Scegli la zama, anziché la plastica, per migliorare la qualità dimensionale e percepita dei tuoi componenti

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Come abbiamo già visto in precedenza, la zama e la plastica presentano delle caratteristiche molto diverse tra di loro (se non hai ancora letto il mio articolo su questo argomento, puoi trovarlo al seguente link: È meglio la zama o la plastica per i tuoi componenti in serie?).

Sotto certi aspetti, questo facilita la scelta iniziale sulla materia prima da utilizzare: sarà il componente stesso a chiederti determinate proprietà e funzionalità, che puoi andare a ricercare in un materiale piuttosto che nell’altro. 

Le caratteristiche chimico-fisiche differenti, però, sono legate ad una serie di vantaggi che puoi ottenere scegliendo la zama piuttosto che la plastica.

Un aspetto che salta all’occhio immediatamente – anche ai non esperti del settore – è la qualità percepita delle leghe di zinco
Un componente in metallo, infatti, riesce a trasmettere già visivamente una sensazione di maggior robustezza e attenzione estetica. Maneggiando poi il pezzo in questione, è possibile testare l’elevata resistenza e si ha la percezione di tenere tra le mani un oggetto destinato a durare nel tempo.
I materiali plastici invece, sono esteticamente meno eleganti e la loro leggerezza trasmette l’idea di una più veloce fruibilità, ma anche una maggior fragilità nel tempo.

Vediamo allora in dettaglio alcuni dei principali aspetti che influiscono in maniera vantaggiosa sulla produzione di un componente in zama anziché plastica, concentrandoci sui termini di qualità dimensionale e percepita.

Elevata ripetibilità e qualità di produzione

Per parlare di produzioni ad elevata qualità e pezzi tra di loro identici, dobbiamo innanzitutto comprendere come avviene il fenomeno del “ritiro” di ciascun materiale.
Dopo lo stampaggio, il ritiro della zama è pressoché istantaneo e, nei giorni seguenti lo sformo, le dimensioni del getto non cambiano.
Questo ti permette di ottenere grandi quantità di pezzi dimensionalmente costanti, anche a distanza di tempo. Com’è intuibile, questo aspetto è molto importante per il risultato finale di una produzione in serie, e conferisce un livello di qualità superiore ai tuoi componenti, che risulteranno tutti identici tra loro.

La stessa cosa non si può dire per i materiali plastici.

La plastica è molto sensibile al cambiamento climatico. 
Per questo, non è raro avere situazioni assurde dove, con lo stesso stampo, i pezzi ottenuti in estate appaiono dimensionalmente diversi da quelli stampati in inverno.  
In realtà, più che la temperatura, quello che influisce è l’umidità ambientale. 

Di solito si cerca di limitare questa problematica, essiccando la plastica immediatamente prima di procedere allo stampaggio, anche se alla fine si tratta di un semplice rimedio palliativo, poiché riesce a ridurre solo in parte i danni. 

La zama è molto meno sensibile a questi fenomeni e alla fine il risultato è una più alta ripetibilità del processo.

Questo comportamento del materiale nel periodo successivo allo stampaggio puoi verificarlo tu stesso eseguendo delle prove pratiche

Prendi un pezzo in zama appena stampato e lo misuri subito, una volta freddo. Se ripeti la misurazione nei giorni successivi, ti accorgerai che manterrà le stesse proporzioni.
Non aspettarti, invece, di ottenere un identico risultato con il componente in plastica. 
Se fai un’attività di collaudo non appena il pezzo si raffredda e confronti le misurazioni ottenute con quelle rilevate il giorno dopo, sempre sullo stesso componente, ti ritroverai con valori decisamente differenti.

Questo, a dimostrazione che la plastica ritira molto più lentamente della zama e in qualche modo ne rallenta la produzione.
Infatti, durante la fase di stampaggio, è necessario poter controllare i pezzi con gli appositi strumenti di misura. Mentre nel caso della zama si può procedere alla rilevazione non appena il componente diventa freddo – e quindi è possibile fare una misura “al volo” – lavorando con la plastica è necessario attendere almeno 24 ore, e questo va a rallentare di fatto le operazioni successive.

A lato pratico, bisogna dire che questa differenza non è poi così importante per il cliente. Potrebbe essere rilevante, invece, per lo stampatore, perché se non dovesse utilizzare le accortezze necessarie – preferendo accelerare la lavorazione per ridurre i suoi costi – rischierebbe di produrre alte percentuali di materiale non conforme.

Quello che è un reale vantaggio a lato pratico è conoscere come un materiale subisce il  ritiro dimensionale nelle 3 direzioni dello spazio e, nel caso della zama, questo avviene in modo omogeneo.

Ricordiamo invece, che il ritiro della plastica può essere influenzato dai parametri di stampaggio. Anche se da una parte questo aiuta a recuperare alcuni difetti dello stampo, può in realtà diventare un grosso problema, perché significa che tra un lotto e l’altro si noteranno delle notevoli differenze dimensionali tra i pezzi. 
La zama non presenta questo genere di problemi, poiché i pezzi stampati a distanza di tempo – anche se con parametri di processo ottimizzati di volta in volta – avranno sempre le stesse dimensioni.

Se vuoi progettare un componente in zama e conoscere tutte le caratteristiche che possono modificare l’aspetto dimensionale di un pezzo, hai bisogno di un esperto in leghe di zinco!

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Complessità del progetto

Se vuoi realizzare un componente di elevata complessità geometrica, puoi raggiungere un ottimo risultato utilizzando entrambe le materie prime. 

Le differenze tra un materiale e l’altro si noteranno soprattutto in fase di assemblaggio: sarà a questo punto che il tipo di progetto ed il collegamento che dovrai eseguire tra i pezzi ti indurrà a scegliere la lega di zinco piuttosto che un materiale plastico.

In particolare:

– se hai previsto la realizzazione di incastri a scatto, una buona resa te la darà la plastica;

– se nel progetto sono stati inseriti dei collegamenti filettati, allora un ottimo risultato lo otterrai grazie alla zama.

(Se vuoi saperne di più, leggi l’articolo La zama, rispetto alla plastica, migliora la lavorabilità dei tuoi componenti in serie)

Trattamenti superficiali

Per quanto riguarda le finiture superficiali, bisogna fare una distinzione tra trattamenti protettivi ed estetici.
I trattamenti protettivi non sono previsti nel caso di componenti realizzati con la plastica. Questo materiale, infatti, non necessita di alcuna copertura finale di protezione dagli agenti atmosferici, perché – a differenza della zama e dei metalli in generale – non subisce il fenomeno dell’ossidazione.

I trattamenti estetici offrono degli ottimi risultati sia per le materie plastiche che per la zama. 
In realtà – anche se la resa finale è molto valida in entrambi i casi – sia le verniciature che i trattamenti galvanici decorativi richiedono delle lavorazioni tra loro differenti. 
Alla fine, si può generalizzare dicendo che per la zama la gamma dei trattamenti estetici galvanici offre un risultato di qualità più elevata.

Un discorso a parte lo farei per la cromatura eseguita sulla plastica: personalmente non la riesco proprio ad apprezzarla. È una lavorazione che viene eseguita con l’unico scopo di  provare ad aumentare la preziosità percepita dell’oggetto, cercando di modificarne almeno l’impatto visivo, ma il risultato finale di questo trucco a basso costo rimane piuttosto deludente. Infatti, la qualità percepita viene a decadere nel momento stesso in cui si tocca quel pezzo di plastica camuffata a metallo.
Il messaggio che sembra lanciare quel povero oggetto è quasi “vorrei essere di zama, ma mi hanno fatto di plastica”.

Se vuoi produrre dei componenti in serie di ottima qualità, sia percepita che dimensionale, io posso aiutarti!

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La zama si rovina con il tempo?

Mi viene spesso domandato se la zama si rovina con il passare degli anni.

 

Abbiamo tutti presente l’effetto dell’argento o del rame, che anneriscono con il tempo e che spesso causano segni antiestetici sul corpo se indossati come gioielli.

 

Ebbene, la zama non si rovina al pari di questi metalli. Se viene protetta con opportuni trattamenti superficiali non annerisce e non macchia nemmeno la pelle a contatto con il sudore.

 

Anche per questo trova largo impiego nella produzione di gioielli e altri accessori di bigiotteriaInoltre, le leghe di zinco sono particolarmente resistenti.

 

Sappiamo bene che la zama è una lega metallica composta prevalentemente da Zinco abbinato ad altri elementi, come l’Alluminio e il Rame.

 

Questa lega è nata con lo scopo di rendere un ottimo materiale, come lo Zinco, più duro e robusto, ma al tempo stesso anche più duttile per essere lavorato.

 

Quindi nel caso delle leghe di zinco si può parlare di una maggior resistenza:

  • agli urti, 
  • all’usura e 
  • alla corrosione.

Gli articoli prodotti in zama pressofusa durano di più, quindi, rispetto a quelli prodotti con altre leghe o con la plastica, proprio grazie alla durezza del materiale con cui vengono realizzati (paragonabile a quella della ghisa o dell’ottone).

 

Come migliorare la resistenza alla corrosione della zama

 

La zama ha una buona resistenza alla corrosione, sia in condizioni atmosferiche normali, sia a diretto contatto con prodotti petroliferi.

 

La zama può essere tranquillamente utilizzata anche senza alcun trattamento superficiale in certi ambienti chiusi, ma per aumentare maggiormente la sua durata nel tempo, soprattutto in condizioni estreme, è sufficiente aggiungere un processo di finitura galvanica.

 

A seconda dei casi, questo passaggio potrà privilegiare l’aspetto tecnico o quello estetico.

 

Quando scegliere allora una finitura più tecnica o una estetica per proteggere la zama dalla corrosione?

 

Lo vediamo subito.

 

  • Trattamenti tecnici:

Il loro unico scopo è quello di migliorare le proprietà anticorrosive del materiale e di difenderlo ancora di più dagli agenti aggressivi.

 

Esistono dei trattamenti che possono arrivare a garantire una protezione alla corrosione vicina alle 1000 ore in nebbia salina.

 

Questo è un aspetto molto interessante in quanto, da una parte la longevità di un componente pressofuso in zama può aumentare notevolmente nel tempo, dall’ altra questi trattamenti possono estendere il campo di utilizzo della lega stessa ad ambienti particolarmente aggressivi dal punto di vista corrosivo.

 

I trattamenti galvanici tecnici sono ottimi per elevare le capacità anticorrosive della zamaEssi però non sono adatti per aumentare la bellezza superficiale dei pezzi prodotti.

 

Per questo trovano largo impiego specialmente nella componentistica nascosta, dove l’aspetto estetico è decisamente secondario.

 

  • Trattamenti estetici:

I trattamenti estetici più diffusi e comunemente utilizzati sono:

– cromatura,

– nichelatura,

– ramatura,

– ottonatura,

– stagnatura,

– doratura,

– argentatura,

– ecc.

 

Ognuno di questi può essere declinato in una serie di varianti, come ad esempio finitura lucida, finitura opaca, finitura satinata, effetti di invecchiamento, passivazioni chiare o scure, ecc.

 

Il loro scopo è quello di valorizzare l’aspetto dei tuoi componenti, preservandone anche la funzione anticorrosiva, seppur in maniera limitata rispetto alle finiture di tipo tecnico.

 

Se vuoi conoscere meglio i trattamenti dei componenti in zama e come avviene la loro lavorazione, puoi trovare le informazioni più dettagliate nella mia guida:

 

“Leghe di Zinco: scopri perché utilizzarle per produrre i tuoi componenti”

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Caratteristiche chimico-fisiche della zama

Se ti stai chiedendo come riconoscere la zama, dove si trova e quando è più conveniente utilizzarla, ti sarà tutto più chiaro una volta comprese a fondo le sue caratteristiche chimico-fisiche e anche quelle meccaniche.

Viene infatti utilizzata in tutte quelle situazioni in cui sono richieste le sue proprietà come: durezza, resistenza, peso specifico, limitata corrosione ne tempo, facilità di lavorazione, ecc.

Essendo una lega chimica, le sue proprietà sono influenzate sicuramente dallo zinco, responsabile delle caratteristiche principali, poiché determina soprattutto la densità della zama ma anche il peso specifico della zama, e molto altro.

Trattandosi di una lega di zinco e non del materiale puro, ci sono però anche altri componenti che partecipano alla formulazione e ne influenzano le proprietà. 
Se il peso specifico dello zinco è più o meno sempre mantenuto, i metalli che vengono aggiunti possono andare ad influenzarne la resistenza, la durezza, ecc.

In effetti, quando si parla di zama, sarebbe più corretto classificarla come una “famiglia di leghe”, dal momento che esistono più tipologie. 
Gli appartenenti a questa famiglia si differenziano tra loro per le concentrazioni percentuali di ciascun elemento legato allo zinco. Si può avere infatti, una lega di rame e zinco, una lega di zinco e alluminio, ecc.

Abbiamo così le leghe stampabili a camera calda  la Zama 2 (ZP2), la Zama 3 (ZP3), la Zama 5 (ZP5) e la Zama 8 (ZP8).

Esistono poi anche la Zama 12 (con il 12% di alluminio) e la Zama 27 (con il 27% di alluminio). Queste due leghe sono stampabili solo a camera fredda, perché le alte percentuali di alluminio in esse contenute innalzano la temperatura di fusione a tal punto da non rendere possibile il processo a camera calda. 
Il punto di fusione dell’alluminio è infatti molto più alto rispetto a quello dello zinco o del punto di fusione del rame, ecc. Quindi leghe con alte concentrazioni di questo metallo andranno lavorate con un processo diverso.

Quando scegliere una lega di zama piuttosto che l’altra?

Dipende tutto dalle esigenze di progettazione e dal risultato finale che si vuole ottenere.

  • La ZP3 e la ZP5 sono quelle più utilizzate. Entrambe hanno un’elevata stabilità dimensionale, ma la ZP3 ha una miglior resistenza alla corrosione, mentre la ZP5 è da preferire se si vuole ottenere una resistenza all’impatto davvero alta.
  • La ZP2 è quella con caratteristiche meccaniche migliori, ma tende ad invecchiare più facilmente delle altre.

     

  • La ZP8, invece, offre una resistenza e una durezza del componente davvero elevate, ma di fatto non ha molto mercato a causa del costo elevato richiesto, per il materiale stesso e per la sua lavorazione. 

Lavorare con una lega – anziché un metallo puro – offre diversi vantaggi.

Il sistema zinco-alluminio, al quale vengono poi abbinate piccole percentuali di altri elementi, permette di esaltare una caratteristica piuttosto che l’altra, a seconda delle esigenze. 

La zama risulta così un materiale versatile e vantaggioso in termini economici, produttivi e di progettazione.

Facciamo un esempio: se aggiungiamo allo zinco l’alluminio – fino al 4,5%, altrimenti otteniamo l’effetto contrario – possiamo abbassare il punto di fusione.
Cosa vuol dire questo? 
Che utilizzando la zama – anziché lo zinco puro – puoi risparmiare. Questo perché la quantità di calore richiesta per rendere la zama liquida, e quindi lavorabile, risulta inferiore a quella necessaria per fondere il metallo puro. 
E il tutto si traduce in un bel vantaggio economico.

Oppure, sempre aggiungendo l’alluminio – e ancora meglio se ci abbini una piccola percentuale di rame – potresti aumentare la resistenza e la durezza dei tuoi componenti qualora il progetto lo richiedesse.

E così via.

Grazie alla conoscenza di come influisce ciascun elemento chimico su ognuna delle caratteristiche della lega, possiamo scegliere le percentuali più adatte per ottimizzare la lavorazione di un prodotto e modellare le sue qualità secondo le nostre esigenze.

Riassumo in uno schema le composizioni principali delle leghe di zinco:

 

ZP3 (ZnAl4)

ZP5 (ZnAlCu3)

ZP2 (ZnAl4Cu3)

ZP8 (ZnAl4Cu1)

     

Alluminio %

3.7 – 4.3

3.7 – 4.3

3.7 – 4.3

8.0 – 8.8

Rame %

0.1

0.7 – 1.2

2.7 – 3.3

0.8 – 1.3

Magnesio %

0.025 – 0.05

0.025 – 0.05

0.025 – 0.05

0.015 – 0.03

Zinco%

resto

resto

resto

resto

Per comprendere meglio questo schema e capire nel dettaglio come ogni singola aggiunta possa modificare le caratteristiche della lega, bisogna studiare l’influenza determinata dai fattori chimici presenti.

Ti vorrei ricordare che quanto riportato nel mio blog fa sempre riferimento alla normativa attualmente in vigore. In particolare per questo argomento vorrei citare come fonte le Norme UNI EN 1774.

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