Zamak 5 pertenece a la categoría de aleaciones de zinc. Zamak 5 es una aleación de zinc con 3,5-4,3% de aluminio, 0,03-0,08% de magnesio y 0,75-1,25% de cobre. Tiene una resistencia a la tracción de 330 MPa, una densidad de 6,7 g/cm³ y un punto de fusión de 380-385°C. Se utiliza para la fundición a presión de piezas de alta resistencia en la industria automovilística, aeroespacial y de bienes de consumo.

Conozca en este artículo su proceso de fundición, sus propiedades físicas, mecánicas y químicas, así como sus principales ventajas.

Composición y propiedades del zamak 5

Composición química del Zamak 5

Zamak 5 es una aleación a base de zinc compuesta por cuatro elementos. Esto es, zinc, aluminio, cobre y magnesio. Estos elementos aportan cambios significativos en el papel de su rendimiento.

Zinc (96-98%):

El zinc es la base de la aleación Zamak cinco. Va bien con las técnicas de fundición a presión debido a sus bajos puntos de fusión. Elija zinc con una pureza del 99,99%. Esto se debe a que las impurezas de las aleaciones afectan a las propiedades mecánicas de las piezas.

Por ejemplo, el plomo (superior a 0,003%) o el cadmio (superior a 0,002%) pueden debilitar o agrietar las piezas. Además, el zinc en estado puro resiste bien la corrosión.

Aluminio (3,5-4,3%):

La contribución del aluminio en el Zamak 5 es reforzarlo refinando su microestructura. Durante la solidificación, el aluminio forma fases intermetálicas. Como resultado, refina la estructura y la resistencia.

Por ejemplo, en la imagen dada, la solución sólida muestra que la parte rica en zinc se solidifica a 381°C. Mientras tanto, la fase rica en Al se forma al alcanzar los 277°C.

La fase dicta a propósito regiones duras y dúctiles. Esto se debe a que la adición de aluminio por debajo de 3,5% provoca grietas, o cuando se supera 4,5%, aumenta la fragilidad y es más probable que se produzcan fracturas.

Magnesio (0,03-0,08%):

El contenido en magnesio de Zamak cinco bloquea las impurezas en los límites de grano. Por eso ha llegado a ser capaz de evitar corrosión intergranular. Además, su adición hace que la fluidez de la aleación sea mucho mejor, llenando el molde uniformemente durante la colada.

Las cantidades excesivas de magnesio no son buenas para la fundición a presión en cámara caliente (a 385°C). Debido a su oxidación, se producen manchas oscuras en las superficies. De alguna manera necesita un control muy estricto durante la operación.

Cobre (0,75-1,25%):

El cobre de la aleación Zamak 5 refuerza su capacidad. Pueden soportar altas temperaturas. Concretamente, cuando ronda los 150°C. La estructura de la aleación se estabiliza. Eso, por lo tanto, aumenta su resistencia a la fluencia en comparación con el zinc sin cobre.

El cobre también contribuye a mantener las propiedades mecánicas de la aleación. Ralentiza su envejecimiento, durando más de 10 años.

Además, el uso excesivo de cobre por encima de 1,25% provoca fragilidad, y la cantidad reducida causa elongación hasta 30% a la inversa.

Propiedades físicas del Zamak 5

Densidad:

La resistencia a la tracción del Zamak 5 es de 6,7 g/cm³. Su densidad influye en su peso, por lo que es una opción 15% más ligera que el acero (7,85 g/cm³). En comparación con la aleación de aluminio (2,7 g/cm³), es, sin embargo, 60% más pesado.

Punto de fusión:

La aleación Zamak 5 contiene básicamente puntos de fusión más bajos que oscilan entre 380°C y 385°C. Así que, como resultado, también consumen 25% menos energía que las de aluminio.

Además, durante el proceso de fundición, el contenido de Zamak 5 se solidifica muy rápidamente en 0,8 segundos. Esto ayuda a completar un ciclo en unos 20 segundos.

Resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento:

El Zamak 5 presenta una resistencia a la tracción de 330 Mpa. Además, tiene un límite elástico de 220 mpa. Sin embargo, la aleación puede estirarse hasta 7-10% antes de romperse.

Además, la resistencia a la tracción disminuye a temperaturas de 150°C o superiores. Esto se debe a su reblandecimiento térmico o a cambios microestructurales.

La curva tensión-deformación de la imagen muestra regiones elásticas lineales. Es decir, alrededor de 220 MPa. También le sigue la deformación plástica.

El aumento de la resistencia a la tracción en torno a 15% se debe al menor tamaño de grano (0,02 mm). Bloquea el movimiento de dislocación.

Propiedades mecánicas del Zamak 5

Dureza:

La calidad Zamak 5 tiene 91 hb (dureza Brinell). Presionar una bola de acero de 10 mm con una fuerza de 295 N ayuda a obtener esta medida. Este proceso dura 15 segundos y deja una abolladura de 3,2 mm.

La dureza caracteriza la superficie para evitar arañazos. Esto hace que la aleación adecuada para artículos como manijas decorativas o de la puerta.

Resistencia al impacto:

Resistencia al impacto Charpy del grado Zamak 5. Puede ser de 53 J a 20 Sin embargo, desciende a 35 J cuando la ductilidad se reduce a -20°C.

La tenacidad de la calidad es importante cuando hay que fabricar piezas expuestas a vibraciones.

Resistencia a la fatiga:

Puede soportar tensiones cíclicas de hasta 100 Mpa con Zamak 5 para completar 1 millón de ciclos. Sin embargo, el resultado de una superficie rugosa (Ra > 1,6 µm) o bordes afilados afecta al límite y lo lleva a 70 Mpa. Compitiendo contra la vibración constante, zamak5 se adapta a los equipos de lavadoras.

Ventajas de la aleación Zamak 5

Elevada relación resistencia/peso

La relación resistencia-peso de una aleación de zinc y aluminio, Zamak 5, es de 49 Mpa. Tiene buena resistencia a la tracción y densidad. Es mucho mayor (30%) que el grado A380 de aluminio y alrededor de 50% más ligero que el cobre C93200.

Además, la resistencia al impacto de la aleación Zamak 5, 53 J, supera a la del aluminio A380 (40 J) y ZA-12 (45 J). Esta es la razón de la idoneidad de este grado en piezas más ligeras y de alta resistencia. Por ejemplo, carcasas de taladros y pedales de bicicleta.

Buena resistencia a la corrosión

La exposición a la humedad (85% HR) o a ambientes salinos puede provocar la oxidación de las piezas. Para este caso, las composiciones químicas (0,08% magnesio) evitan la oxidación.

Este metal sobrevive a pruebas de niebla salina durante unas 500 horas y, sorprendentemente, muestra posibilidades de erosión superficial inferiores a 0,1 mm.

Este tipo de calidades suele funcionar bien para resistir la corrosión en herrajes marinos. Por ejemplo, puede detener la corrosión sin revestimientos en piezas como cornamusas de barco y bisagras de cubierta.

Excelente moldeabilidad

Zamak 5 llena el molde con fluidez 95%. Ofrece una excelente colabilidad, al ser una aleación que crea formas intrincadas. Por ejemplo, puede diseñar engranajes de reloj añadiendo dientes de 0,5 mm o una bisagra de ordenador portátil.

Las piezas de fundición tienen paredes muy gruesas, por lo que tardan menos en enfriarse. Eso también reduce los costes de producción hasta 40%, en contraste con el latón mecanizado por CNC.

Alta ductilidad

Sin romperse, la aleación Zamak 5 es estirable, en torno a 7-10%. Su gran ductilidad permite el conformado en frío. Esto es necesario para los codos de fontanería o los conectores eléctricos para evitar grietas. Este tipo de maquinabilidad ayuda en las operaciones secundarias (roscado o taladrado).

Aplicaciones de Zamak 5

Industria del automóvil

La aleación Zamak 5 fabrica piezas para automóviles. Eso incluye inyectores, carcasas de sensores y soportes de transmisión.

Proporciona estabilidad dimensional (tolerancia) de hasta ±0,05 mm en piezas como los soportes de motor. Para que encajen perfectamente, compitiendo contra las más altas vibraciones.

Industria aeroespacial

Debido a los atributos mecánicos del Zamak 5, los fabricantes fabrican piezas no críticas como los biseles de las luces de cabina o las lamas de las salidas de aire. Sin embargo, limita su uso por debajo de 150 °C de temperatura.

Industria de la construcción

Los sectores de la construcción utilizan Zamak 5 para fabricar manillas de puertas, cerraduras de ventanas o incluso soportes para tejados. Se benefician de su aspecto fino y pulido.

Las huellas dactilares y el deslustre pueden dañar el aspecto de los tiradores de los grifos, y por eso es necesario aplicar recubrimientos cromados.

Industria de bienes de consumo

Zamak 5 es un grado de alta resistencia. Puede dar forma a soportes de objetivos de cámaras, mezcladores, bases y deslizadores de cremalleras. Además, tiene buena soldabilidad.

Esto significa que los tipos láser pueden trabajar en componentes como las costuras de los marcos de los smartphones a 200 mm/min. Esa es la razón de su reducido coste de montaje.

Diferencia entre Zamak 5 y Zamak 3

1. Comparación de la composición química:

La principal diferencia es que el Zamak 5 contiene cobre. Por eso aumenta la resistencia a las altas temperaturas.

Por su parte, el Zamak 3 tiene muy poco cobre. Sin embargo, es para mejorar la colabilidad y la resistencia a la corrosión en ambientes como el húmedo.

2. Comparación de la composición mecánica:

El Zamak 5 tiene una mayor resistencia y dureza. Por lo que van bien para fabricar piezas portantes.

Por el contrario, la aleación de Zamak 3 presenta una mayor ductilidad. Soporta dobleces complejos y difíciles.

Comparación de aplicaciones

El zamak es adecuado para piezas en las que es necesaria la estabilidad dimensional. Por ejemplo, soportes de motores de automoción y cuerpos de válvulas industriales.

Aleación de fundición a presión de bajo coste, Zamak Tres fabrica piezas de superficie lisa. Como juguetes o bases de lámparas decorativas.

Factores de selección:

• Resistencia frente a coste: El Zamak es unos 12% más caro que el Zamak 3. Sin embargo, dura hasta 50% en entornos difíciles.
• Resistencia a la corrosión: El zamak 3 ofrece una mayor resistencia a la corrosión y es ideal para griferías costeras. Por su parte, el zamak 5 ofrece una buena resistencia al desgaste en piezas como engranajes mecanizados.
• Tipo de carga: La presencia de una mayor dureza en Zamak 5 le permite competir con cargas dinámicas (por ejemplo, engranajes, componentes de bombas). Zamak 3 funciona bien para elementos estáticos como embellecedores de decoración.
• Acabado superficial: El zamak 3 ofrece un acabado muy atractivo y pulido, que satisface las necesidades de los cierres de joyería. Mientras tanto, el zamak 5 necesita capas adicionales de revestimiento para producir un aspecto estético.
• Cumplimiento de la normativa: Zamak 5 cumple la norma ASTM B240 para automoción. Fabrica piezas resistentes al calor. Zamak 3 sigue la norma iso 301 trabajando para bienes sensibles al coste.

Proceso de fabricación del zamak 5

Proceso de fundición a presión

La fundición a presión en cámara caliente funciona bien con aleaciones de zinc-aluminio, por lo que el Zamak cinco puede fundirse en ella. Tiene puntos de fusión bajos y puede calentarse a 400 °C para obtener una fluidez óptima.

La aleación fundida se inyecta en la cavidad del molde de acero. Los fabricantes aplican entre 1000 y 3000 bares de presión. En pocos segundos adquiere forma sólida, con tolerancias muy ajustadas.

Esta técnica puede funcionar para grandes producciones, obteniendo superficies lisas (1,6 µm). También reduce las necesidades de postprocesado.

La fundición de zinc es un método de fabricación muy asequible. Por eso lo eligen la mayoría de las plataformas de producción en serie. Eso incluye los soportes de automoción o las carcasas de electrónica de consumo.

Parámetros del proceso

Los parámetros importantes son:

• Presión de inyección (700-1000 bar). Evita los defectos,
• Temperatura de la matriz (150-200°C) para evitar un enfriamiento prematuro
• Las velocidades de enfriamiento (50°C/s) admiten un tamaño de grano refinado (0,02 mm).

El ajuste de estos pasos es importante para obtener resultados reales. Aumenta las propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción.

Estos parámetros también evitan variables variantes en las piezas. Unos sistemas de refrigeración adecuados reducen los defectos internos y mejoran la resistencia a la fatiga.

Mecanizado y acabado

La calidad Zamak 5 puede mecanizarse a velocidades de corte de 150 m/min. Sus velocidades de avance fluctúan en torno a 0,1 mm/ revolución. Eso depende de la herramienta de metal duro.

Los canales de refrigeración a base de agua eliminan el calor excesivo. Esto permite un roscado o ranurado de gran precisión.

La fabricación de piezas con un acabado de alta calidad es uno de los pasos más exigentes. Después de galvanoplastia, las piezas resistirán mejor la corrosión.

En varias opciones de acabado, los fabricantes aplican revestimiento en polvo a los herrajes arquitectónicos para añadir un acabado duradero. Por su parte, las capas de pintura se adhieren perfectamente a elementos decorativos como las bases de las lámparas.

Todo lo anterior, en relación con el impacto medioambiental, es mucho más importante. Por tanto, adopte prácticas respetuosas con el medio ambiente. Por ejemplo, se pueden utilizar sistemas de circuito cerrado de agua para aplicar capas de polvo.

Conclusión:

El zamak 5 es un metal a base de zinc. Contiene muchos elementos como aluminio, magnesio y cobre. Por eso tiene una mejor relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y una excelente colabilidad. Utiliza técnicas de fundición a presión para satisfacer las demandas de producción en masa. Es rentable y supera a alternativas como el Zamak 3 o el aluminio.