La fundición a presión de zinc es uno de los procesos de fabricación preferidos que se emplean habitualmente para fabricar piezas metálicas de precisión de formas complejas y altas dimensiones con acabados de gran calidad. Se utiliza mucho en la industria del automóvil, la electrónica, la ferretería y los bienes de consumo. El zinc tiene unas características intrínsecas que incluyen baja temperatura de fusión, alta fluidez y resistencia a la corrosión que lo convierten en un buen material para la fabricación de componentes de precisión. No obstante, la fundición a presión de zinc exige tener muy en cuenta una serie de factores a la hora de desarrollar diseños de piezas resistentes, precisas y rentables. Este artículo tratará sobre las consideraciones necesarias para el diseño de componentes de precisión de zinc fundido a presión.

Conozca la fundición inyectada de zinc

Fundición a presión de cinc es un proceso que consiste en inyectar zinc fundido en un molde o matriz de acero a alta presión. En cuanto el metal se solidifica, se abre la matriz y se expulsa la pieza. Este proceso permite producir rápidamente formas complejas con tolerancias elevadas. Las aleaciones de zinc más comunes son Zamak 2 y Zamak 3, así como Zamak 5, que ofrecen una gran resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y facilidad de mecanizado.

La fundición a presión de zinc presenta ventajas como:

• Buen acabado superficial: Acabado liso que en muchos casos no necesita mucho tratamiento posterior.
• Geometría compleja: Tiene capacidad para crear paredes finas, nervaduras, resaltes y roscas.
• Resistencia y durabilidad mecánica y estructural: adecuados para usos mecánicos y estructurales.

Para sacarles todo el partido, es necesario que los diseñadores apliquen las mejores prácticas en el diseño de piezas.

Directrices sobre el grosor de las paredes

La gestión del espesor de las paredes es uno de los elementos más significativos del diseño de la fundición a presión de zinc. Tener el mismo grosor de pared es importante para evitar defectos de porosidad, contracción o alabeo.

Recomendaciones sobre el grosor de las paredes:

• Espesor mínimo: Piezas de precisión muy pequeñas de 0,5 - 0,7 mm.
• Espesor máximo: 6 mm para evitar la contracción.
• Uniformidad: Mantener la uniformidad en el espesor de la pared. No hacer los cambios bruscos en el espesor, ya que conduce a un enfriamiento desigual y concentraciones de tensión.
• Costillas y soportes: Las nervaduras son necesarias para reforzar las zonas delgadas en lugar de para engrosar las paredes. El grosor de las nervaduras suele ser del 40-60% del grosor de la pared.

Un grosor de pared correcto garantiza la resistencia estructural, mejora el flujo de metales y minimiza la posibilidad de defectos.

Ángulos de calado

Los ángulos de desmoldeo son pequeñas inclinaciones previstas en los lados verticales de un componente fundido a presión para facilitar la extracción del molde. Sin un ángulo de desmoldeo correcto, los componentes pueden adherirse a la matriz y provocar defectos o daños en la superficie.

Recomendaciones sobre el ángulo de desmoldeo que debe utilizarse en la fundición a presión de zinc:

• Paredes verticales: al menos 1 - 2 borradores.
• Costillas profundas o salientes: un calado de 0,5 -1, o 1, puede ser suficiente.
• Superficies con textura: El calado debe elevarse 0,5-1 o para facilitar la expulsión.

Unos ángulos de tiro adecuados minimizan el desgaste de las herramientas y mejoran la eficacia de la producción.

Salientes y orificios

Las piezas de precisión suelen tener resaltes y orificios, que pueden utilizarse para montar o sujetar o ensamblar. Su diseño también desempeña un papel importante en la calidad de la fundición.

Directrices de diseño de Boss:

• Grosor de la pared inferior: 60 - 80 por ciento del espesor nominal de la pared.
• Relación altura/diámetro: debe mantenerse en una proporción inferior a 3:1 para evitar la contracción.
• Filetes: Coloque filetes grandes (0,5 -1 mm) en la parte inferior para eliminar la concentración de tensiones.

Directrices para el diseño de agujeros:

• Diámetro mínimo del orificio: agujeros pequeños de menos de 1,5 mm: es probable que los agujeros pequeños rellenen defectos.
• Ubicación: La ubicación de los orificios no debe estar demasiado cerca de la pared o de otros salientes.
• Hilos: Deben utilizarse insertos roscados en lugar de hacer roscas finas de una sola pieza para que sean resistentes y duraderas.

El cumplimiento de estas directrices tiene una garantía de que las características funcionales se pueden hacer y fiable.

Costillas y soportes

Características estructurales Para aumentar la resistencia, la rigidez y la estabilidad dimensional de las piezas de fundición inyectada de zinc, se añaden nervaduras y soportes sin aumentar indebidamente el grosor de las paredes. Son necesarios cuando se trata de piezas precisas con paredes finas y es preciso preservar la resistencia mecánica.

Finalidad de las costillas

• Refuerza las paredes finas: Las costillas no se hacen, pero refuerzan los muros (donde se requiere resistencia).
• Minimizar la distorsión: Las nervaduras eliminan la deformación en el proceso de enfriamiento y manipulación.
• Jefes de apoyo: y puntos de montaje: Los nervios refuerzan los espacios en los que se han colocado tornillos u otros elementos de fijación.
• Mejorar la estabilidad dimensional: Las nervaduras sirven para eliminar la posibilidad de que la pieza se deforme.

Directrices para el diseño de costillas

• Altura: Las costillas serán normalmente 23 veces el grosor nominal de la pared. El relleno o la contracción pueden deberse a nervios más altos.
• Grosor: El grosor de las costillas debe ser del 40-60% del grosor de la pared próxima. Pueden producirse marcas de hundimiento Fickers en las superficies visibles debido al grosor de las nervaduras.
• Espaciado: El espacio entre las nervaduras debe ser siempre al menos 213 veces el grosor de la pared para garantizar que no se interfieran durante el llenado del molde y también para evitar defectos.
• Filetes: Deben añadirse filetes en la parte inferior de las costillas (0,5-1 mm) para mejorar el flujo de metales y reducir la concentración de tensiones y grietas.
• Draft angles: Utilizar un ligero calado (0,5 -1 ) en las costillas, para permitir su expulsión fuera del troquel.
• Costillas innecesarias: Sólo tiene nervaduras cuando son necesarias para proporcionar un soporte estructural, ya que las nervaduras adicionales pueden formar matrices más complicadas que pueden ser más caras.

Ejemplos de colocación de costillas

• Bajo paredes delgadas: El pandeo o la flexión en el proceso de solidificación pueden detenerse mediante nervaduras.
• Alrededor de los jefes: Es posible envolver un saliente con nervaduras para reforzar las características roscadas o de montaje.
• A través de superficies largas y planas: Las nervaduras ayudarán a detener el alabeo de las superficies anchas y planas y mantendrán invariable el grosor de la pared.

La fundición a presión de zinc utiliza un diseño adecuado de nervaduras y soportes que mejoran la precisión, reducen el peso y el coste del material. Se trata de atributos de diseño que tienen que ser críticos, y que deben ser duraderos, dimensionalmente precisos y sin defectos.

Esquinas y filetes

Las características de diseño de fundición inyectada de zinc piezas son las esquinas y los filetes. Determinan la resistencia de la pieza, la comodidad de fabricación y el aspecto general. Algunos de los problemas que causan los extremos afilados son los puntos de tensión, el flujo deficiente del metal y las contracciones. La calidad de la pieza, su durabilidad y la vida útil de la herramienta mejoran con los filetes, transiciones suaves y redondeadas entre las superficies.

Por qué son importantes los filetes

• Minimizar los puntos de tensión: Las esquinas internas angulosas pueden agrietarse. Los filetes redistribuyen la tensión sobre la pieza.
• Aumentar el flujo de metal: Las esquinas redondeadas permiten que el zinc fundido llene la matriz sin que haya posibilidad de que quede un vacío o una pieza incompleta.
• Reduce el problema de la contracción: El aumento y la disminución repentinos del grosor de las paredes pueden provocar un enfriamiento desigual. Para reducir las imperfecciones, los filetes hacen que las transiciones sean menos irregulares.
• Mejorar la resistencia de las piezas: Las esquinas redondeadas garantizarán que la pieza no se rompa durante la manipulación, el montaje o las operaciones diarias.

Recomendaciones en el diseño de esquinas y filetes

Esquinas interiores:

• Radio recomendado: 0,5 -1,5 del grosor de la pared.

Las radios más gordas son útiles en paredes más finas o sometidas a mayor tensión.

Esquinas exteriores:

• Radio: Se recomienda entre 0,25 y 0,5 el grosor de la pared.
• Los bordes redondeados mejoran la calidad de la superficie y disminuyen el desgaste de la matriz.
• Filetes en costillas y jefes:Los filetes deben incluirse siempre en la unión de las costillas y las paredes o salientes. Esto es para evitar marcas de hundimiento y el flujo adecuado de metal.
• Evite los bordes afilados:Las piezas agudas pueden dañar el troquel y astillarse al expulsarlas. El redondeo en los bordes también es fácil de manejar.
• Coherencia:Mantenga radios iguales en toda la pieza. Esto simplifica el diseño de la matriz y ayuda a mantener la refrigeración homogénea.

Consejos prácticos

• Realice un cambio gradual de la geometría en lugar de un cambio brusco.
• Asegúrese de que los filetes no se atascan en piezas funcionales como roscas, ranuras y superficies de contacto.
• Cuando deba tener una esquina afilada, siempre puede suavizarla con una operación de mecanizado posterior en lugar de doblarla en la fundición.
• Las piezas de fundición inyectada de zinc son más fiables, más fáciles de fabricar y, si se diseñan correctamente, las esquinas y los filetes las hacen más resistentes. 
• También minimizan los defectos, aumentan la vida útil de las matrices y mejoran la calidad general del producto terminado.

Acabados superficiales de piezas de fundición inyectada de zinc: Procedimientos

Dependiendo de las necesidades funcionales y estéticas, los objetos de fundición inyectada de zinc pueden obtener una gran variedad de acabados superficiales. Una elección adecuada de la técnica de acabado aumenta la imagen del producto, evita la corrosión de la pieza y proporciona un alto funcionamiento en los ensamblajes.
Las formas más comunes de acabado de piezas de fundición inyectada de zinc son las siguientes:

Pulido

Las piezas de fundición a presión de zinc se pulen hasta obtener una superficie lisa y brillante. Elimina pequeños defectos, mejora la superficie de aspecto y además la pieza está lista para ser recubierta o chapada. Dependiendo de la complejidad de la pieza, el pulido puede hacerse manualmente o mediante máquinas automatizadas.

Usos: Elementos decorativos, elementos visibles o elementos funcionales de precisión.

Revestimiento

El chapado es la deposición de un revestimiento metálico, por ejemplo níquel, cromo o cobre, sobre la pieza. Esto no solo mejora el aspecto, sino que también le confiere resistencia a la corrosión y protección contra el desgaste.

Puntos clave:

• El cromado se utiliza sobre todo en componentes de automoción y ferretería.
• El niquelado proporciona una superficie lisa y resistente.
• Antes del revestimiento, es necesario limpiar o pulir la superficie.

Recubrimiento en polvo

El revestimiento en polvo se utiliza para aplicar polvo seco que se cura en caliente creando una superficie duradera y dura. Ofrece un alto nivel de protección contra la corrosión, resistencia química y gama de colores. El recubrimiento en polvo es especialmente aplicable a las piezas que se enfrentan a entornos difíciles.

Aplicaciones: Ferretería de exterior, piezas de automóvil y electrónica de consumo.

Pintura

El revestimiento es también una forma económica de mejorar la estética y la resistencia a la corrosión. Las pinturas líquidas se pueden utilizar en varios colores y se pueden usar selectivamente en un solo lugar, en lugar de un revestimiento en polvo que no se puede aplicar selectivamente.

Aplicaciones: Producto de consumo decorativo o piezas en las que debe utilizarse un código de colores.

Tecnología de estampado electroquímico de superficies

El anodizado es más popular en el caso del aluminio, pero las piezas de zinc también pueden someterse a tratamientos químicos superficiales para mejorar la corrosión y la dureza de la superficie. La durabilidad y la adherencia de la pintura se mejoran con tratamientos como los acabados de conversión al cromato o la pasivación.

Texturización

El texturizado proporciona a la pieza una superficie mate o con dibujos. Esto puede ocultar pequeños defectos de fundición, minimizar el deslumbramiento y dar a las asas o carcasas un agarre superior.

Métodos:

• Chorro de arena
• Grabado químico
• Diseño y texturización de moldes.

Prácticas de acabado de superficies

• Tenga en cuenta los requisitos de acabado superficial cuando se diseñe la pieza para evitar costosas repeticiones.
• Seleccionar el método de acabado que se utilizará en función del nivel de funcionamiento, el entorno y las perspectivas.
• Utilice una combinación de acabados, cuando sea necesario, por ejemplo, el pulido y posterior chapado puede proporcionar una combinación de suavidad y resistencia a la corrosión.
• Mantenga el mismo grosor de las paredes y los filetes para que su superficie sea la misma al terminar.

Diseño para la eyección

La pieza fundida debe extraerse del molde; esto se conoce como expulsión. Un diseño inadecuado puede provocar que la pieza se pegue, se deforme o presente imperfecciones superficiales.

Diseñar de forma que pueda expulsarse fácilmente:

• Inserte suficientes ángulos de calado.
• Los rebajes profundos sólo deben realizarse con la ayuda de acciones laterales o deslizaderas durante el troquelado.
• Ubique las líneas de separación de forma que se reduzca el número de defectos.
• Haga que el grosor de las paredes sea consistente para que las retracciones no sean desiguales.
• La fase de diseño en la que se piensa en la expulsión ahorra el coste de desarrollo de las herramientas.

Evitar socavones

Las socavaduras son aquellas regiones de la geometría de la pieza que no pueden expulsarse fácilmente de la matriz. Aunque en algunos casos es inevitable, las socavaduras dificultan y encarecen el mecanizado.

Directrices:

• Rediseñar las características para suprimir los rebajes siempre que sea posible.
• En caso de que se necesiten rebajes, se pueden utilizar acciones laterales, elevadores o núcleos plegables.
• La profundidad y el área de corte deben reducirse al mínimo para minimizar la complejidad.
• Se evitan los socavados, lo que facilita el diseño del troquel y reduce los problemas en la producción.

Tolerancias

En las piezas de precisión suelen ser necesarias tolerancias dimensionales estrechas. La fundición a presión de zinc es muy precisa y hay ciertas cosas que tendría que tener en cuenta en el diseño.

Consejos de tolerancia:

• Tolerancia dimensional general:Piezas pequeñas y medianas:+-0,1-0,2mm.
• Dimensiones críticas: Sujeción después de la fundición con mecanizado.
• Reducción por encogimiento: Diseño: Dado que la contracción suele oscilar entre el 0,5% y el 1,5% en función del tamaño de la pieza, ésta debe diseñarse teniendo en cuenta este factor.

La planificación eficaz de las tolerancias sirve para garantizar que las piezas encajen y funcionen como se espera.

Contracción y control de la deformación

Cuando el zinc fundido se solidifica, se produce una contracción que da lugar a cambios dimensionales o huecos. El alabeo puede producirse cuando las paredes no son rectas o las nervaduras están mal desarrolladas.

Directrices:

• Mantener uniforme el grosor de las paredes.
• Proporcionar apoyo con la ayuda de costillas y refuerzos.
• Deben evitarse las grandes superficies planas; hay que añadir una ligera curvatura para aliviar el alabeo.
• Capas gruesas en posiciones que no son vitales.

El encogimiento y el alabeo se eliminan, lo que minimiza el rechazo y garantiza la calidad.

Selección de materiales

La selección de la aleación de zinc es importante para el rendimiento de la pieza. Aleaciones de zinc comunes:

• Zamak 2:Buena resistencia a la corrosión, alta resistencia, piezas estructurales.
• Zamak 3: Este es el más comúnmente utilizado, es una buena corrosión y buenas propiedades mecánicas.
• Zamak 5: Se aumenta la resistencia, las paredes más finas y las partes finas más pequeñas.

La elección de la aleación garantiza las mejores propiedades mecánicas y de colabilidad.

Consideraciones económicas

• El diseño influye en el coste de las piezas fundidas a presión de zinc:
• Las geometrías pueden ser complejas, lo que aumenta el coste del utillaje.
• Las grandes diferencias en el grosor de las paredes provocan defectos y desechos.
• Se necesitan más mecanismos de troquelado en los rebajes.
• Las tolerancias estrechas pueden mecanizarse de forma secundaria.

El equilibrio entre complejidad y fabricabilidad del diseño reducirá los costes, pero no la calidad.

Fundición a presión de zinc: ¿Cuál es el futuro de la fundición a presión de zinc?

El futuro de la fundición a presión de zinc parece prometedor, y se realizan procesos más precisos, más automatizados y más respetuosos con el medio ambiente. Las empresas también aspiran a fabricar componentes menos pesados, más vigorosos y más sofisticados con menos residuos de producción y consumo de energía. Los programas informáticos de diseño y los métodos de acabado de superficies también están creando calidad y eficacia gracias a las innovaciones.

¿Cuál es la estrategia futura de GC Precision Mold?

Para satisfacer las futuras demandas de la industria, GC Precision Mold se centra en la tecnología moderna, el nivel de experiencia y el uso de maquinaria moderna. Nuestra filosofía es ser innovadores, sostenibles y proporcionar piezas de mayor precisión a los mercados cambiantes.

Conclusión

La fundición inyectada de zinc es un procedimiento rápido y fiable que puede utilizarse para crear componentes de alta precisión con formas complejas, tolerancias ajustadas y acabados superficiales de gran calidad. Las estrictas políticas de diseño, como mantener constante el grosor de las paredes, incorporar calados, incluidos nervios y filetes, y maximizar el radio de las esquinas y el máximo de resaltes, harán que las piezas sean resistentes, duraderas y sin defectos. Los acabados superficiales y la expulsión también están bien planificados, lo que mejora la funcionalidad y minimiza los requisitos de postprocesado.

La cooperación con un fabricante profesional y experimentado aumenta estas ventajas. GC Precision Mold se centra en la fabricación de piezas de fundición inyectada de zinc de alta calidad y precisión para un gran número de industrias. Nuestro equipo ofrece servicios desde el diseño hasta la producción con una alta calidad y consistencia de las piezas que se diseñan estrictamente según las especificaciones. Basándose en la idea de precisión, fiabilidad y satisfacción del cliente, GC Precision Mold puede suministrar sus componentes que no sólo funcionarán perfectamente, sino que también garantizarán el éxito de su negocio de forma eficaz y segura.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fundición a presión de zinc?

La fundición a presión de zinc se utiliza en la producción de piezas específicas y elaboradas vertiendo el zinc fundido en un molde.

¿Cuál es la importancia de las directrices de diseño?

Ayudan a evitar defectos como la contracción o el alabeo, y garantizan que las piezas sean resistentes y correctas.

¿Cuáles son los acabados superficiales disponibles para las piezas de zinc?

Algunos de los acabados más comunes son el pulido, el chapado, la pintura, el recubrimiento en polvo y el texturizado.

¿Es posible utilizar piezas de fundición inyectada de zinc con roscas?

Sí, sin embargo, con roscas finas o pequeñas, los insertos roscados son más convenientes para aumentar la resistencia.

¿Por qué elegir GC Precision Mold?

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