O zinco é um dos metais mais versáteis na indústria de manufatura. Você frequentemente o encontrará servindo como um revestimento protetor em aço e outros metais, graças à sua habilidade natural de combater a ferrugem.
Geralmente, ligas de zinco são moldadas usando fundição sob pressão para criar peças. No entanto, a usinagem ainda é essencial para peças de precisão e para criar geometrias intrincadas que a fundição sozinha não pode fornecer.
Este artigo explicará as propriedades do zinco, seu desempenho durante a usinagem, as melhores ligas para o trabalho e as melhores práticas na usinagem de zinco.
Uma Visão Geral das Propriedades do Zinco
O zinco é um metal de transição com número atômico 30. Possui coloração branco-azulada e densidade moderada (7.14 g/cm³), o que o coloca entre metais como o alumínio e o aço.
O zinco puro é quebradiço à temperatura ambiente , mas torna-se dúctil a temperaturas ligeiramente mais elevadas, por volta de 120 °C. Também possui um baixo ponto de fusão (419.5 °C), o que facilita a sua fundição.
Algumas propriedades que fazem do zinco uma escolha industrial:
Resistência à corrosão
O zinco forma uma camada protetora de óxido (chamada pátina) que protege o metal subjacente da ferrugem. Esta também é uma razão pela qual ele é usado para galvanizar metais ferrosos como o aço, que são mais suscetíveis à corrosão.
Acessibilidade
O zinco é mais barato do que muitos outros metais comuns, como alumínio, aço e cobre. Esse custo menor o torna uma escolha atraente para aplicações de produtos.
Propriedades da liga
O zinco naturalmente traz grandes propriedades à mesa, e é por isso que é um elemento de liga comum. Por exemplo, adicionar zinco a ligas de alumínio ajuda a melhorar a resistência e o tamanho do grão. Em alguns casos, também melhora a resistência ao calor da liga.
Usinagem de Zinco: Processos e Aplicação
O zinco, devido ao seu baixo ponto de fusão e fluidez, passa principalmente por fundição sob pressão para fazer peças. No entanto, a usinagem é frequentemente necessária para atingir tolerâncias mais apertadas em produtos fundidos, refinar características ou criar geometrias intrincadas a partir de lingotes de zinco.
Moagem de zinco
Fresamento é um processo de usinagem versátil que remove material de peças de zinco alimentando um bloco de metal em uma fresa rotativa.
A fresagem de zinco é usada para produzir suportes, invólucros e alojamentos que exigem superfícies planas ou ranhuras precisas. Também é usada para preparar peças para acabamento de superfície ou montagem.
Torneamento de zinco
O torneamento envolve girar uma peça de zinco em um torno enquanto uma ferramenta de corte remove material para moldar a peça. Este método é usado para criar componentes cilíndricos ou cônicos (buchas, espaçadores, eixos) e refinar diâmetros.
Melhores ligas de zinco para usinagem
O zinco puro é usado principalmente em galvanização e aplicações que exigem alta condutividade e é menos comum para usinagem. No entanto, ligas de zinco oferecem um equilíbrio de força, resistência à corrosão e usinabilidade, o que as torna ideais para fabricação de precisão.
Algumas ligas de zinco comercialmente conhecidas são:
Série Zamak
A família Zamak é uma das famílias comercialmente conhecidas de ligas de zinco. Entre elas, dois graus são muito comuns:
- Zamac 3 é o grau padrão, com 96% de zinco puro e 4% de alumínio, tendo excelente estabilidade dimensional e resistência à corrosão. É altamente fundível, considerando a baixa temperatura de fusão; portanto, uma escolha comum em ambientes industriais.
- Zamac 5 tem uma composição similar, com 1% de cobre adicionado. Isso adiciona mais resistência e dureza, mas a ductilidade é comprometida. Ainda assim, oferece ótima usinabilidade e fundibilidade.
Tombak
Tombak é uma liga semelhante ao latão com 5–20% de teor de zinco. É valorizado por sua maleabilidade, resistência à corrosão e aparência brilhante (a cor está sujeita a elementos de liga). É comum para aplicações estéticas, incluindo medalhas, botões e peças ornamentais.
EZAC
EZAC é uma liga de zinco de alto desempenho com alumínio e cobre. Ela fornece resistência, dureza e fluência excepcionais. É mais adequada para fundição sob pressão em componentes industriais sujeitos a alto estresse.
ZA27
É uma das ligas de zinco mais fortes, graças a um maior teor de alumínio (28%). Devido à sua natureza leve e boas propriedades de fluência, é adequada para aplicações pesadas, como componentes automotivos e peças estruturais.
Desafios de usinagem com zinco
A maciez do zinco pode sugerir que ele é fácil de usinar. Isso é verdade até certo ponto, mas há outro conjunto de desafios únicos que vêm com a usinagem do zinco.
Natureza gomosa
O baixo ponto de fusão do zinco (419.5 °C) é um dos maiores desafios da usinagem. Durante o corte, o calor gerado pode amolecer o material, fazendo com que ele fique pegajoso e grude na ferramenta de corte. Isso leva ao desgaste da ferramenta, precisão reduzida e problemas de acabamento da superfície.
Fragilidade
O zinco puro é quebradiço, mas a maioria de suas ligas é conhecida por ter uma natureza dúctil. Em ligas com maior teor de alumínio, a fragilidade pode ressurgir, especialmente em formas fundidas, levando a lascas ou rachaduras durante a usinagem.
Desafios de segurança
O pó de zinco produzido durante a usinagem é inflamável e pode levar à irritação respiratória se inalado. Além disso, quando o zinco superaquece, ele pode oxidar, formando óxido de zinco. A inalação de vapores de óxido de zinco pode causar uma condição conhecida como febre de vapores de metal.
Melhores práticas para melhores práticas de usinagem de zinco
Considerando as propriedades e os desafios associados à usinagem de zinco, compilamos uma lista de práticas para ajudar você a navegar neste processo com eficiência.
Escolhas de notas
A escolha certa da liga é a chave. Especialistas favorecem Zamak 3 e Zamak 5 para fundição e usinagem devido à sua facilidade de manuseio e excelente estabilidade dimensional.
Ferramentas e parâmetros de corte
O zinco é frequentemente comparado ao alumínio 6061 como referência para parâmetros de usinagem. Para fresar zinco, a fresagem periférica com uma fresa de topo HSS padrão é eficaz. As velocidades de corte recomendadas são cerca de 50% daquelas para alumínio, com taxas de avanço de 93% das taxas típicas do alumínio.
Ao fazer ranhuras com uma fresa de topo HSS, reduza as velocidades para 68% das taxas do alumínio e use taxas de avanço em 34% das taxas típicas do alumínio.
Escolha de refrigerantes
O baixo ponto de fusão do zinco requer resfriamento efetivo para evitar superaquecimento e deformação. Podem ser usados refrigerantes solúveis e à base de água. Os refrigerantes à base de água são particularmente efetivos, pois fornecem excelente gerenciamento térmico.
Equipamento de segurança
Devido à poeira e aos vapores de zinco, é necessário equipamento de proteção individual (EPI) adequado – incluindo luvas, óculos de proteção e máscaras respiratórias. A oficina precisa ter ventilação adequada para evitar a inalação de vapores de óxido de zinco.
Opções de acabamento de superfície para zinco
O zinco pode ser resistente à corrosão, mas muitas vezes é necessário um acabamento superficial adicional para melhorar sua aparência, aumentar a durabilidade ou prepará-lo para aplicações específicas.
Pintura
Pintar é colorir a superfície. Ela fornece proteção adicional contra corrosão e permite personalização estética. A prática é usada para elementos arquitetônicos, bens de consumo e peças automotivas.
galvanoplastia
A galvanoplastia deposita uma fina camada de outro metal (como níquel, cromo ou ouro) na superfície do zinco usando uma corrente elétrica. O componente de zinco é imerso em uma solução contendo íons metálicos, que se ligam ao zinco durante o processo.
A galvanoplastia comprova dureza de superfície, resistência ao desgaste e condutividade elétrica. Como outras opções de acabamento, é usada para acabamentos decorativos em componentes eletrônicos, automotivos e industriais.
Revestimento de Conversão de Cromato
O revestimento de conversão de cromato (alodine) é feito pela imersão de componentes de zinco em um banho químico que forma uma camada de conversão na superfície. O revestimento serve a dois propósitos: inibe a corrosão e serve como um primer para a adesão de tintas.
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