Плотность Zamak 5: весовой бюджет копилки-неваляшки

Плотность Zamak 5 равна 6,6 г/см³, и в бюджете 300 г это единственный вход, который нельзя изменить. Всё остальное — решения чертежа, и каждое из них можно пересмотреть. Цифра 6,6 г/см³ переводит объём в граммы, поэтому настоящий вопрос не в том, сколько весит деталь, а в том, куда уходит объём. Копилка на 300 г всё равно завалится, если масса стоит высоко в корпусе из Zamak 5, и разъём решает это ещё до того, как вырезана оснастка.

6,6 г/см³: что задаёт плотность

Плотность — это химия сплава, а не процесс литья. Zamak 5 по ASTM B86 держит 6,6 г/см³ (типично), и её не сдвигают ни толщина стенки, ни давление впрыска, ни температура формы. Курс обмена между чертежом и весами фиксирован и не зависит от партии: 1 см³ сплава весит 6,6 г.

У Zamak 3 та же плотность 6,6 г/см³, поэтому более тяжёлая копилка не получится сменой марки. Попытка добрать вес маркой упирается в ту же цифру. Плотность покупает массу в фиксированном объёме, но только в той пропорции, которую задаёт объём. Твёрдость и износ следуют за составом и сечением, а не за массой кубического сантиметра. Разведите до начала разбора, какие числа принадлежат цинковым сплавам, а какие — чертежу.

Бюджет 300 г: сначала основание, потом стенка

Цель в 300 г — не вес, который добирают в конце проекта. Цель — бюджет в 45,5 см³ металла, и чертёж должен разместить этот объём до того, как будет вырезана форма. Сначала отдайте основанию его долю при сечении 12 мм, затем разделите остаток между двумя половинками при 1,2–1,5 мм. Марка и прочность относятся к выбору сплава; граммы относятся к чертежу.

Диапазон стенки — вот причина, по которой порядок распределения важен. Две половинки при 1,2 мм несут 158 г; та же поверхность при 1,5 мм несёт 198 г. Разброс 40 г против окна 20 г означает, что на глаз такую стенку не выбрать и не угадать.

Возврат в вертикаль: его задаёт центр тяжести

Копилка возвращается в вертикаль потому, что её центр тяжести лежит ниже центра кривизны основания. Наклоните корпус, и вес действует на плечо, заданное разностью высот этих двух точек. Масса, стоящая по обе стороны от точки равновесия, сокращается в расчёте, поэтому более тяжёлая копилка с высоким центром тяжести заваливается под тем же углом, что и лёгкая.

Проведите весовой бюджет через этот тест. Поставьте 142 г на 6 мм выше плоскости основания и 158 г около середины высоты на 50 мм — совместный центр тяжести окажется близко к 30 мм, примерно на трети высоты 95 мм. Перенесите 30 г с основания на стенку, и центр тяжести поднимется, а весы всё ещё покажут те же 300 г.

Одна отливка, два сечения: 12 мм и 1,2 мм

Сечение основания 12 мм, стенка 1,2–1,5 мм — отношение от 8:1 до 10:1 внутри одной отливки. Именно это отношение и задаёт порядок застывания: тонкая стенка застывает первой, основание остаётся жидким дольше всех, а путь питания между ними сужается, пока основание ещё садится. Один квадратный сантиметр стенки несёт 0,79 г металла; та же площадь основания при 12 мм — 7,9 г, то есть в десять раз больше.

Отлейте основание как часть корпуса в процессе литья под давлением из цинка, и вся масса приходит за один цикл: отдельного груза не ставить и гнездо не обрабатывать. Та же геометрия решает, какая переменная ещё свободна. Сечение 12 мм держат граница усадки и охлаждение, поэтому добавочная масса должна идти от площади площадки, а не от её толщины. В обратную сторону более тонкое основание сэкономит граммы, которые стенка потратить не может: 1,2 мм — уже предел заполнения.

Почему стальная вставка — неверный ответ

Стальной груз выглядит самым дешёвым путём к более тяжёлому основанию. Сталь с плотностью 7,85 г/см³ (типично) на 19 % плотнее Zamak 5, поэтому 100 г стали требуют 12,7 см³, а 100 г цинка — 15,2 см³. Вставка покупает всего 2,4 см³ пространства и ничего больше.

Против этой экономии стоят обработанное гнездо под вставку, элемент удержания, второй материал в линии покрытия и гальваническая пара у прорези для монет. Основание к тому же перестаёт быть одной деталью одной отливки, и каждый из этих пунктов — правка чертежа. Когда более широкая литая площадка даёт те же 300 г, у вставки не остаётся проблемы, которую она решала бы.

Усадочные раковины: где стоит граница 12 мм

Сечение 12 мм держит тепло, пока стенка 1,2 мм уже твёрдая, поэтому основание берёт усадку из ближайшего жидкого металла. Этот металл стоит под видимой поверхностью, и поверхность садится. Полировка выравнивает местную шероховатость, а декоративное покрытие всё равно читает пологую кривизну как светлое кольцо.

Три настройки сдвигают эту границу наружу. Впускной канал в толстое сечение, чтобы основание питалось последним, уклон в переходе и отдельный контур охлаждения основания. Без всех трёх мер честный предел лежит ниже 12 мм, и бюджет, построенный на 12 мм, не удержится. Усадочная раковина, которая вылезает только после покрытия, — дорогая версия: деталь к этому моменту уже отполирована.

Плотность и допуск: две разные проверки

Цифра плотности обслуживает проверку массы, а не проверку геометрии, и путать их нельзя. Окно 300 ±10 г — это ±3,3 % от цели, а 10 г цинка — 1,5 см³ металла. Перенесите эти 1,5 см³ со стенки на площадку основания, и деталь всё ещё весит 300 г, но центр тяжести смещается, а риск раковины растёт.

Шов измеряют, а не взвешивают. Щуп читает шов, и никакое показание массы его не заменит, потому что те же 300 г приходят и с открытым, и с закрытым швом. Взвешивание поймает недостающее ребро или лишнюю массу; оно никогда не поймает кромку, которую скруглила полировка. Допуск по массе — самое свободное число на чертеже и самое бесполезное для посадки.

Разбор примера: площадка основания на 300 г

Разделите цель 300 г на 6,6 г/см³, и у детали останется 45,5 см³ металла, которые надо разместить. Две половинки дают около 200 см² поверхности: цилиндр Ø60 мм высотой 95 мм плюс две полусферы. На тонком конце 1,2 мм эта поверхность съедает 24,0 см³, или 158 г.

Остаётся 21,5 см³, или 142 г, на основание. Разложенный по сечению 12 мм, этот объём покрывает 17,9 см² — площадку примерно 48 мм в поперечнике. Полная площадка Ø60 мм при тех же 12 мм взяла бы 33,9 см³ и 224 г и вытолкнула готовую деталь на 382 г, то есть на 82 г выше окна. Все эти четыре шага используют только плотность сплава и сечения из чертежа, поэтому они переносятся на деталь из Zamak с литьём и покрытием другой формы.

Инспекция: что не докажут весы

Бюджет закрывают три проверки, и весы нужны только для одной. Весы подтверждают 300 ±10 г. Тест на наклон и отпускание подтверждает, что деталь встаёт с загруженными монетами. Щуп подтверждает шов.

Пересечение этих трёх проверок невелико. Весы видят суммарный объём, тест наклона — центр тяжести, щуп — шов. Партия, прошедшая только первую проверку, подтвердила лишь около трети того, что требует чертёж.

Ошибки в расчёте: четыре, которые возвращаются

Четыре ошибки всплывают в большинстве весовых разборов. Плотность, умноженная на наружный габарит, считает полость для монет металлом. Более толстое основание ставят, чтобы закрыть нехватку массы, и раковина приходит в пределах партии.

Вставку добавляют ради массы, которую дала бы более широкая площадка. Весовое окно читают как проверку посадки, и шов подписывают по весам. Лечение всех четырёх одно: переведите граммы в кубические сантиметры до того, как трогать чертёж.

FAQ

1. Можно ли нанести PVD на Zamak 5?

2. Какая шероховатость нужна для PVD на цинковой отливке?

3. Нужно ли обрабатывать сопрягаемую поверхность до полировки?

4. Зачем копилке-неваляшке утяжелённое основание из Zamak?

5. Может ли PVD заменить хромирование деталей из Zamak?