Fundición inyectada de zinc, su proceso, aplicaciones y consejos de diseño

Cuando se trata de fabricar piezas metálicas, fundición inyectada de zinc es una opción muy demandada. Utiliza diferentes aleaciones para fabricar piezas complejas de zinc metal. Estas piezas tienen fuertes propiedades mecánicas. Además de su resistencia, estas piezas poseen unas propiedades mecánicas excepcionales. Por eso se utilizan mucho en diferentes aplicaciones. Aquí hablaremos de estas aplicaciones en detalle. Además, trataremos en detalle todo su proceso, consejos de diseño, ventajas, desventajas y alternativas.

¿Cómo definiría la fundición a presión de zinc?

Se trata de un proceso de fundición de aleaciones metálicas. En primer lugar, la aleación de zinc se funde. A continuación, una alta presión introduce el zinc fundido en una cavidad (molde de fundición a presión de metal). A continuación, el zinc adquiere la forma de una matriz. A continuación, el zinc se enfría y se expulsa de la matriz. Por lo tanto, esta técnica es la más adecuada para fabricar grandes volúmenes de piezas de aleaciones medias de zinc. A menudo se utiliza este proceso para producir piezas de gran precisión. Además, puede tratar diferentes aleaciones de zinc, como Zamak (zamak 3, zamak 5) y la serie ZA.

¿Cuáles son los procesos que intervienen en el troquelado del zinc?

A continuación se describen detalladamente las etapas de la fundición a presión de componentes de zinc.

1. Diseño y utillaje

La fundición a presión de zinc comienza con la fase de diseño. Esta fase puede incluir el diseño de la pieza de aleación de zinc y el diseño de las herramientas. Los ingenieros utilizan software inteligente, es decir, CAD o CAM, para diseñar las piezas y las herramientas. Añaden todos los pequeños detalles a los diseños para garantizar la precisión de la pieza de aleación de zinc. Consideran cuidadosamente los siguientes aspectos del diseño de piezas:

• Ángulo de tiro: Los ingenieros fijan los ángulos de desmoldeo entre 1 y 3 grados. Ayuda a retirar la pieza de aleación de zinc de la matriz.
• Espesor de pared: Mantienen un espesor de pared uniforme. Así, pueden evitar defectos y permitir un llenado adecuado.
• Costillas y filetes: Los ingenieros incorporan nervios y filetes a sus diseños. Las nervaduras contribuyen a reforzar el componente de aleación metálica. Los filetes ayudan a evitar esquinas afiladas para prevenir tensiones.

Además, en el diseño de utillaje, los ingenieros fabrican primero una matriz o molde. Los ingenieros suelen construirlo con aceros de alta calidad como H13, 8407 y 1.2344. Así pues, este troquel consta de dos mitades, a saber, el troquel de la tapa (mitad de fijación) y el troquel del expulsor (mitad móvil). Por lo tanto, hemos diseñado correctamente el troquel para alinearlo con los diseños CAD. Esto garantiza que la pieza final será exactamente igual que un troquel.

2. Fusión e inyección

Este paso incluye la fusión del material de zinc. Esto suele hacerse en un horno. Aquí, nos aseguramos de ajustar la temperatura entre 370°C y 430°C (700°F y 800°F). Este rango ayuda a mantener el zinc metálico en estado fundido. A continuación, el zinc fundido se inyecta en la máquina de fundición a presión. Esta máquina consta de un punzón, una cavidad para la matriz y una cámara de refrigeración. Tras inyectar la aleación fundida en la máquina, el punzón aplica una alta presión, forzándola a entrar en la cavidad de la matriz. Entonces, el zinc fundido adopta la forma de la matriz y alcanza todas sus dimensiones.

3. Enfriamiento y solidificación

Tras el proceso de inyección, el sistema de refrigeración enfría el zinc fundido. El molde de acero empieza a enfriar rápidamente el zinc fundido. Pero este enfriamiento tiene ciertos límites. Por eso, se suele sujetar mediante los canales de refrigeración. El refrigerante, o agua, se deja pasar a través de este canal. Ayudan a enfriar el zinc. Tras el enfriamiento, el zinc empieza a solidificarse. En esta fase, adquiere las dimensiones del molde. Además, el enfriamiento rápido ayuda a obtener estructuras de grano fino y gran resistencia. Además, este tiempo de enfriamiento depende del tamaño de la pieza y de su complejidad. Los diseños más sencillos se enfrían antes.

4. Expulsión y recorte

El último paso del proceso de fundición a presión de zinc es la expulsión y el recorte de la pieza de zinc. Tras la solidificación, la matriz se abre. A continuación, los pasadores expulsores empiezan a empujar la pieza fuera del molde. Este molde está diseñado de forma inteligente. Puede salir fácilmente de la cavidad de la matriz sin causar ningún daño. Además, si hay un exceso de material, es decir, flash, se adhiere alrededor de los bordes de la pieza de zinc. Es importante eliminarlo. Esto se consigue mediante el proceso de recorte. Este proceso puede utilizar diferentes operaciones mecánicas, como cortar, esmerilar o limar. Todos estos procesos tienen como resultado la producción de piezas finas.

5. Procesos secundarios

Algunas piezas se finalizan tras el recorte. Pero algunas necesitan procesos adicionales. Pueden conseguir un mejor aspecto y dimensiones específicas. Por ejemplo, taladrar agujeros, roscar o refinar superficies. Mientras que algunas piezas pueden necesitar un mejor aspecto y propiedades adicionales como resistencia a la corrosión y funcionamiento, pueden someterse al proceso de pintura. Además, algunas piezas de zinc pueden necesitar un acabado duradero. Pueden tolerar condiciones ambientales duras; pueden someterse a un proceso de recubrimiento en polvo.

Aleaciones de zinc más utilizadas en la fundición a presión

He aquí las diferentes aleaciones de zinc. Tienen diversas aplicaciones en distintos campos. Analicemos en detalle sus propiedades, composición y aplicaciones.

Aleación de Zn	Composición	Propiedades	Aplicaciones típicas
Zamak 3	Zn 96%, Al 4%, Mg 0,03%	Buen equilibrio entre resistencia, ductilidad y moldeabilidad	Piezas de automóvil, ferretería, carcasas eléctricas
Zamak 5	Zn 95%, Al 4%, Cu 1%	Mayor resistencia y dureza, buena resistencia a la fluencia	Engranajes, palancas, pequeños componentes mecánicos
Zamak 7	Zn 99,99%, Al 0,05%, Mg 0,01%	Ductilidad y fluidez superiores, gran pureza	Conectores electrónicos, componentes de precisión
Zamak 2	Zn 94%, Al 4%, Cu 3%	La mayor resistencia y dureza entre las aleaciones de Zamak	Piezas mecánicas pesadas, herramientas
ZA-8	Zn 92%, Al 8%, Cu 1%	Alta resistencia y dureza, buenas propiedades portantes	Rodamientos, bujes, piezas de maquinaria pequeña
ZA-12	Zn 88%, Al 12%, Cu 1%	Alta resistencia, dureza, buena colabilidad	Piezas estructurales, componentes de alta carga
ZA-27	Zn 73%, Al 27%, Cu 2%	Mayor resistencia y dureza, menor densidad	Aplicaciones pesadas, grandes piezas de maquinaria

 

Consejos fundamentales de diseño para la fundición a presión de zinc

Estos son algunos consejos importantes que puede utilizar para que la fundición a presión de zinc sea más eficaz y eficiente.

Aspecto del diseño	Consejos fundamentales	Dibujos simplificados
Ángulos de calado	Incorpore ángulos de inclinación (normalmente de 1 a 3 grados).
Espesor de pared	Mantener un espesor de pared uniforme (0,040-0,120 pulgadas para el zinc).
Costillas	Añada nervaduras para reforzar zonas sin aumentar el grosor total.
Filetes	Utilice filetes en lugar de esquinas afiladas (radio de 0,020 pulgadas o más).
Socava	Reduzca al mínimo los destalonamientos o utilice núcleos deslizantes si es necesario.
Jefes	Diseñar los resaltes con la altura y el diámetro adecuados (relación 1:1 a 3:1).
Agujeros y ranuras	Diseño con tamaño y espaciado coherentes (diámetro mínimo de 0,040 pulgadas).
Texturización	Añada texturas a superficies planas para mejorar la estética.
Tolerancias	Utilice tolerancias realistas (de ±0,002 a ±0,005 pulgadas).
Línea de separación	Coloque la línea de separación estratégicamente.

Aplicaciones de la fundición a presión de zinc

Al igual que otros procesos, la fundición a presión de zinc también se utiliza ampliamente en diferentes industrias. Analicemos sus aplicaciones en detalle.

 

1. Industria del automóvil

La fundición a presión de zinc tiene muchas aplicaciones en el sector de la automoción. Se utiliza para fabricar piezas precisas y duraderas. Entre ellas se encuentran los carburadores. Estos carburadores necesitan una gran precisión dimensional y acabado superficial. La fundición a presión de zinc es la mejor opción. Además, algunas piezas de freno necesitan una gran resistencia y fiabilidad. En este caso, la fundición a presión de zinc es una buena opción. Además, la fundición a presión de zinc tiene muchas aplicaciones para fabricar piezas que puedan soportar la tensión y el desgaste.

2. Industria electrónica

La fundición a presión de zinc ha encontrado aplicaciones en la industria electrónica. Ayuda a fabricar piezas complejas y detalladas. Estas piezas presentan una excelente conductividad eléctrica y propiedades de apantallamiento. Además, las piezas de fundición a presión de zinc son más ligeras. Por lo tanto, proporcionan resistencia y durabilidad. Por otra parte, los conectores eléctricos exigen precisión y formas consistentes. En este caso, las piezas de fundición a presión de zinc encajan muy bien. También ayudan a disipar el calor de los componentes electrónicos. En general, aumenta el rendimiento y la longevidad del componente.

3. Bienes de consumo

En este sector, la fundición a presión de zinc es una solución relativamente rentable. Puede añadir estética a las piezas funcionales. Además, es bastante duradera y fácil de manejar. Por eso se utiliza mucho para fabricar grandes cantidades con formas y dimensiones personalizadas. Se utiliza para fabricar distintos productos. Suelen ser maletas, puertas y electrodomésticos. Se debe a su resistencia y acabado estético.

4. Equipamiento industrial

Además de otros sectores, la fundición a presión de zinc tiene muchas aplicaciones en sectores industriales. Se utiliza para fabricar diferentes componentes. Éstos suelen necesitar gran precisión y resistencia. Además, tienen una gran resistencia a las duras condiciones ambientales. El mejor ejemplo son los componentes de bombas. Las fundiciones a presión de zinc ayudan a fabricar estas piezas. Suelen ser carcasas e impulsores. Además, este proceso también se utiliza mucho para fabricar válvulas, maquinaria y equipos.

¿Cuáles son las ventajas de la fundición a presión de zinc?

Al igual que otros métodos, la fundición a presión de zinc también ofrece distintas ventajas. Analicémoslas en detalle.

1. Precisión

Esta técnica ofrece una gran precisión dimensional. Es capaz de producir detalles complejos. Además, la fundición a presión de zinc es ideal para fabricar piezas que requieren tolerancias estrechas. Su propia precisión demuestra que el producto final cumplirá sin duda las especificaciones del diseño. Ayudará a reducir los extensos procesos posteriores a la fundición y el mecanizado. Además, minimiza la necesidad de acabado.

2. Resistencia y durabilidad

La fundición a presión de zinc permite utilizar diversas aleaciones. Estas aleaciones necesitan excelentes propiedades mecánicas. Pueden incluir una buena resistencia al impacto y a la tracción. Además, esto hace que las piezas de fundición a presión de zinc sean fuertes y duraderas. Así, la pieza es más capaz de soportar tensiones mecánicas y desgastes importantes. Por eso, la fundición a presión de zinc se utiliza mucho en aplicaciones de automoción y equipos industriales.

3. Acabado superficial

La fundición a presión de zinc ayuda a fabricar piezas con superficies lisas. Por tanto, es muy fácil aplicar el chapado y el acabado. Además, tiene una calidad de superficie inherente. Por tanto, permite diferentes procesos posteriores a la fundición. Pueden incluir pintura, recubrimiento en polvo y galvanoplastia. Así, las piezas de fundición a presión de zinc garantizan el atractivo estético y la resistencia a la corrosión. Además, también produce productos finales de gran precisión.

4. Eficacia

La fundición a presión de zinc es un método eficaz y fiable de fabricar piezas metálicas. Ofrece altos índices de producción con un mecanizado mínimo. Además, puede fabricar grandes cantidades. Por tanto, son adecuadas para hacer series de producción de gran volumen. Así, disminuyen el tiempo y el coste de fabricación.

5. Rentable

Esta técnica es muy económica en comparación con otros métodos de fundición a presión. Proporciona un acabado liso. Por tanto, no hay necesidad de operaciones secundarias. Pero sí, el coste inicial de la fundición a presión de zinc es bastante elevado, es decir, el coste de diseño de las herramientas. Pero cuando se trata de producción en serie, el coste disminuye y da resultados consistentes.

¿Cuáles son los contras de la fundición a presión de zinc?

Al igual que las ventajas, la fundición a presión de zinc también tiene algunos inconvenientes. Así que vamos a discutirlos aquí.

1. Restricciones de tamaño

La fundición inyectada de zinc es adecuada para producciones pequeñas o medianas. Si se trata de fabricar piezas de gran tamaño, entonces este proceso ofrece limitaciones. Suele ocurrir debido a las máquinas de fundición a presión y al tamaño de los moldes. Por lo tanto, puede encontrar otras alternativas para fabricar piezas grandes.

2. Coste inicial elevado

Como hemos comentado antes, el método de fundición a presión de zinc necesita diseños y utillajes específicos. Por tanto, es obvio que tiene un coste más elevado que otras técnicas. Esto lo hace menos útil para pequeñas producciones. Sin embargo, puede utilizarse para fabricar grandes volúmenes de producción con diseños consistentes.

3. 3. Conductividad térmica

Las aleaciones de zinc son mejores conductores térmicos que otros metales. Por tanto, resulta difícil manejar el calor durante el proceso. Por tanto, hay que diseñar cuidadosamente el molde. Además, hay que añadir estrategias de refrigeración adecuadas para evitar cualquier defecto.

¿Cuáles son las alternativas disponibles para la fundición a presión de zinc?

Comparando las ventajas y los inconvenientes de la fundición inyectada de cinc, podemos probar a utilizar diferentes alternativas para obtener las piezas deseadas. Así, su explicación se encuentra en la siguiente tabla.

Alternativa	Material	Ventajas	Desventajas	Aplicaciones
Fundición inyectada de aluminio	Aleaciones de aluminio	Ligero, resistente a la corrosión	Punto de fusión más alto	Piezas de automóviles, componentes aeroespaciales
Fundición inyectada de magnesio	Aleaciones de magnesio	Muy ligero, buena relación resistencia-peso	Material más caro	Electrónica de consumo, componentes de automoción
Moldeo por inyección de plásticos	Termoplásticos	Ligero y versátil	Menor resistencia y durabilidad	Bienes de consumo, productos sanitarios
Fundición en arena	Metales diversos	Bueno para piezas grandes, menor coste de utillaje	Acabado superficial rugoso, menor precisión	Bloques de motor, piezas de grandes máquinas
Fundición a la cera perdida	Metales diversos	Alta precisión, excelente acabado superficial	Coste elevado, mayor tiempo de producción	Álabes de turbina, implantes médicos
Pulvimetalurgia	Metales y aleaciones	Alta precisión, mínimo desperdicio	Piezas más pequeñas, costes de utillaje elevados	Engranajes, rodamientos, piezas estructurales
Estampación	Metales	Alta velocidad de producción, bajo coste	Formas planas o simples, coste inicial de utillaje elevado	Paneles de automoción, componentes electrónicos
Forja	Metales	Alta resistencia, excelente durabilidad	Formas más sencillas, mayor desperdicio de material	Componentes aeroespaciales y de automoción

Conclusión

En conclusión, la fundición a presión de zinc es una técnica inteligente para fabricar piezas metálicas. Tiene muchas aplicaciones en muchos sectores. En ella, el metal de zinc pasa a estado fundido y se inyecta en un horno. Después, se somete a alta presión y se introduce en la cavidad de la matriz. Entonces empieza a adquirir la forma del molde y se deja enfriar. Tras la solidificación, la pieza de zinc sale de la cavidad de la matriz y se comprueba si necesita recorte o acabado superficial. Se trata, pues, de un paso bastante sencillo. Se utiliza mucho para fabricar piezas pequeñas y para grandes producciones. Por lo tanto, se utiliza ampliamente en muchas industrias.

Preguntas frecuentes

Q1. ¿Cómo se puede comparar la fundición a presión de zinc con la de aluminio?

Bueno, ambos fundición inyectada de zinc Los componentes de fundición a presión de zinc y aluminio comienzan con la fundición del metal, que luego adquiere la forma del molde. Pero las piezas fundidas a presión de zinc tienen precisión y un acabado superficial. Por otro lado, las piezas fundidas a presión de aluminio son útiles para piezas más ligeras con buena resistencia a la corrosión.

Q2. ¿Se pueden reciclar las piezas de fundición inyectada de zinc?

Absolutamente Sí, las piezas de fundición inyectada de zinc son conductores térmicos. Por tanto, pueden fundirse fácilmente a determinadas temperaturas. Por lo tanto, son totalmente reciclables y muy buenas para el medio ambiente.

Q3. ¿Qué técnicas de postprocesado se utilizan generalmente para fabricar piezas de fundición inyectada de cinc?

Existen múltiples. Así, las técnicas de postprocesado más comunes son el mecanizado, el chapado, la pintura y el recubrimiento en polvo.

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