El zinc es uno de los metales más versátiles en la industria manufacturera. A menudo se utiliza como revestimiento protector sobre el acero y otros metales, gracias a su capacidad natural para combatir el óxido.
Generalmente, las aleaciones de zinc se moldean mediante fundición a presión para crear piezas. Sin embargo, el mecanizado sigue siendo esencial para piezas de precisión y para crear geometrías complejas que la fundición por sí sola no puede proporcionar.
Este artículo le explicará las propiedades del zinc, cómo se desempeña durante el mecanizado, las mejores aleaciones para el trabajo y las mejores prácticas en el mecanizado de zinc.
Descripción general de las propiedades del zinc
El zinc es un metal de transición con número atómico 30. Tiene un color blanco azulado y una densidad moderada (7.14 g/cm³) que lo sitúa entre metales como el aluminio y el acero.
El zinc puro es quebradizo a temperatura ambiente , pero se vuelve dúctil a temperaturas ligeramente superiores, alrededor de 120 °C. Además, tiene un bajo punto de fusión (419.5 °C), lo que facilita su fundición.
Algunas propiedades que hacen del zinc una opción industrial:
Resistencia a la corrosión
El zinc forma una capa protectora de óxido (llamada pátina) que protege al metal subyacente del óxido. Esta es también una razón por la que se utiliza para galvanizar metales ferrosos como el acero, que son más susceptibles a la corrosión.
Asequibilidad
El zinc es más económico que muchos otros metales comunes, como el aluminio, el acero y el cobre. Este menor costo lo convierte en una opción atractiva para aplicaciones de productos.
Propiedades de aleación
El zinc aporta naturalmente grandes propiedades, por lo que es un elemento de aleación común. Por ejemplo, agregar zinc a las aleaciones de aluminio ayuda a mejorar la resistencia y el tamaño del grano. En algunos casos, también mejora la resistencia al calor de la aleación.
Mecanizado de zinc: procesos y aplicaciones
El zinc, debido a su bajo punto de fusión y fluidez, se suele someter a fundición a presión para fabricar piezas. Sin embargo, a menudo se requiere mecanizado para lograr tolerancias más estrictas en productos fundidos, refinar características o crear geometrías intrincadas a partir de lingotes de zinc.
Fresado de zinc
El fresado es un proceso de mecanizado versátil que elimina material de las piezas de zinc introduciendo un bloque de metal en una cortadora giratoria.
El fresado de cinc se utiliza para producir soportes, carcasas y carcasas que requieren superficies planas o ranuras precisas. También se utiliza para preparar piezas para el acabado de superficies o el montaje.
Torneado de zinc
El torneado consiste en girar una pieza de cinc en un torno mientras una herramienta de corte retira material para darle forma a la pieza. Este método se utiliza para crear componentes cilíndricos o cónicos (casquillos, espaciadores, ejes) y refinar diámetros.
Las mejores aleaciones de zinc para mecanizado
El zinc puro se utiliza principalmente en galvanización y aplicaciones que requieren alta conductividad y es menos común para el mecanizado. Sin embargo, las aleaciones de zinc ofrecen un equilibrio entre resistencia, resistencia a la corrosión y maquinabilidad, lo que las hace ideales para la fabricación de precisión.
Algunas aleaciones de zinc conocidas comercialmente son:
Serie Zamak
La familia Zamak es una de las familias de aleaciones de zinc más conocidas comercialmente. Entre ellas, dos grados son muy comunes:
- zamak 3 Es el grado estándar, con 96% de zinc puro y 4% de aluminio, con excelente estabilidad dimensional y resistencia a la corrosión. Es muy moldeable, considerando la baja temperatura de fusión, por lo que es una opción común en entornos industriales.
- zamak 5 Tiene una composición similar, con un 1 % de cobre añadido. Eso le aporta más resistencia y dureza, pero la ductilidad se ve comprometida. Aun así, ofrece una gran maquinabilidad y capacidad de colada.
Tombak
El tombak es una aleación similar al latón con un contenido de zinc de entre el 5 y el 20 %. Es apreciado por su maleabilidad, resistencia a la corrosión y apariencia brillante (el color depende de los elementos de aleación). Es común en aplicaciones estéticas, como medallas, botones y piezas ornamentales.
EZAC
EZAC es una aleación de zinc de alto rendimiento con aluminio y cobre. Proporciona una resistencia, dureza y resistencia a la fluencia excepcionales. Es ideal para la fundición a presión de componentes industriales sometidos a altas tensiones.
ZA27
Es una de las aleaciones de zinc más resistentes, gracias a un mayor contenido de aluminio (28 %). Debido a su naturaleza liviana y sus buenas propiedades de fluencia, es adecuada para aplicaciones de servicio pesado como componentes automotrices y piezas estructurales.
Desafíos del mecanizado con zinc
La suavidad del zinc puede sugerir que es fácil de mecanizar. Eso es cierto hasta cierto punto, pero hay otro conjunto de desafíos únicos que vienen con el mecanizado del zinc.
Naturaleza gomosa
El bajo punto de fusión del zinc (419.5 °C) es uno de los mayores desafíos del mecanizado. Durante el corte, el calor generado puede ablandar el material, lo que hace que se vuelva gomoso y se adhiera a la herramienta de corte. Esto provoca desgaste de la herramienta, menor precisión y problemas de acabado de la superficie.
Fragilidad
El zinc puro es frágil, pero se sabe que la mayoría de sus aleaciones tienen una naturaleza dúctil. En aleaciones con mayor contenido de aluminio, la fragilidad puede reaparecer, especialmente en formas fundidas, lo que provoca astillado o agrietamiento durante el mecanizado.
Desafíos de seguridad
El polvo de zinc que se produce durante el mecanizado es inflamable y puede provocar irritación respiratoria si se inhala. Además, cuando el zinc se sobrecalienta, puede oxidarse y formar óxido de zinc. La inhalación de vapores de óxido de zinc puede provocar una afección conocida como fiebre por vapores metálicos.
Mejores prácticas para el mecanizado de zinc
Teniendo en cuenta las propiedades y los desafíos asociados con el mecanizado de zinc, hemos compilado una lista de prácticas para ayudarlo a navegar por este proceso de manera eficiente.
Opciones de calificación
La elección correcta de la aleación es la clave. Los expertos prefieren el Zamak 3 y el Zamak 5 para fundición y mecanizado debido a su facilidad de manipulación y excelente estabilidad dimensional.
Herramientas de corte y parámetros
El zinc se suele comparar con el aluminio 6061 como referencia para los parámetros de mecanizado. Para fresar zinc, el fresado periférico con una fresa HSS estándar es eficaz. Las velocidades de corte recomendadas son aproximadamente el 50 % de las del aluminio, con velocidades de avance del 93 % de las velocidades típicas del aluminio.
Al ranurar con una fresa HSS, reduzca la velocidad al 68 % de la velocidad del aluminio y utilice velocidades de avance del 34 % de la velocidad típica del aluminio.
Elección de refrigerantes
El bajo punto de fusión del zinc requiere una refrigeración eficaz para evitar el sobrecalentamiento y la deformación. Se pueden utilizar refrigerantes solubles y a base de agua. Los refrigerantes a base de agua son especialmente eficaces, ya que proporcionan una excelente gestión térmica.
Equipo de seguridad
Debido al polvo y los vapores de zinc, es necesario utilizar un equipo de protección personal (EPP) adecuado, que incluya guantes, gafas protectoras y mascarillas respiratorias. El taller debe tener una ventilación adecuada para evitar la inhalación de vapores de óxido de zinc.
Opciones de acabado de superficies para zinc
El zinc puede ser resistente a la corrosión, pero a menudo es necesario un acabado superficial adicional para mejorar su apariencia, aumentar la durabilidad o prepararlo para aplicaciones específicas.
Pintura
La pintura consiste en dar color a una superficie. Proporciona una protección adicional contra la corrosión y permite una personalización estética. Esta práctica se utiliza en elementos arquitectónicos, bienes de consumo y piezas de automóviles.
galvanoplastia
La galvanoplastia consiste en depositar una fina capa de otro metal (como níquel, cromo u oro) sobre la superficie del zinc mediante una corriente eléctrica. El componente de zinc se sumerge en una solución que contiene iones metálicos, que se unen al zinc durante el proceso.
La galvanoplastia permite comprobar la dureza de la superficie, la resistencia al desgaste y la conductividad eléctrica. Al igual que otras opciones de acabado, se utiliza para acabados decorativos en componentes electrónicos, automotrices e industriales.
Recubrimiento de conversión de cromato
El recubrimiento de conversión de cromato (alodina) se realiza sumergiendo los componentes de zinc en un baño químico que forma una capa de conversión sobre la superficie. El recubrimiento tiene dos propósitos: inhibe la corrosión y sirve como imprimación para la adhesión de pinturas.
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