Цинковый сплав ZAl30-2 (ZZnAl30Cu2Mg)

Когда слышишь про цинковый сплав ZAl30-2, многие сразу думают о простой замене бронзы, но на деле это не панацея, а скорее инструмент с очень конкретной нишей. В наших цехах на ООО Шаньси Кэжуй Машиностроительное Оборудование с его 56 единицами центробежного и металлообрабатывающего оборудования, мы прошли через несколько проб и ошибок, прежде чем поняли, где он действительно светит.

Что скрывается за маркировкой и где кроется подвох

Состав ZZnAl30Cu2Mg — 30% алюминия, 2% меди, магний — это основа. Но ключевое — не просто цифры, а структура. Если лить при неправильном температурном режиме, алюминий может пойти сегрегацией, и тогда прощай, износостойкость. Мы однажды получили партию втулок, которые на испытаниях показали износ в полтора раза выше ожидаемого. Разбор показал — недогрев металла перед разливкой на центробежной машине.

Именно центробежное литьё, которым мы активно занимаемся, здесь критично. Оборудование, конечно, позволяет добиться плотной отливки, но с этим сплавом нужно точно поймать момент, когда вращение формы компенсирует разницу в плотностях компонентов. Иначе медь с алюминием ?разъедутся?.

Отсюда и частый миф — что сплав хрупкий. Он не хрупкий, он чувствительный к технологии. Если всё сделано как надо, деталь по антифрикционным свойствам в некоторых узлах трения будет близка к оловянным бронзам, но дешевле. Но это ?если? — большое.

Опыт применения в реальных изделиях и границы возможного

У нас был заказ на серию подшипниковых втулок для механизмов средней нагруженности — как раз та самая ниша. Заказчик хотел уйти от дорогой БрО10С10. Мы предложили испытать ZAl30-2. Важно было не просто отлить, но и правильно обработать.

После литья на нашем же оборудовании шла механическая обработка. И вот здесь — нюанс. Сплав достаточно вязкий, при точении, если резец затупился даже немного, начинает ?мазаться?, налипать. Пришлось подбирать режимы резания и охлаждение. Это не сталь, тут спешка губит.

Готовые втулки работают в агрегате уже третий год, по обратной связи — пока проблем нет. Но мы сразу оговорили с клиентом условия: ударные нагрузки, перегрев выше 120°C — это не его среда. В таких рамках он отрабатывает свои деньги полностью.

Проблемы, которые не пишут в учебниках: от газонасыщения до брака

Одна из самых неприятных проблем — газовая пористость. Алюминий в составе активно тянет водород. Если в шихте попался сырой возврат или плохо просушенный флюс, в отливке получается сетка мелких раковин. Видно не всегда, но при обработке или под нагрузкой — трещина.

Был случай, когда партию почти забраковали. Стали разбираться — оказалось, новый поставщик лигатуры привез материал с повышенной влажностью. Теперь у нас жёсткий контроль входящего сырья под этот сплав. Мелочь, а остановить может всю линию.

Ещё момент — усадка. Она у ZZnAl30Cu2Mg специфическая, нелинейная. При разработке оснастки для новой детали мы всегда закладываем пробные отливки и корректировку модели. Без этого готовые размеры могут ?уплыть? на пару миллиметров, что для втулки критично.

Оборудование и технология: как мы подстраивали процесс под сплав

Наше предприятие с его парком станков даёт возможность экспериментировать. Под цинковый сплав ZAl30-2 мы выделили конкретную центробежную машину и настроили её режимы. Важно было стабилизировать скорость вращения и температуру формы.

Мы пришли к тому, что форму лучше предварительно подогревать сильнее, чем для латуни, но слабее, чем для алюминия чистого. Эмпирически подобрали диапазон 180-220°C. Это снизило риск отбела (образования твёрдых хрупких фаз на поверхности).

Также пришлось модернизировать систему охлаждения отливок после извлечения из формы. Резкое охлаждение на воздухе приводило к напряжениям. Теперь используем постепенное охлаждение в термошкафу. Да, это удлиняет цикл, но резко снижает процент скрытого брака.

Экономика и перспективы: когда его использовать, а когда — нет

Всё упирается в стоимость. Когда цены на медь и олово лезут вверх, ZZnAl30Cu2Mg становится интересной альтернативой для неответственных (в плане ударных нагрузок) узлов. Но считать, что он спасёт бюджет всегда — ошибка. Его обработка дороже из-за низкой стойкости инструмента.

Мы видим его перспективу в стабильных серийных заказах, где можно один раз отладить технологию и потом гнать детали без сюрпризов. Для мелкосерийного, штучного производства он часто невыгоден — слишком много возни.

В итоге, это рабочий лошадка для определённых условий. На нашем производстве он занял свою стабильную нишу — втулки, вкладыши, корпусные детали без динамических перегрузок. Главное — не лениться, строго соблюдать технологическую карту и не пытаться на нём сэкономить там, где нужна бронза. Опыт, в том числе горький, это показал чётко.