Es un método de fundición a presión muy conocido que se utiliza para producir piezas de zinc complejas. La fundición a presión de zinc proporciona una resistencia extraordinaria, resistencia a la corrosión y piezas ligeras. Por lo tanto, en este artículo cubriremos qué es la fundición a presión de zinc, así como su proceso, beneficios y usos en diferentes sectores.
¿Qué es la fundición a presión de zinc??
En términos sencillos, se trata de un proceso de fabricación de alta precisión en el que se introduce a presión una aleación de zinc fundido en moldes de acero. Como el punto de fusión del zinc es tan bajo, este proceso de cámara caliente suele realizarse a temperaturas más bajas. Esto, a su vez, permite producir piezas complejas con paredes de hasta 0.008 pulgadas de ancho.
Proceso de fundición a presión de zinc
Preparación del molde
El primer paso en este proceso de fundición es la preparación del molde. Normalmente, el molde está hecho de acero o de algún otro material duradero (por ejemplo, aluminio). Luego, el molde se personaliza según las especificaciones de la pieza que se va a fundir.
Fusión e inyección de la aleación
En el segundo paso, la aleación de zinc se funde a temperaturas entre 370 y 430 °C en una cámara de horno. Después, el metal fundido fluye hacia la cámara de inyección mediante un mecanismo de cuello de cisne. Luego, el zinc licuado se introduce mediante un émbolo hidráulico en la cavidad de la matriz bajo gran presión con la ayuda de válvulas lógicas para garantizar un control preciso del flujo.
Enfriamiento y Solidificación
Una vez realizada la inyección, la siguiente etapa consiste en enfriar y solidificar rápidamente el zinc fundido dentro de la matriz. El tiempo de enfriamiento se controla cuidadosamente para que la pieza conserve su precisión dimensional y su forma. Depende de la complejidad de la pieza, pero normalmente tarda entre unos segundos y un par de minutos en enfriarse.
Expulsión
Una vez que el zinc se solidifica, las mitades del molde se abren y la pieza fundida es expulsada de la cavidad del molde por medio de pasadores de expulsión. Se necesita una fuerza de expulsión adecuada debido a la contracción en la etapa de enfriamiento que puede provocar adherencias o deformaciones. Después de eso, el molde está listo para el siguiente ciclo.
Recorte y acabado
Una vez expulsado el molde, se utilizan sierras, máquinas desmoldantes vibratorias o troqueles de recorte para eliminar el material sobrante, como los bebederos o las rebabas. Sin embargo, puede requerir operaciones de acabado adicionales, como pulido o abrillantado, para cumplir con las especificaciones dimensionales y de calidad superficial necesarias.
Control de calidad
Finalmente, la pieza terminada se inspecciona para verificar su calidad y confirmar que cumple con los estándares estéticos, dimensionales y mecánicos. Esto incluye el uso de máquinas de medición por coordenadas (MMC), ensayos no destructivos (detección de fugas) y controles visuales. Si se detecta algún problema, la pieza debe rechazarse o reprocesarse.
Aleaciones de zinc más utilizadas
1- Aleación ZAMAK
ZAMAK es una familia de aleaciones a base de zinc que contiene magnesio, cobre y aluminio. Debido a su naturaleza duradera, se emplean habitualmente en la producción de piezas en grandes volúmenes.
ZAMAK 2
Aleación de zinc con un alto contenido de cobre (2.5-3 %). Proporciona una excelente fluidez de fundición, resistencia a la corrosión y amortiguación de vibraciones. Esta aleación también se puede procesar posteriormente y utilizar para fabricar piezas complejas.
ZAMAK 3
ZAMAK 3 es una aleación de zinc muy conocida y está compuesta por un 96 % de zinc y un 4 % de aluminio. Su acabado liso y su facilidad de procesamiento hacen que la aleación sea un material de uso frecuente en aplicaciones como artículos decorativos y productos electrónicos de consumo.
ZAMAK 5
El ZAMAK 5 tiene un 96 % de zinc, un 3.8 % de aluminio y un 1 % de cobre. Y, en comparación con el ZAMAK 3, ofrece una mejor resistencia a la corrosión, dureza y resistencia. Además, tiene una estabilidad dimensional y una resistencia a la fluencia excepcionales a temperaturas elevadas.
ZAMAK 7
El Zamak 7 es una aleación de zinc puro y tiene mejor ductilidad y fluidez debido a su bajo contenido de magnesio. Tiene una resistencia a la tracción de 170 MPa (aprox.) y una dureza Brinell de 70.
2- Aleaciones ZA
Las aleaciones de zinc y aluminio o también conocidas como aleaciones ZA son aleaciones que tienen mayor resistencia térmica y fuerza que las aleaciones ZAMAK convencionales. Dichas aleaciones son perfectas para aplicaciones que exigen estabilidad térmica y resistencia simultáneamente.
ZA-8
La aleación de zinc-aluminio ZA-8 contiene un 8 % de aluminio y posee una excelente resistencia a la fluencia , así como una gran resistencia mecánica y dureza. Además, es la única aleación ZA adecuada para la fundición a presión en cámara caliente, ya que proporciona una buena capacidad de fundición para piezas de paredes delgadas y diseños complejos.
ZA-12
ZA 12 es una aleación de zinc para cámaras frías que contiene un 12 % de aluminio. Ofrece una dureza (107 Brinell), resistencia al desgaste y fuerza excepcionales (rendimiento de 46 ksi). ZA-12 es ideal para aplicaciones en las que se requieren características que no produzcan chispas y estabilidad dimensional.
ZA-27
Entre las aleaciones ZA, la ZA 27 es la aleación más ligera y resistente, con un 27 % de aluminio. Además, tiene una impresionante resistencia a la tracción de 426 MPa, además de propiedades resistentes al desgaste y a los impactos.
Ventajas
- Las aleaciones de zinc aportan una extraordinaria dureza, rigidez y resistencia para aplicaciones de alto rendimiento. Gracias a su impresionante resistencia al impacto y a la tracción, aumentan la vida útil de los componentes incluso en las condiciones más agresivas.
- La fundición a presión de zinc ofrece un desperdicio mínimo de material, procedimientos energéticamente eficientes y tiempos de ciclo rápidos que reducen los costos de producción. Además, elimina la necesidad de mecanizado secundario.
- Los moldes de zinc fundido duran mucho más, ya que el zinc es menos abrasivo y tiene una temperatura de fusión baja. Las herramientas pueden producir más de mil piezas, lo que reduce los costos de reemplazo y mejora la eficiencia de la producción.
- Las piezas fabricadas con este tipo de fundición de zinc no se corroen de forma natural. Crean una capa protectora de óxido de zinc cuando se exponen al aire. En entornos hostiles, como aplicaciones marinas y al aire libre, esta barrera duradera protege contra el óxido.
- El zinc es capaz de alcanzar tolerancias ajustadas de hasta ±0.001 pulgadas y capturar detalles finos gracias a su alta fluidez. Esta precisión permite producir piezas complejas, de forma neta y con acabados superficiales suaves.
Aplicaciones de la fundición a presión de aleación de zinc
Industria automotriz:
En los vehículos, este proceso se utiliza mucho para componentes como manijas de puertas, soportes de motor, sistemas de frenos, piezas del sistema de combustible y mecanismos de cinturones de seguridad. Tanto para uso en exteriores como en interiores, su repetibilidad y precisión garantizan un diseño liviano y duradero.
Campo médico
Los componentes de equipos de diagnóstico, herramientas dentales, dispositivos protésicos y piezas de instrumentos quirúrgicos se fabrican mediante fundición de zinc.
Electrónica
La fundición de zinc se utiliza para fabricar conectores, disipadores de calor, componentes de conmutadores, carcasas de baterías, carcasas electrónicas, etc. Disipa el calor de los componentes electrónicos delicados debido a su buena conductividad térmica.
Telecomunicaciones
En el sector de las telecomunicaciones, la fundición a presión de zinc es importante para producir carcasas de protección de RF, componentes de antenas, conectores de fibra óptica y piezas de comunicación por satélite. El proceso produce piezas que son resistentes, ligeras y adecuadas para el uso diario.
Bienes de consumo
La fundición a presión de zinc se utiliza ampliamente para fabricar bienes de consumo. Este proceso se utiliza para fabricar manijas de puertas, herrajes decorativos y electrodomésticos de cocina. Para productos de alta demanda, su capacidad para producir diseños complejos con buenos acabados superficiales garantiza un atractivo estético, una producción rentable y durabilidad.
Maquinaria pesada
Las piezas complejas para maquinaria industrial suelen fabricarse mediante fundición a presión de zinc. Entre ellas se incluyen componentes de engranajes, conexiones mecánicas y carcasas de transmisión. Además, este proceso proporciona una mejor relación resistencia-peso para equipos de servicio pesado.
Comparación con otros materiales
Zinc vs Aluminio
La fundición a presión de aluminio requiere un procesamiento más complicado debido a su menor fluidez. Como resultado, los moldes complejos pueden resultar difíciles de llenar. Además, el aluminio tiene una mayor tendencia a contraerse durante el enfriamiento.
Por otro lado, la fundición a presión de zinc tiene una mayor fluidez, lo que hace que el zinc sea fácil de procesar. Por lo tanto, es comparativamente más fácil llenar moldes y mantener una mejor precisión dimensional en la fundición a presión de zinc.
Zinc vs magnesio
La fundición a presión de magnesio requiere un procesamiento muy cuidadoso, ya que el magnesio es muy reactivo y requiere un entorno especial y una temperatura elevada, en el rango de 650 a 700 °C. Sin embargo, el zinc es menos reactivo y su temperatura de fundición suele ser inferior a 385 °C. Proporciona mejores acabados superficiales y resistencia a la corrosión.
Para resumir
En resumen, la fundición a presión de zinc permite producir piezas complejas de forma muy precisa, resistente y económica. Además, es adecuada para diferentes industrias debido a su fluidez, resistencia a la corrosión y mayor vida útil de la herramienta.
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Preguntas comunes
¿Cómo se compara el zinc fundido a presión con el latón macizo?
El latón no puede igualar al zinc en cuanto a rentabilidad y flexibilidad de diseño. Además, el latón tiene mejores propiedades térmicas, mientras que el zinc ofrece mayor precisión dimensional y una producción en masa económica.
¿Se oxidan las piezas de zinc fundido a presión?
No, estas piezas no se oxidan. Cuando se exponen al aire forman una capa de óxido de zinc que les confiere una extraordinaria resistencia a la corrosión.
¿Cómo limpiar zinc fundido a presión?
Las piezas de zinc fundido a presión deben limpiarse con agua tibia y jabón suave. No utilice herramientas abrasivas ni productos químicos agresivos, ya que podrían rayar la capa protectora de óxido. Utilice limpiadores especiales para metales para eliminar la suciedad adherida a las aleaciones de zinc.
En la fundición a presión, ¿por qué conviene utilizar aleaciones en lugar de zinc puro?
En comparación con el zinc puro, las aleaciones de zinc ofrecen mejores propiedades mecánicas como durabilidad, estabilidad dimensional y tenacidad.
Aparte de eso, la adición de otros elementos al zinc, como el cobre y el aluminio, aumenta la fluidez, disminuye la contracción y aumenta la resistencia al desgaste del zinc.
¿El zinc fundido a presión es magnético?
Las piezas fundidas a presión de zinc no son magnéticas debido a su composición. Por lo tanto, son aptas para componentes electrónicos que requieren apantallamiento EMI sin interferencias magnéticas.
