Zama: scopri perché i tuoi componenti si innamoreranno di questa lega

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Spesso chi progetta e definisce nuovi componenti, li realizza sempre con i soliti materiali che già conosce e raramente pensa a cambiarne la composizione e la tecnologia scelta.

L’esperienza è sicuramente una buona guida in questi casi, ma può rappresentare anche un limite per la ricerca di valide alternative, come la zama, una lega metallica ottima in sostituzione di altre materie prime. 

Seguire un’abitudine è più facile che cambiare, perché ciò che già conosciamo ci fa stare tranquilli e ci mette al riparo da possibili sbagli. 

Ma l’altra faccia della medaglia resta uno svantaggio: il rischio è infatti quello di perseverare ad ottenere dei componenti realizzati con tecnologie e materiali poco ottimizzati.

C’è da dire anche che la mancanza di informazioni favorisce scelte abitudinarie. 

Molto penalizzata, in questo senso, è la ZAMA, detta anche ZAMAK: si tratta di una lega metallica che viene spesso scelta e preferita nei settori che la conoscono bene, ma totalmente ignorata in moltissimi altri contesti, proprio perché le sue caratteristiche restano ancora un mistero per molti.

Eppure, ci sono tantissime aziende che potrebbero invece trarre grandi vantaggi dal suo utilizzo, se solo sapessero i reali benefici che potrebbero ottenere con questo materiale.

Una di queste è il settore dei gioielli: rispetto ad altre materie prime, la zamak offre dei plus notevoli. 

Molti professionisti di componentistica sanno appena che cosa sia la zama, e la maggior parte delle persone – non del settore – si limita a cercare la definizione su wikipedia alla voce “zamak” 

In realtà la zama è molto molto di più di quello che si può leggere su wikipedia.

Dal 1992 mi occupo di componentistica prodotta in lega di zinco (zama per l’appunto), per questo la conosco molto bene. A dire il vero la maneggio fin da bambino, come racconto nella sezione “Chi siamo”

Dopo tanti anni, mi rendo conto ancora oggi che le leghe di zinco sono poco conosciute e, per questo, non hanno ancora sprigionato tutte le loro potenzialità.

Molti dei componenti, che attualmente sono realizzati con altri materiali, potrebbero aumentare le proprie performance se solo fossero nuovamente ingegnerizzati secondo la pressofusione a camera calda, che è la tecnologia della lavorazione della zama.

Qual è il grande ostacolo che limita la diffusione di lavorazioni alternative?

Ebbene, convertire le produzioni tra varie tecnologie produttive e tra diversi materiali non è una cosa semplice. 

Per questo, molti produttori abbandonano da subito l’idea di modificare la composizione dei loro pezzi, spaventati dal lavoro che c’è dietro.

Il fatto che non sia semplice non significa però che non ne valga la pena. 
Anzi.

La zama non solo è un ottimo materiale, ma sfrutta anche una tecnologia produttiva molto flessibile: la pressofusione a camera calda (se vuoi saperne di più leggi “Scopri cos’è la pressofusione a camera calda della zama e perché sceglierla per produrre i tuoi componenti).

Per questi motivi oggi vorrei poter dare il mio contributo, affinché in futuro nuovi componenti possano essere progettati consapevolmente e magari – grazie alla diffusione della zama – fatti nascere direttamente in questa performante lega metallica.

Perché dovresti considerare le leghe di zinco come materiale base per i tuoi componenti?

Utilizzare la zama ti offre svariati vantaggi, sia tecnici, sia di qualità.

Ma soprattutto ti permette di ottenere dei benefici economici. 

Qui di seguito, trovi una rapida carrellata dei principali punti di forza di questo interessante materiale.

I 16 motivi che faranno innamorare i tuoi componenti delle leghe di zinco (zama)

 

 

La zama è una lega basso-fondente


Il
punto di fusione della zamak è circa di 400°CQuesto è un vantaggio dal momento che, per poter lavorare questa lega con la tecnologia della pressofusione, è necessaria meno energia rispetto ad altri metalli che richiedono tecnologie analoghe. Si stima che, per la sua trasformazione, la zama abbia un fabbisogno energetico inferiore di circa il 50% di quello dell’alluminio e di circa il 20% inferiore a quello del magnesio.
Questa caratteristica si ripercuote positivamente sui costi di lavorazione delle leghe di zinco, il cui prezzo sarà meno dipendente dai costi energetici sostenuti, rispetto agli altri metalli, durante la trasformazione.
La bassa temperatura di fusione non fa solo risparmiare il committente di componenti in leghe di zinco per i ridotti costi energetici. 
Questa caratteristica è un vero toccasana per la salute dello stampo: a differenza delle leghe non ferrose alto-fondenti (alluminio, magnesio, ottone), la bassa temperatura di fusione dello zinco sollecita molto meno gli acciai delle parti stampanti.
Il ridotto stress termico sugli acciai, si traduce in un aumento considerevole della vita utile dello stampo. 
Facendo un paragone tra stampi fabbricati con gli stessi acciai, quello adatto alla pressofusione della zama sarà mediamente del 500% – 800% più longevo rispetto ad uno stampo adatto alla pressofusione per l’alluminio.
Questo ovviamente si traduce in minori costi di manutenzione straordinaria degli stampi e si riflette sulla riduzione del prezzo dei componenti pressofusi in zama.

Se lo stampo viene chiamato a produrre grandissime quantità di articoli, con opportuni accorgimenti è possibile incrementarne ulteriormente la longevità, a tutto beneficio della quota di ammortamento unitaria dello stampo sul singolo pezzo prodotto.

Elevata velocità di produzione

 

 

Grazie alle grandi doti di dissipazione termica, appena viene iniettata nello stampo la zama si solidifica in tempi molto ristretti

Le cadenze produttive della zama sono quindi molto elevate, anche doppie rispetto a quelle ottenibili con la pressofusione dell’alluminio o lo stampaggio per iniezione della plastica.

Con stampate di piccole dimensioni non è raro raggiungere e superare i 300 cicli all’ora. 

Ovviamente questa cadenza cala con l’aumentare del peso della stampata, perché sia il tempo di riempimento, sia il tempo di raffreddamento, aumentano proporzionalmente con l’aumentare della quantità di lega metallica pressofusa ad ogni ciclo.

In caso di grosse produzioni, sarà quindi determinante calcolare esattamente il numero di impronte dello stampo. In questo modo si può cercare di ottenere la massima produzione oraria possibile: in presenza di tante figure sullo stampo, sulla carta si ha senz’altro un vantaggio, che non sempre però porta ad un beneficio reale sulla produzione oraria. Questo perché una stampata più pesante richiede un tempo ciclo più alto, oltre che macchine più grandi, lente e costose.

Libertà progettuale estremamente elevata


Allo stato liquido
, la zama ha una fluidità e una colabilità estremamente elevate

A vederla, sembra che abbia la fluidità dell’acqua. 
Questa è una caratteristica molto interessante per il progettista, che può prevedere per i suoi componenti pareti molto sottili.
In proporzione alle dimensioni delle superfici, è possibile ottenere abbastanza facilmente pareti con spessori a partire da 0,6-0,8 mm.

In certi frangenti, una delle caratteristiche negative della zama può essere il suo peso specifico. Questo aspetto può essere però combattuto estremizzando l’ottimizzazione del progetto e applicando sul componente svariati scarichi di alleggerimento, che sono ottenibili proprio grazie alla possibilità di colare pareti molto più sottili rispetto a quello di altri metalli.

Compatibilmente con la complessità che si va a generare, questo aspetto contribuisce a rendere i pezzi più leggeri, ma soprattutto più economici, essendo il materiale una delle voci preponderanti sul costo dei componenti in zama.

L’ elevata colabilità della zama, oltre alla possibilità di ottenere pareti sottili, offre al progettista anche la facoltà di ingegnerizzare componenti con forme molto complesse. 

È possibile creare direttamente di fusione delle zone con sottosquadri, forature dritte o inclinate, filettature esterne, ecc.

Inoltre, è possibile letteralmente fondere assieme più componenti: più di una volta ci siamo trovati davanti a pezzi che, prima di essere riprogettati per essere prodotti in zama, erano di fatto più componenti differenti assemblati fra di loro. 

Questa possibilità può portare a grossi vantaggi economici, in quanto, in un solo colpo si comprimono i costi di produzione di più componenti e si annullano i costi del loro assemblaggio successivo.

Sfruttando la grande duttilità dello zinco, il progettista può inoltre prevedere delle parti di fusione che potranno essere ricalcate, ribadite o ripiegate, in modo da facilitare veloci assemblaggi con altri componenti di materiali diversi.

Precisione e accuratezza


I materiali plastici offrono una libertà progettuale elevata, quasi come quella offerta da un componente fatto in zama. 

Essi però soffrono di una elevata instabilità dimensionale, essendo molto sensibili all’ umidità e subendo importanti ritiri dimensionali, graduali e prolungati nel tempo.

Al contrario, le leghe di zinco hanno un ritiro di fusione abbastanza ristretto e molto regolare

Esso si concretizza quasi istantaneamente durante la fase di raffreddamento, non appena il pezzo esce dallo stampo. Una volta raffreddato, il pezzo raggiunge la sua stabilità dimensionale, che non cambierà più in futuro, se non in maniera veramente impercettibile.

Questa caratteristica rende possibile ottenere tolleranze molto strette

Ovviamente le tolleranze ottenibili variano a seconda del valore della quota in esame. 
Esse possono essere anche di pochi centesimi di millimetro, nel caso di pezzi particolarmente piccoli.

La precisione dei componenti in zama non è solo apprezzabile nelle quote nominali, ma anche nelle forme geometriche. 

Grazie alla modesta percentuale di ritiro di fusione, pari allo 0,6%, gli sformi necessari sono molto bassi. In alcuni frangenti possono essere anche assenti.

Un minimo di sformo è sempre comunque consigliabile, in quanto aiuta a diminuire lo sforzo necessario nella fase di estrazione del pezzo, salvaguardando sia l’incolumità dello stampo, sia riducendo il rischio di deformazione del getto ancora caldo e, per questo più malleabile.

Ripetibilità del processo 


L’alta stabilità dimensionale
di questa incredibile lega metallica permette di ottenere moltissime repliche dei componenti pressofusi, sempre uguali nel tempo

Questo è un bel vantaggio, in quanto il progettista potrà stare tranquillo sul fatto che un componente pressofuso in zama sarà sempre conforme alle specifiche di progetto e compatibile al contesto per cui è chiamato a lavorare, indipendentemente dal momento storico di produzione.

Pezzi stampati con forma definitiva


Grazie all’
elevata accuratezza e stabilità dimensionale, che può garantire la zama e la possibilità di mantenere i valori di sformo molto bassi, nel 99% dei casi si possono ottenere pezzi stampati dimensionalmente finiti.

Salvo qualche rara eccezione, solitamente gli sformi vengono mantenuti entro le tolleranze richieste dai progettisti, permettendo così di avere nella quasi totalità dei casi, dei componenti già finiti di stampaggio. 

Questa condizione pone la zama in netto vantaggio rispetto all’ alluminio: quest’ ultimo necessita di sformi molto più elevati ed ha una peggiore colabilità rispetto alla zama (difficilmente si riesce a scendere sotto i 3 mm di spessore). 

Pertanto, per poter arrivare ad avere componenti completamente conformi alla specifica di progetto, l’alluminio richiede molto sovente delle operazioni di ripresa di finitura meccanica sui getti, che ovviamente fanno lievitare i costi di produzione.

Al contrario, le riprese di finitura meccanica necessarie sui componenti pressofusi in zama, sono molto esigue. 
Generalmente sono limitate a qualche alesatura di altissima precisione e alla generazione di sottosquadri interni, come gole o maschiature, non ottenibili di stampo.

Dovessero servire, le riprese meccaniche non saranno comunque un problema, in quanto la zamak è ottimamente lavorabile alle macchine utensili

Essa infatti è una lega metallica molto tenera e genera un truciolo simile a quello dell’ottone. Precauzionalmente, per evitare che l’asportazione di truciolo impasti, è necessario lavorare con il lubrorefrigerante.

Migliori caratteristiche meccaniche rispetto alle altre leghe da pressofusione

Se paragoniamo tra loro le leghe da pressofusione, quelle la cui composizione è a base di zinco hanno i valori più alti in quasi tutte le caratteristiche meccaniche.  

L’ allungamento % e la resistenza a snervamento sono circa il doppio rispetto a quelle dell’alluminio. 

La resistenza all’ urto è di circa 10 volte tanto quella disponibile con alluminio e magnesio, ed è paragonabile a quella dell’ottone. 

La resistenza a rottura e la durezza sono paragonabili a quelle delle altre leghe da pressofusione e agli ottoni.

La zama può essere quindi un materiale alternativo in tutti i casi in cui solitamente vengono impiegati altri metalli da pressofusione e un valido sostituto quando solitamente viene utilizzato l’ottone, sia fuso, sia trafilato.

Ottime capacità di conduzione termica ed elettrica

Lo zinco è un ottimo conduttore, sia elettrico che di calore, migliore rispetto all’ alluminio pressofuso. 
Questa caratteristica, oltre a rendere possibili dei cicli di produzione molto veloci, permette il suo utilizzo anche in componenti che hanno necessità di una certa dissipazione termica.
Il progettista può infatti integrare delle zone con alette di dissipazione direttamente sul corpo del componente stesso, semplificando così ancora una volta la produzione e l’assemblaggio del prodotto finito.

Eccellenti proprietà di schermatura elettromagnetica

Oltre ad essere un ottimo conduttore elettrico e termico, la zama è un materiale molto adatto per proteggere componenti elettronici da radiazioni e interferenze elettromagnetiche.

Al contrario dei componenti in plastica utilizzati per questo scopo, la zama è un materiale che non necessita di essere ricoperto con specifici trattamenti conduttivi a base di rame.

La grande resistenza alla flessione e alla deformazione termica, pone la zama in netto vantaggio rispetto alle materie plastiche ricoperte con uno strato superficiale di rame conduttivo, nello schermare i componenti elettronici da disturbi elettromagnetici.

I problemi di interferenza elettromagnetica dovuti alla perdita di schermatura improvvisa, tipica dei componenti in materiale termoplastico ricoperto, con la zama appartengono al passato. 

Buone proprietà antifrizione


Grazie alle sue buone
caratteristiche auto-lubrificanti, la zama è molto impiegata in componenti che necessitano di questa particolare proprietà.

Se il carico non è eccessivo, la zama può essere considerata una valida alternativa al bronzo utilizzato solitamente per la costruzione di cuscinetti radenti.

Buona proprietà antivibrante e capacità di smorzamento


Nel caso si debba produrre dei componenti con
elevata capacità di smorzamento, la zama è una grande alleata del progettista. Essa infatti è una lega metallica che ha una grande capacità di smorzamento delle vibrazioni.
A temperatura ambiente, la capacità di smorzamento della zama è 4 volte superiore a quella dell’alluminio e circa 2 volte superiore a quella dell’acciaio. 
Solamente la ghisa grigia la supera.

Eccellente resistenza alla corrosione

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

In taluni casi, come ad esempio i componenti che vengono utilizzati in ambienti chiusi, i pressofusi in zama possono essere tranquillamente utilizzati anche senza alcun trattamento superficiale.

Nella stragrande maggioranza delle situazioni, però, è consigliabile ricoprire in superficie i pressofusi con trattamenti galvanici specifici, studiati per esaltare le già ottime caratteristiche del materiale.  

A seconda dei casi si potrà privilegiare l’aspetto tecnico o l’aspetto estetico.

Parlando di trattamenti prettamente tecnici, essi vengono fatti principalmente per aumentare le proprietà anticorrosive del materiale e per difenderlo ancora di più dagli agenti più 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 anti corrosive della zama. 
Essi però non sono adatti per aumentare la qualità dell’aspetto superficiale dei componenti. Per questo trovano largo impiego specialmente nella componentistica nascosta, dove l’aspetto estetico è secondario.

Ampia gamma di trattamenti di finitura decorativa

Nel caso si voglia esaltare l’aspetto estetico dei componenti, è necessario spostarsi dai trattamenti tecnici verso quelli decorativi. Essi valorizzeranno enormemente i tuoi componenti, preservandone anche la funzione anti-corrosiva, seppur in maniera limitata rispetto ai trattamenti studiati in modo specifico per lo scopo.

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.

Le combinazioni possibili con le finiture galvaniche sono molte, ma non è finita qui: sulla zama è ovviamente possibile applicare ogni tipo di verniciatura, sia a liquido, sia a polvere. 

È inoltre possibile scegliere dei rivestimenti PVD, che sono utilizzati per i componenti altamente estetici e di pregio.

Con tutte queste possibilità di finitura, soddisfare le più svariate esigenze dei designers è quindi davvero facile.

 Alto grado di qualità percepita al tatto

Da sempre è risaputo che metallo è sinonimo di qualità, mentre plastica è sinonimo di “baracca”. 

È vero che oggigiorno ci sono dei materiali termoplastici tecnici veramente prestazionali (ma con tutta una serie di problemi derivanti dalla tipologia stessa del materiale), ma quando una persona vede un componente cromato, lo tocca e sente che non è metallo, resta delusa. 

Diversa invece è la sensazione che ha la stessa persona quando tocca un pezzo di metallo: esso infatti trasmette piacevoli sensazioni di robustezza anche al tatto, specialmente grazie alla temperatura del componente stesso.

La zama, inoltre, essendo una lega con una massa specifica piuttosto elevata, dà anche una sensazione di consistenza tipica degli oggetti di un tempo

Le leghe di zinco sono quindi un’ottima scelta nel caso si debbano produrre componenti estetici, che debbano anche trasmettere una sensazione di qualità al tatto, oltre che alla vista.

Molto diffuso, come visto in precedenza, è il suo utilizzo ad esempio nel caso della bigiotteria e per la realizzazione di gioielli.

Alta sicurezza intrinseca del metallo


Lo zinco, elemento base della composizione nelle leghe zama, è il metallo con
minore probabilità di rischio esplosione in ambienti confinati tra i metalli lavorabili per pressofusione.

La dimensione media delle particelle di polvere che può sviluppare lo zinco è mediamente 5 volte più grande di quelle del magnesio e circa del 20% in più rispetto quelle che può sviluppare l’alluminio. 

Il potere calorifico della zama è decisamente ridotto rispetto a quello degli altri metalli: circa 5 volte meno di quello del magnesio e 6 volte meno di quello dell’alluminio. 

Inoltre, perché si creino le condizioni con possibilità di innesco, lo zinco ha bisogno di una concentrazione di polveri 11 volte maggiore di quella dell’alluminio e 25 volte maggiore di quella del magnesio.

Queste caratteristiche fanno sì che la zama sia un materiale molto sicuro da lavorare, ma anche affidabile e preferibile per i componenti da utilizzare in ambienti particolarmente a rischio, come ad esempio quelli adoperati nei settori petrolchimico e minerario.

Sostenibilità ambientale del 100%

Al contrario di altri materiali, come ad esempio la plastica, le leghe di zinco sono amiche dell’ambiente, perché sono completamente riciclabili e riutilizzabili più volte nel tempo

Lo zinco da questo punto di vista contribuisce enormemente alla sostenibilità ambientale.

Puoi stare tranquillo perché sai già fin da adesso che i tuoi componenti pressofusi in zama non potranno mai andare ad incrementare le dimensioni delle isole di plastica, che purtroppo sono presenti negli oceani da anni.

Per quali tipi di componenti è adatta la zama?

I casi di successo di utilizzo delle leghe di zinco sono veramente tanti. 
La lista dei campi di applicazione è lunga e fare un altro articolo non basterebbe.
Proprio per questo ho scritto una guida nella quale ho riassunto tutte le caratteristiche della zama, le sue applicazioni ed i vantaggi della lavorazione.
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