Czym jest ZnAl (ZAMAK)? Właściwości stopu ZL-5 i jego zastosowania w przemyśle
ZnAl to potoczna nazwa grupy stopów cynku z aluminium, znanych na świecie pod nazwą handlową ZAMAK (od niemieckich nazw składników: Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer). To jeden z najczęściej stosowanych materiałów w odlewnictwie ciśnieniowym. Z ZAMAK-u powstają okucia meblowe, elementy okien, części AGD, obudowy i złączki elektrotechniczne.
W tym artykule wyjaśniamy, z czego składa się stop, co oznacza symbol ZL-5, jakie ma właściwości i kiedy warto go wybrać.
Skład chemiczny stopu ZnAl
Stopy ZAMAK zawierają około 96% cynku. Resztę stanowią dodatki, z których każdy ma konkretną rolę:
- Aluminium (ok. 3,8–4,2%) poprawia lejność, wytrzymałość i ogranicza reakcję ciekłego stopu ze stalą formy.
- Miedź (w ZnAl4Cu1 ok. 0,7–1,1%) podnosi wytrzymałość i twardość, kosztem niewielkiego spadku plastyczności.
- Magnez (setne części procenta) przeciwdziała korozji międzykrystalicznej.
Bardzo ważna jest czystość stopu. Ołów, kadm i cyna nawet w ilościach rzędu tysięcznych części procenta pogarszają odporność odlewów na korozję. Dlatego odlewnie pracują na wlewkach z atestem, a nie na złomie nieznanego pochodzenia.
Co oznacza symbol ZL-5?
W polskiej praktyce przemysłowej stop odlewniczy oznacza się często symbolem ZL-5. Odpowiada on grupie ZnAl4Cu1, czyli stopowi znanemu w obrocie międzynarodowym jako Zamak 5. Ten sam materiał w normie europejskiej PN-EN 1774 ma oznaczenie ZP5 (ZP0410).
Na rysunkach technicznych spotkasz wszystkie te nazwy zamiennie. Przy zamawianiu odlewów warto podać oznaczenie z normy, a odlewnię poprosić o atest materiałowy dla partii. Różnice między poszczególnymi stopami cynku opisujemy w artykule Zamak 3, Zamak 5, ZL-5 – różnice.
Właściwości mechaniczne i fizyczne
Poniżej typowe wartości dla stopu ZnAl4Cu1 odlewanego ciśnieniowo. Rzeczywiste parametry detalu zależą od jego geometrii, grubości ścianek i warunków odlewania.
| Parametr | Wartość typowa |
|---|---|
| Gęstość | ok. 6,6–6,7 g/cm³ |
| Temperatura topnienia | ok. 380–390°C |
| Wytrzymałość na rozciąganie Rm | ok. 330 MPa |
| Wydłużenie | ok. 7% |
| Twardość | ok. 90 HB |
| Przewodność cieplna | ok. 110 W/(m·K) |
Niska temperatura topnienia to kluczowa przewaga ZnAl. Stop odlewa się w temperaturze ok. 410–430°C, czyli o ponad 200°C niżej niż aluminium. Forma mniej się nagrzewa, wolniej zużywa i może pracować na maszynie gorącokomorowej, co skraca cykl.
Zalety odlewów ze stopów ZnAl
- Precyzja wymiarowa. Odlewy ZnAl osiągają wąskie tolerancje, często bez obróbki skrawaniem.
- Cienkie ścianki. Dobra lejność pozwala odlewać ścianki poniżej 1 mm i drobne detale, np. napisy lub radełkowanie.
- Gładka powierzchnia. Odlew dobrze przyjmuje pokrycia galwaniczne i malowanie proszkowe.
- Trwałość formy. Niska temperatura procesu wydłuża żywotność formy, co obniża koszt detalu w dużych seriach.
- Wydajność. Odlewanie gorącokomorowe jest szybkie, więc nadaje się do produkcji seryjnej.
- Recykling. Stop i nadlewy (wlewy, przelewy) w całości nadają się do ponownego przetopienia.
Ograniczenia, o których warto wiedzieć
ZnAl nie jest materiałem do wszystkiego. Przy projektowaniu trzeba wziąć pod uwagę kilka cech:
- Masa. Stop jest ok. 2,5 raza cięższy od aluminium. Przy dużych elementach to istotna wada.
- Pełzanie. Pod stałym obciążeniem i w podwyższonej temperaturze ZnAl powoli się odkształca. Nie nadaje się do pracy ciągłej powyżej ok. 100°C.
- Kruchość w niskich temperaturach. Udarność wyraźnie spada na mrozie, co ma znaczenie przy elementach narażonych na uderzenia.
- Wielkość detalu. Typowe odlewy ZnAl ważą od kilku gramów do 1–2 kg. W Odlewni MR wykonujemy detale do ok. 1,5 kg.
Porównanie z aluminium, pomocne przy wyborze materiału, znajdziesz w artykule odlewy cynkowe czy aluminiowe.
Gdzie stosuje się odlewy ZnAl?
ZnAl wybiera się tam, gdzie liczy się precyzja, estetyka i powtarzalność przy średnich i dużych seriach. Typowe zastosowania:
- Stolarka okienna: łączniki słupków stałych, elementy okuć. Odlewnia MR produkuje własne łączniki do systemów PVC.
- Meble: uchwyty, gałki, złącza i okucia.
- AGD i elektrotechnika: obudowy, korpusy, elementy mocujące, osłony.
- Motoryzacja: elementy zamków, klamek, mechanizmów i osprzętu.
- Górnictwo i przemysł: elementy złączne i osprzęt.
Więcej przykładów opisujemy w artykule zastosowania odlewów ZnAl w branżach.
Normy dotyczące stopów i odlewów cynkowych
Przy zamawianiu odlewów warto znać dwie normy europejskie:
- PN-EN 1774 określa skład chemiczny stopów cynku w gąskach (wlewkach) do odlewania.
- PN-EN 12844 dotyczy odlewów ze stopów cynku i podaje ich skład oraz właściwości.
Wpisanie normy i oznaczenia stopu na rysunku ułatwia wycenę i eliminuje niejasności między konstruktorem, zakupami i odlewnią.
Potrzebujesz wyceny odlewu ZnAl? Wyślij rysunek 2D lub model 3D z informacją o rocznej ilości, wymaganym pokryciu i obróbce na adres biuro@odlewniamr.pl albo przez formularz kontaktowy. Odlewnia MR odlewa w Łuczycach pod Krakowem od 1998 roku.
Najczęściej zadawane pytania
Czy ZnAl i ZAMAK to ten sam materiał?
Tak. ZAMAK to nazwa handlowa rodziny stopów cynku z aluminium, a ZnAl to skrót od głównych składników. Pod oboma nazwami kryją się te same stopy, np. ZnAl4 (Zamak 3) i ZnAl4Cu1 (Zamak 5).
Czy odlewy ZnAl rdzewieją?
Stopy cynku nie rdzewieją jak stal, ale w wilgotnym środowisku mogą pokrywać się białym nalotem tlenków. Dlatego odlewy na zewnątrz lub do celów dekoracyjnych zwykle pokrywa się galwanicznie lub maluje proszkowo.
Jaką temperaturę wytrzymuje odlew z ZAMAK-u?
Do pracy ciągłej zaleca się temperatury do ok. 100°C. Wyżej rośnie ryzyko pełzania, czyli powolnego odkształcania się elementu pod obciążeniem.
Ile waży odlew ZnAl w porównaniu z aluminiowym?
Gęstość ZnAl to ok. 6,6–6,7 g/cm³, a aluminium ok. 2,7 g/cm³. Ten sam detal z ZnAl będzie więc około 2,5 raza cięższy.
Czy stop ZnAl nadaje się do recyklingu?
Tak. Stop można wielokrotnie przetapiać. Nadlewy i wlewy z produkcji wracają do pieca, a zużyte odlewy trafiają do skupu metali nieżelaznych.
