锌加工：选择合金和工艺以实现最佳零件生产

锌（符号：Zn）具有良好的耐腐蚀性、电化学性能和生物相容性等良好的材料特性，是制造业中的实用金属。

在本文中，我们讨论锌及其合金作为数控加工材料的品质。还包括锌的性能、不同类型的锌合金、各种锌加工工艺以及对锌合金切削加工性的深入分析。

锌的性质和特性

纯净的锌金属是一种发亮的灰色脆性化学元素，工业应用有限。作为纯金属，它可用于镀锌其他金属（如铁）以提高耐腐蚀性。

然而，锌合金非常有用，具有多种理想的品质，使其在常见加工材料中名列前茅。锌合金具有良好的抗拉强度、耐腐蚀性和高延展性。此外，由于其可回收性，它们对环境友好。除此之外，锌是一种价格不贵、供应充足的金属。

每种锌合金都具有特定的材料特性组合。在本节中，我们将讨论一些流行的锌合金。锌的一些主要合金元素是铜、锡、镁和铝。

扎马克3

Zamak 系列锌合金具有最常见的锌合金牌号，其中 Zamak 3 是其中的标准。 Zamak 3 含有 96% 的高纯锌和 4% 的铝。此外，Zamak 3 中的某些变体还可能含有微量的铜、镁和铁。

它兼具延展性、强度、精加工和尺寸稳定性。这些品质加上其 384oC 的熔点，使其具有高度可铸造性。因此，铸造可以说是其最流行的工业用途。

此外，Zamak 3还具有锌合金特有的耐腐蚀性和导电性。

扎马克 5

Zamak 5 是 Zamak 集团的另一种锌合金牌号。其成分除了 4% 的铝之外还含有约 1% 的铜，这在所有 Zamak 牌号中都很常见。

添加铜增加了锌合金的强度和硬度。然而，这些特性是以延展性和尺寸精度降低为代价的。但总的来说，Zamak 5 是一种出色的锌合金，具有良好的铸造性和机械加工性。

ZA 8

ZA 8 是一种锌铝合金，铝含量为 8.4%。其主要品质包括高强度和硬度以及蠕变强度，这是锌合金牌号中独特的性能。此外，它支持各种表面处理工艺，因此是制作装饰性物品的常见选择。

其主要优点之一是与压铸方法（包括热室压铸）的兼容性。它的流动性允许铸造具有薄特征的复杂几何形状。

EZAC

EZAC 是一种创新的锌合金牌号，含有铝和铜。它具有卓越的强度、硬度和蠕变性能，常被认为是常见锌合金牌号中最好的。

由于其熔点和流动性，它特别适合压铸应用。它的低熔点意味着它与热室压铸兼容，增加了其在多个行业的潜在应用。

ZA 27

ZA 27 是另一种高铝含量锌合金，铝含量约为 28%，铜含量约为 2.5%。它重量轻、坚固、坚硬，并具有良好的蠕变性能。另外，它在锌合金中具有较高的熔点，适合冷室压铸。

托姆巴克

Tombak 主要是一种黄铜合金，锌含量约为 5-20%。它以其低成本、可塑性和闪亮的外观而闻名。根据其他合金元素（锡、铜、铅等）的成分，可以呈现不同的颜色。

由于其金色的外观，它是制作奖牌、装饰件和纽扣等具有观赏价值的产品的热门选择。

锌合金的切削加工性

锌合金通常易于加工，不会引起很多问题。然而，与任何材料一样，它们表现出特定的行为，需要机械师进行一定的考虑和调整才能获得最佳结果。下面讨论锌切削加工性的一些核心方面。

软糖行为

锌在加工过程中会迅速升温。伴随温度升高的热软化会导致材料出现“粘性”。这意味着锌合金容易粘附在刀具的切削刃上，加剧刀具磨损并降低切削性能。

低熔点

一个类似的与温度相关的问题是，热软化有时会阻止机械师采取激进的加工方法。例如，由于过度的材料剪切，可能无法实现非常高的进给。

脆性

尽管本质上具有延展性，但某些高铝合金牌号的脆性行为可能会产生碎裂问题。

安全隐患

虽然锌加工会产生短且易于控制的切屑，但精加工或磨削应用可能会产生不应吸入的粉尘。因此，建议进行此类操作时保持适当的通风。

锌合金的不同加工工艺

锌合金是机械车间的常见材料。它们与各种加工操作兼容，下面简要说明其中一些操作。

铣削

铣削是最广泛认可的锌加工工艺。凭借 5 轴 CNC 加工等先进功能，它是制造不规则棱柱形状的顶级工艺。

转向

车削有助于在车床上加工圆柱形物体。现代车床提供高精度的多轴功能，包括车铣操作。与铣削一样，车削锌很容易，但可能会出现一些材料软化（粘性）的问题。

钻孔

钻孔是标准的孔加工工艺，使用具有螺旋槽的各种长度与半径比的钻头。锌合金钻孔最好采用溢流冷却和锋利的钻头，以最大限度地减少切削区域的热量积聚。另外，锌合金可以采用大量切削参数进行加工，从而实现高材料去除率。

压铸

压铸是一种高效且流行的制造工艺，用于生产形状复杂且公差严格的锌部件。与传统的加工工艺不同，压铸涉及使用模具或冲模来制造所需的零件。

放电加工 (EDM)

EDM 不是一种经典的加工操作，但仍然是在机械车间生产棱柱形零件的一种非常有用且常规的方法。锌良好的导电性使其成为适合电火花加工的材料。

锌零件的表面处理选项

锌合金与一系列表面处理方法兼容，包括：

• 电镀 ：锌合金支持镍和钴等材料的电镀，以实现特定的表面光洁度、性能和增强的耐腐蚀性。
• 铬酸盐转化涂层 ：铬酸盐转化涂层可改善锌合金的美观性和耐腐蚀性。此外，它有不同的颜色可供选择。
• 粉末涂料 ：粉末涂层使表面看起来更粗糙，并能抵抗碎裂和划痕等磨损。
• 阳极氧化 ：阳极氧化会在锌合金表面形成一层薄薄的氧化物保护层，从而提高耐腐蚀性。
• 绘画 ：锌合金与油漆兼容，使用户能够获得他们想要的任何颜色。

加工锌合金的提示和技巧

在前面的章节中，我们确定锌合金的切削加工性很高。它们不像其他材料（例如加工钛）那样难以处理。不过，还有一些专家解决方案可以优化锌合金的加工工艺。

首选可加工锌合金

虽然这是不言而喻的，但也很容易被忽视。当您可以在多种锌合金之间进行选择时，请选择机械师认为更容易管理的一种，例如 Zamak 3 或 Zamak 5。它会在尺寸精度和节省时间方面带来回报。

锋利的切削工具

为了解决锌合金的粘性问题并最大限度地减少刀具磨损，最好使用更锋利的切削刀具。它们施加集中切削力并最大限度地减少犁耕效应。因此，产生的短切屑会飞散而不是粘在刀具上。

慷慨地使用冷却剂

热软化是锌加工中的一个主要问题。因此，充足的冷却液供应有助于最大限度地减少摩擦并控制温度，从而提高表面光洁度和切屑产量。此外，水基冷却液应该是您的首选。

中等到高切削速度

如果锌合金升温快，可稍微提高切削速度以降低切削温度。这减少了工具与材料的接触持续时间，并导致芯片的散热量更高。

硬质合金/高速钢刀具

锌合金会导致工具过度磨损或热变形。因此，硬质合金由于其良好的耐磨性和热稳定性而成为一个不错的选择。对于较轻的工作，高速钢也可以很好地与锌合金牌号配合使用。

锌件的应用

现在我们了解了锌合金的机械加工性能，现在是时候讨论锌加工零件的一些应用了。下面给出了锌合金零件的简短列表。

• 汽车零部件 ：汽车公司使用锌合金制造发动机缸体部件、支架、装饰件等。
• 电子外壳 ：锌合金良好的导电性和导热性使其成为制造电子设备外壳和散热器的理想选择。
• 医疗器械 ：锌合金的生物相容性使其成为某些医疗器械的理想材料。
• 硬件 ：锌合金是家用电器和配件等低影响应用中螺钉、螺母和螺栓等紧固件的热门选择。它们为此类应用提供了足够的强度、耐腐蚀性和美观的表面光洁度选项。
• 消费品 ：由于成本低廉且外观美观，锌合金也是拉链、铰链和珠宝等消费品的热门选择。

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结论

锌合金无疑是机械加工行业中最重要的材料类别之一，具有多种牌号、工艺和应用。它们的有益品质以及高机械加工性使它们非常适合机加工车间环境。