Цинковый сплав ZAl27-2 (ZZnAl27Cu2Mg)

Когда слышишь про ZAl27-2, многие сразу думают про 'высокопрочный цинковый сплав для литья под давлением' и на этом останавливаются. Но в реальности, если ты работал с ним на производстве, знаешь — главная головная боль начинается не с состава по ГОСТ, а с того, как эта марка ведёт себя в конкретной оснастке, на конкретном оборудовании, и почему иногда партия идёт в брак, хотя химия вроде бы в норме. Вот об этих нюансах, которые в справочниках часто опускают, и хочется сказать.

Не просто цифры: расшифровка маркировки и практический смысл

Маркировка ZZnAl27Cu2Mg — это, конечно, ориентир. ~27% алюминия, ~2% меди, магний. Но вот что редко говорят: критичен не столько абсолютный процент Al, сколько то, как он соотносится с медью в реальной структуре после литья. Если медь распределится неравномерно — а при быстром охлаждении в тонкостенной отливке так и бывает — получишь очаги с повышенной хрупкостью. Я видел это на крышках корпусов, которые делали для одного завода-изготовителя электрощитового оборудования. По паспорту всё идеально, а при монтаже — трещина по ребру жёсткости.

И магний тут — не просто 'легирующая добавка для повышения прочности'. Его роль — контролировать межкристаллитную коррозию. Но перебор в доли процента — и текучесть сплава на стадии заполнения формы падает заметно. Приходится играть с температурой литья, а это уже риск газонасыщения. Баланс — штука тонкая.

Поэтому, когда видишь в спецификации просто 'ZAl27-2', уже понимаешь — нужно уточнять у технолога, под какую именно деталь, с какой скоростью прессования и на каком оборудовании он планирует литьё. Без этого разговора начинать работу — себе дороже.

Оборудование и 'капризы' сплава: опыт с центробежным литьём

Многое из того, что я знаю об этом сплаве, пришло через работу с партнёрами, у которых стоит серьёзное литейное оборудование. Вот, к примеру, у ООО Шаньси Кэжуй Машиностроительное Оборудование (https://www.sx-kerui.ru) в парке — несколько десятков единиц центробежного и металлообрабатывающего оборудования. Их профиль — как раз производство ответственных отливок, и они сталкивались с похожими вызовами.

На центробежных машинах ZAl27-2 ведёт себя интересно. Казалось бы, центробежная сила должна способствовать плотности отливки. Но из-за разницы в плотностях алюминия и цинка в расплаве есть склонность к ликвации — более тяжёлый цинк стремится к внешнему радиусу вращения. Если не правильно подобрать скорость вращения и температуру заливки, в итоге получится неоднородность по сечению втулки или кольца. А это потом скажется на износостойкости.

Один из их технологов как-то делился: для толстостенных втулок подшипников скольжения они эмпирическим путём вывели свой режим — чуть более высокая температура заливки, чем рекомендуется в учебниках, но меньшее время выдержки в форме. Это снижает риск расслоения. Но такой режим — это уже ноу-хау конкретного производства, под его конкретные печи и формы.

Где он реально работает, а где — провал

Идеальная ниша для этого сплава — детали, работающие на трение и умеренные ударные нагрузки, но не на чистое растяжение или знакопеременную усталость. Отличный пример — направляющие втулки, шестерни насосов низкого давления, корпуса арматуры в сантехнике. Там его износостойкость и литейная точность играют на руку.

А вот попытка использовать его для сильно нагруженных кронштейнов с концентраторами напряжений — это путь к разочарованию. Помню историю, когда пытались заменить на ZAl27-2 стальную штамповку в креплении для небольшого двигателя. Деталь была сложной формы, с резкими переходами толщины. После полугода эксплуатации в вибрационной среде — усталостная трещина по сечению возле отверстия под болт. Сплав не виноват — просто его предел выносливости не рассчитан на такие условия. Вывод: нельзя слепо заменять сталь или чугун, даже если прочность на разрыв кажется сопоставимой.

Ещё один тонкий момент — пайка и сварка. Многие забывают, что из-за состава при попытке заварить дефект обычными методами можно получить крайне хрупкую зону. Часто проще и дешевле отправить отливку в переплав, чем пытаться исправить.

Металлообработка: что режет, а что ломает

После литья часто идёт механическая обработка. И здесь ZAl27-2 показывает свой характер. Он достаточно хорошо обрабатывается резанием, но требует остро заточенного инструмента и умеренных скоростей. Тупая фреза или резец не режет, а мнёт материал, вызывая наклёп и микротрещины на поверхности. Особенно это критично для прецизионных деталей, где важна чистота поверхности.

Опыт ООО Шаньси Кэжуй в этом плане показателен. На их металлообрабатывающем участке для чистовой обработки ответственных деталей из цинковых сплавов давно перешли на твёрдосплавный инструмент с определёнными геометриями задних углов. Это снижает усилие резания и нагрев, предотвращая отжиг поверхностного слоя и последующее снижение твёрдости.

И да, охлаждение при обработке обязательно. Но не водой, а эмульсией. Прямой контакт с водой для готовой детали не страшен, но во время обработки стружка с водой может привести к локальной коррозии ещё на станке.

Контроль качества: не только химия, но и структура

Приёмка партии — это не только протокол химического анализа. Самый важный инструмент — это микроскоп. Нужно смотреть на структуру. Равномерно ли распределены эвтектические составляющие? Нет ли крупных выделений интерметаллидов меди? Именно они — очаги будущего разрушения.

Частая ошибка — проверять твёрдость по Бринеллю и на этом успокаиваться. Твёрдость может быть в норме, а ударная вязкость — уже нет, если в структуре есть невидимые глазом дефекты. Поэтому для ответственных деталей хорошо бы иметь данные по УЗК или даже рентгеновскому контролю, особенно в зонах переходов.

В итоге, работа с ZAl27-2 — это постоянный поиск баланса между литейными параметрами, конструкцией детали и требованиями к эксплуатации. Это не 'просто сплав', а материал с чёткой областью применения и множеством подводных камней. И понимание этих камней — как раз то, что отличает опытное производство вроде того, что ведёт ООО Шаньси Кэжуй Машиностроительное Оборудование, от кустарного подхода. Их практика, с парком в 56 единиц разного оборудования, как раз позволяет отрабатывать эти нюансы на реальных заказах, а не в теории.