di processo”, ovvero, quel periodo che deve affrontare un progettista/
produttore di componenti che non ha ancora trovato come ottimizzare il proprio prodotto a 360°.
Sai qual è il risultato di tutta questa “ansia gratuita” (di cui, cioè, potresti benissimo fare a meno)?
Ti alzi infastidito, affronti la giornata pieno di preoccupazioni e vai a dormire nervoso.
Ma, in cosa consiste quest’ansia di prestazione da processo?
Si tratta di una moltitudine di immagini catastrofiche che si affollano nel tuo cervello nel momento stesso in cui decidi di investire soldi, tempo e risorse in un progetto di produzione di componenti in serie.
Cosa potrebbe accadere di così terribile?
• Il progetto su carta è completamente da modificare in corso d’opera, con il rischio di perdere molto tempo e non ottenere alla fine il prodotto sperato.
• I macchinari in generale non offrono la resa desiderata perché non sono correttamente funzionanti o adeguatamente tarati.
• Gli stampi o la strumentazione subiscono rotture che danneggiano l’intero processo.
• Il prodotto finale è approssimativo, poco preciso o non soddisfa le esigenze del tuo cliente.
• Il componente si rovina, si spezza o si rompe in corso d’opera e bisogna ripetere da capo l’intero ciclo.
• Ecc.
Si tratta di un’ansia fondata?
In diversi casi sì.
Non te lo aspettavi, immagino. Lo so, è una cattiva notizia, ma non ti posso mentire.
Purtroppo è vero: tutte le spaventose situazioni che l’ansia riesce a farti visualizzare, potrebbero davvero verificarsi.
E non così raramente come spereresti.
Ma …tutto dipende da te.
Anche se hai scelto di lavorare con la Zama mediante la tecnica della
pressofusione a camera calda, ciò non basta a mettere il tuo lavoro al sicuro.
La riuscita dell’intero processo dipende anche dal progettista o dal produttore al quale hai deciso di affidare i tuoi componenti.
Puoi, infatti, scegliere di realizzare da solo i tuoi progetti e portarli in fonderia così come sono, augurandoti che i macchinari lavorino esattamente secondo i parametri che hai calcolato.
Puoi scegliere di utilizzare un fonditore a risparmio, sperando che i tuoi componenti resistano il più possibile una volta rifiniti e consegnati al cliente.
Puoi collaborare con un produttore economico e generalista, incrociando le dita ad ogni fase del processo, perché lavori a dovere e sappia attuare le modifiche necessarie a risolvere un qualsiasi “intoppo”.
Oppure, puoi ridurre al minimo la possibilità che tutto ciò accada, semplicemente scegliendo “Lo specialista”.
Scegliendo un professionista specializzato nel settore della Zama, avrai al tuo fianco una figura capace di ottimizzare i tuoi costi/benefici, potenziare la tua produzione e risolvere al meglio l’insorgenza di eventuali problematiche.
Affidargli il progetto dei tuoi componenti perché venga ottimizzato, la realizzazione di uno stampo e la sua manutenzione nel tempo, ti permetterà di bilanciare l’equilibrio “qualità/risparmio” e - anche se non ti sembrerà vero - potrai finalmente riuscire a dormire sereno.
Scegliendo uno specialista con il quale dividere i compiti, è come se assumessi un “socio” con il quale collaborare, capace di:
• conoscere perfettamente le caratteristiche del materiale, e in grado di ottimizzare ogni fase della produzione;
• capire bene le esigenze del cliente: lo specialista con esperienza è abituato ad intercettare i suoi desideri e soddisfarne le richieste, perché sa come fare per ottenere un determinato risultato e risolvere eventuali problematiche;
• disporre di tecnologie all’avanguardia e macchine tarate con parametri specifici per la lavorazione delle leghe di zinco;
• ritagliare una soluzione su misura per trovare il miglior compromesso tra le per tue necessità ed i limiti tecnologici del processo produttivo.
Solo uno specialista può proporti tutte le alternative possibili presenti sul mercato per aiutarti a scegliere le soluzioni più funzionali e adatte alle tue esigenze.
Una volta compresa l’importanza di affidarsi ad uno specialista del settore per ottenere dei risultati davvero interessanti, passiamo ora ad analizzare tutti i vantaggi che può offrirti la lavorazione della Zama.
Tutti i vantaggi della
pressofusione a camera
calda rispetto agli altri
processi produttivi
Costoso Economico
Poco preciso Molto preciso
Comparativa processi produttivi
Pressofusione Zama
Pressofusione Alluminio Stampaggio
iniezione plastica Estrusione
Sinterizzazione
Pressofusione Magnesio Fusione in cera
persa Colata in bassa
pressione Colata a gravità
Fusione in terra
Lavorazione meccanica CNC
La pressofusione della Zama negli ultimi anni si sta diffondendo sempre di più, grazie al buon rapporto prezzo-precisione di questa tecnologia.
Infatti, come puoi vedere nel grafico seguente, i componenti pressofusi in Zama sono allo stesso tempo precisi ed economici.
Al contrario, le altre tecnologie non offrono gli stessi benefici.
Alcune tecnologie privilegiano la parte economica, ma non possono offrire ottime prestazioni dal punto di vista della precisione.
E viceversa.
Le principali alternative per la produzione di componenti, messe a confronto con la pressofusione a camera calda.
• Estrusione: la precisione massima ottenibile è molto bassa, di appena qualche decimo di millimetro.
• Stampaggio ad iniezione plastica: può essere anche economico, ma tali materiali sono molto sensibili all’umidità e non offrono quella stabilità dimensionale tipica dei metalli.
• Sinterizzazione: è un processo piuttosto preciso ed economico.
Il problema di questa tecnologia è la limitazione delle forme geometriche realizzabili, specialmente con sottosquadri.
• Pressofusione a camera fredda: differisce dalla camera calda per il metodo di fusione del metallo da iniettare.
In questo caso il metallo viene sciolto in un forno esterno all’ impianto di pressofusione e caricato - ciclo per ciclo - nell’ impianto, utilizzando dei robot appositi.
Generalmente questa tecnologia si utilizza per materiali con più alte temperature di fusione, quali alluminio e ottone.
In particolare, la pressofusione in alluminio viene realizzata a camera fredda a causa delle caratteristiche intrinseche del metallo e pertanto risulta più costosa e meno precisa di quella della Zama.
• Pressofusione a camera calda del magnesio: pur trattandosi dello stesso processo di produzione, anche il tipo di metallo utilizzato può fare la differenza per i tuoi componenti.
Se ad esempio consideriamo il magnesio - che viene lavorato sempre con la tecnica della pressofusione a camera calda - possiamo ottenere precisioni simili all’ alluminio (quindi inferiori alla Zama) e spesso dobbiamo affrontare costi molto più alti.
Questo è dovuto all’elevato grado di infiammabilità del metallo allo stato liquido e alle forti complicazioni in termini di prevenzione della sicurezza sul lavoro.
• Lavorazione alle macchine utensili dal pieno: è da sempre la tecnologia più precisa. È spesso però anche la più costosa, in quanto il ciclo di produzione è estremamente lento, se paragonato agli altri processi.
• Fusione in terra: è utilizzata per particolari di grandi dimensioni.
È una tecnologia molto datata e presuppone la costruzione di uno stampo per ogni componente prodotto, partendo dal modello.
Inoltre, la bassa precisione ottenuta obbliga a ulteriori finiture delle parti importanti, utilizzando le macchine utensili.
• Fusione a cera persa: implica l’utilizzo di stampi sacrificali ad ogni ciclo.
La precisione è molto migliore rispetto a quella della fusione in terra - anche se abbastanza lontana da quella ottenibile con la pressofusione.
È molto utilizzata quando si devono produrre dei componenti complessi, a base di metalli alto fondenti.
• Colata in bassa pressione: è tipicamente utilizzata per la produzione dei cerchi in lega.
La precisione è abbastanza scarsa ed i componenti prodotti, pertanto, dovranno essere lavorati di ripresa alle macchine utensili.
• Colata a gravità: è un processo similare alla colata in bassa pressione, che viene utilizzato per componenti di grandi dimensioni.
Anche in questo caso il prodotto ottenuto andrà completato con finiture alle macchine utensili.
Nella tabella seguente, è riportata la precisione tipica ottenibile con le varie tecnologie, con dimensioni lineari di circa 100 mm come esempio di riferimento.
Processo Precisione tipica su 100 mm
Pressofusione Zama 0,05-0,1 Pressofusione alluminio 0,25 Pressofusione magnesio 0,15-0,25 Stampaggio ad iniezione plastica 0,2-0,4 Lavorazione meccanica 0,05
Sinterizzazione 0,15
Fusione a cera persa 0,3 Colata in bassa pressione 0,3
Estrusione 0,7
Colata a gravità 0,5
Fusione in terra 3
Come detto prima, la Zama ha anche il grande vantaggio di essere un materiale dimensionalmente molto stabile e molto preciso, specialmente su particolari di piccole e medie grandezze.
Dimensione in mm 0 10 100 1000
Precisione ottenibile dalla Zama 0,02 0,05 0,1 0,5 Questa caratteristica rende superflue le lavorazioni di finitura meccanica nella stragrande maggioranza dei casi.
Esse sono, infatti, limitate alle riprese di maschiatura, a qualche alesatura con tolleranza particolarmente ristretta, oppure all’esecuzione di
sottosquadri interni non ottenibili nella fase di stampaggio.
Questa è un’ottima notizia per i committenti di componentistica, in quanto - nella maggior parte dei casi - non dovranno sostenere investimenti per le attrezzature e per le lavorazioni meccaniche supplementari post stampaggio, che sono quasi sempre obbligatorie utilizzando altre tecnologie produttive.
Costosa Economica
Bassa durata Alta durata
Attrezzature
Pressofusione Zama
Pressofusione Alluminio
Stampaggio iniezione plastica Sinterizzazione
Pressofusione Magnesio Fusione in cera
persa
Lavorazione meccanica CNC
Le attrezzature per la lavorazione della Zama costano meno rispetto a quelle degli altri materiali?
Nel grafico seguente, puoi vedere dove si collocano, nel rapporto durata- prezzo, le attrezzature necessarie per produrre i componenti fatti con le varie tecnologie in alternativa.
Zama vs plastica
Fare un confronto preciso non è semplice, in quanto gli investimenti necessari per la costruzione delle attrezzature dipendono molto da come verrà configurato lo stampo e dalla complessità del componente da ottenere.
Si tenga presente che le temperature di lavoro della Zama sono
relativamente basse, perciò la durata degli stampi per la pressofusione con le leghe di zinco è seconda solamente al processo di stampaggio ad iniezione della plastica.
Questo però se si parla di materiali non caricati con vetro, perché
altrimenti l’abrasione delle fibre di vetro accorcia di molto la longevità delle attrezzature.
I costi degli stampi per la pressofusione della Zama sono circa equivalenti a quelli per lo stampaggio della plastica.
In genere, date le limitazioni alla complessità geometrica dei componenti sinterizzati, le attrezzature per questa tecnologia sono leggermente più economiche di quelle per la pressofusione della Zama, che però compensa ampliamente questo divario offrendo una durata maggiore e soprattutto una libertà progettuale di gran lunga migliore.
Zama vs alluminio
L’investimento necessario per attrezzare la produzione di un componente in alluminio pressofuso è generalmente molto più elevato rispetto a quella per la pressofusione in Zama.
Questo per due motivi:
1. Durata inferiore dello stampo: la pressofusione in alluminio è fatta a temperature molto più elevate rispetto a quella per la Zama.
La durata degli stampi quindi ne risente enormemente.
2. Oltre allo stampo, sono spesso necessarie ulteriori attrezzature, per effettuare le riprese meccaniche post stampaggio.
Zama vs magnesio
La pressofusione del magnesio si colloca ad un livello intermedio tra Zama ed alluminio, sia come durata, sia come costi delle attrezzature.
Zama vs acciao inox, rame o metalli preziosi
Per fabbricare particolari di nicchia con materiali alto fondenti, come acciaio inox, rame o metalli preziosi, si utilizza la fusione in cera persa.
Si tratta di un processo molto laborioso, in quanto bisogna creare un modello sacrificale per ogni componente prodotto.
Questo rende necessario, di fatto, uno stampo per ogni pezzo.
750.000
100.000
300.000
50.000 1
250.000 2.000.000
225.000
500.000
150.000
1
3.000.000
0 500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000
Pressofusione Zama Pressofusione
Alluminio Pressofusione
Magnesio Sinterizzazione Fusione in Cera persa Stampaggio Iniezione Plastica
Durata tipica degli stampi
Minimo Massimo
Nel grafico seguente è confrontata la longevità tipica degli stampi delle varie tecnologie alternative alla pressofusione in Zama.
Come puoi notare, la pressofusione in Zama è una delle tecnologie più adatte per la produzione in grandi serie, proprio grazie all’ alta longevità delle sue attrezzature.
In questo confronto, le attrezzature per le altre tecnologie menzionate in precedenza (ad esempio profilati con l’estrusione, grandi fusioni con la fonderia in terra, fusione a gravità o a bassa pressione) non sono state prese in esame, perché, di fatto, sono utilizzate per applicazioni differenti, oppure non hanno bisogno di particolari attrezzature dedicate, come avviene per i componenti fatti direttamente alle macchine utensili.
Le caratteristiche della Zama e tutti i vantaggi delle leghe di zinco
in confronto ad altri
materiali
Come abbiamo già accennato, la Zama può essere una valida alternativa ad altri materiali comunemente utilizzati, per la progettazione e realizzazione dei componenti in serie.
Ci tengo a precisare che ogni materiale ha i suoi punti di forza e di debolezza e non sono assoluti per tutte le applicazioni.
A prima vista, uno degli aspetti che sembra penalizzare maggiormente la Zama è la sua massa volumica.
In pratica, l’alluminio, il magnesio e le materie plastiche sono tutti materiali più leggeri della Zama.
Se ti sembra un valido motivo per scartarla, sappi che in realtà è la caratteristica che ha portato, invece, molte aziende a sceglierla.
In alcune applicazioni il peso può essere un problema, certo, ma ci sono molti settori dove diventa sinonimo di robustezza ed alta qualità percepita.
Vuoi mettere la differenza al tatto tra un componente realizzato con un metallo robusto ed uno fatto in plastica?
Prova a pensare al freddo percepito toccandolo, la consapevolezza del peso specifico, la lucidità o satinatura che lo valorizzano…ti danno subito la sensazione di un prodotto dal costo elevato, che ti offre maggior garanzia di durata nel tempo.
Che poi, anche dal punto di vista della pesantezza in sé del materiale, il problema è facilmente aggirabile.
Infatti, la grande colabilità delle leghe di zinco permette al progettista di prevedere spessori molti fini e di recuperare, in parte, lo svantaggio della Zama rispetto ai materiali più leggeri.
Come? Lavorando sul volume del componente da produrre.
Non bisogna mai scartare quindi un’opzione piuttosto che un’altra a priori. Per fare di volta in volta la scelta corretta è necessario sapere bene quali caratteristiche di progetto privilegiare, analizzando i pro e i contro di ogni materiale.
6,70 6,70 6,80 6,30
2,79 2,65 1,82
8,50 8,47 7,87
1,10 1,42 1,30 1,67
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Densità Kg/dm3
Altri materiali Zama
In questo, la figura che meglio può aiutarti è “lo specialista di settore”, ovvero l’unico che conosce a fondo le caratteristiche di un materiale, come sfruttarle a proprio vantaggio e come correggere eventuali problematiche.
Mettiamo ora a confronto le principali caratteristiche fisiche e meccaniche della Zama con quelle dei materiali spesso utilizzati per la produzione di componentistica.
Densità
Come detto prima, la Zama ha una densità più elevata rispetto a quella di altre leghe.
In particolare, la Zama risulta essere circa 2,5 volte più densa dell’alluminio e circa 6 volte della plastica, mentre è un po’ inferiore a quella degli ottoni e dell’acciaio.
Anche le varie leghe di zinco presentano valori di densità leggermente differenti tra loro, a causa della composizione chimica del materiale di ciascuna.
Ecco una tabella indicativa delle densità, dove però sono riportati dei valori puramente teorici.
In generale, si può dire che i componenti pressofusi hanno una densità variabile di 6,4-6,6 Kg/dm³, a causa della porosità interna del materiale, che si crea durante il processo di pressofusione.
La densità determina quindi il peso del materiale, che come abbiamo visto, può rappresentare uno svantaggio o una qualità ricercata, a seconda del componente da realizzare.
Come già accennato, l’elevata colabilità della Zama permette di lavorare sugli spessori del pezzo, riducendo il più possibile alcune zone ed alleggerendo così il componente nei casi in cui venga richiesto.
Non è raro, perciò, trovare componenti pressofusi in Zama con spessori anche inferiori al millimetro.
In casi eccezionali si può arrivare anche ad avere pareti di 0,5 mm.
Come già accennato, in molte situazioni il peso delle leghe di zinco risulta essere un pregio per il componente.
Prova a pensare, ad esempio, a dei contrappesi o a dei componenti che devono trasmettere una sensazione di robustezza: in questo caso la Zama è il materiale preferito dai progettisti, proprio perché coniuga la facilità di lavorazione all’ elevato grado di qualità percepita.
Ricorda, infine, che la densità, assieme al controllo del peso, sono due parametri molto importanti che devono essere costantemente monitorati, per prevenire la presenza di eccessive porosità nel componente.
Entrambi i valori vengono sottoposti ad un rigido controllo all’interno dei frequenti collaudi che si fanno durante la produzione dei pressofusi.
Questo perché componenti con densità inferiori a 6,4 Kg/dm³ sono da ritenersi non idonei, a causa della presenza eccessiva di porosità, che potrebbe compromettere le prestazioni meccaniche del getto.
Allungamento % a rottura
L’allungamento percentuale alla rottura della Zama è del 4-8%.
Paragonato all’alluminio, la Zama ha valori di allungamento alla rottura decisamente più alti.
Questi valori aiutano a prevedere in anticipo le fratture (e questo non è
6,30 3,60 6,00 8,00
2,00 2,50
7,00 4,00 30,00
35,80 40,00
50,00
10,00 15,00
0 10 20 30 40 50 60
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Allungamento % a rottura
Altri materiali Zama
L’allungamento percentuale a rottura della Zama è inferiore a quello possibile con altri materiali non pressofusi, quali l’ottone estruso, l’acciaio sinterizzato o le materie plastiche in generale.
Trattandosi di una caratteristica inversamente proporzionale alla durezza, è naturale che materiali morbidi come gli ottoni e le plastiche si prestino meglio all’allungamento.
L’allungamento a rottura è un valore che può assumere una certa
importanza in situazioni di nicchia, come nel caso in cui si stia progettando un componente con la funzione di molla. La scarsa proprietà di
allungamento della Zama la rende non adatta a questo tipo di articoli, poiché un pezzo realizzato in lega di zinco non riesce a molleggiare - se non a livelli impercettibili - e, una volta piegato, si spezza facilmente.
Resistenza allo snervamento
Il carico di snervamento massimo delle leghe di zinco è di molto maggiore rispetto a quello delle altre leghe per pressofusione, come alluminio e magnesio.
Ma non solo: è superiore anche a quello di altri materiali, come l’ottone e la plastica, mentre – a temperatura ambiente – può essere paragonato all’acciaio sinterizzato.
Il maggiore carico di snervamento si traduce quindi in un’elevata capacità della Zama:
• nel sopportare sforzi a taglio;
• nel subire la torsione;
• nel resistere a piegatura e compressione.
Resistenza all’urto
La resistenza all’urto della Zama è molto alta e la lega migliore in assoluto, da questo punto di vista, è la ZL5.
Se confrontata con altri materiali, la resistenza all’impatto della Zama:
• è paragonabile a quella dell’ottone;
• alla temperatura ambiente, è decisamente maggiore di quelle dell’alluminio e del magnesio;
• a temperature molto basse (circa -40°C), la resistenza all’impatto della Zama è sempre migliore di quella dell’alluminio;
• se paragonate alle plastiche, le leghe di zinco hanno un valore di resilienza medio di circa 8 volte maggiore.
268,00 295,00 361,00
290,00
159,00 165,00 140,00
120,00
330,00 345,00
40,00 50,00 65,00 45,00 0
50 100 150 200 250 300 350 400
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Resistenza allo snervamento in Mpa
Altri materiali Zama
46,00 52,00
38,00 42,00
3,40 4,00 5,00
42,00 43,00
17,00
5,00 2,50 5,00 3,00
0 10 20 30 40 50 60
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Resistenza all'urto in Joule
Altri materiali Zama
96,00 96,00 96,00 96,00
71,00 71,00 44,00
110,00 105,00 200,00
18,00 20,00 18,00 10,00 0
50 100 150 200 250
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Modulo di elasticità in Gpa
Altri materiali Zama
Modulo di elasticità
Per sollecitazioni di breve durata, il carico è determinato dal limite elastico del materiale.
Sotto questo aspetto, le leghe Zama si trovano in una posizione di
vantaggio rispetto a quelle di alluminio, di magnesio e dei materiali plastici.
Carico di rottura
Il carico di rottura delle leghe di zinco è superiore a quello delle leghe da pressofusione, come l’Alluminio AlSi9Cu3 o il Magnesio AZ91.
È paragonabile a quello di alcune leghe di ottone e leggermente inferiore a quello dell’acciaio sinterizzato.
Rispetto alle comuni materie plastiche, la differenza è abissale. Il carico di rottura della Zama può essere anche dell’ 800% superiore.
Questa caratteristica, abbinata all’elevata colabilità della lega negli stampi per pressofusione, rende il progettista libero di elaborare particolari con spessori molto sottili e al contempo molto resistenti.
Durezza
I valori della durezza delle leghe Zama sono ai vertici tra i materiali da produzione per componentistica.
Sono paragonabili a quelli dell’ottone estruso e dell’acciaio sinterizzato.
La durezza delle leghe di zinco è maggiore rispetto a quella di alluminio e
308,00 331,00
397,00 387,00
317,00 330,00 230,00
280,00
432,00 440,00
60,00 62,00 65,00 50,00 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Carico di rottura in Mpa
Altri materiali Zama
97,00 114,00
130,00 110,00
75,00 85,00
75,00 75,00
135,00 131,00
0,00 0,00 0,00 0,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160
ZL3 ZL5 ZL2 ZL8
Alluminio AISi9Cu3 Alluminio AISi12
Magnesio AZ91 Ottone fuso
Ottone estruso
Acciaio sterilizzato Nylon POM Policarbonato
Polipropilene
Durezza HB
Altri materiali Zama
In particolare, è la Zama con più alte percentuali di rame ad avere una durezza maggiore.
Questo è sicuramente un vantaggio nel caso che i componenti vengano utilizzati in condizioni di elevata l’usura.
Conduttività termica
La conduttività termica della Zama è paragonabile a quella dell’alluminio e molto migliore di quella del magnesio o dell’acciaio.
Questa caratteristica, combinata alla possibilità di ottenere facilmente pareti sottili, offre al progettista la concreta possibilità di creare delle zone di dissipazione integrate nel design del particolare.
Ciò non sarebbe possibile con le materie plastiche, che non hanno assolutamente potere dissipante.