La pressofusione di zinco, il processo, le applicazioni e i suggerimenti per la progettazione

Quando si tratta di produrre parti metalliche, pressofusione di zinco è un'opzione molto richiesta. Utilizza leghe diverse per realizzare pezzi complessi in zinco-metallo. Questi pezzi hanno forti proprietà meccaniche. Oltre alla resistenza, questi componenti possiedono proprietà meccaniche eccezionali. Per questo motivo sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni. In questa sede discuteremo in dettaglio di queste applicazioni. Inoltre, discuteremo in dettaglio l'intero processo, i suggerimenti per la progettazione, i vantaggi, gli svantaggi e le alternative.

Come definirebbe la pressofusione di zinco?

Si tratta di un processo di fusione di leghe metalliche. In primo luogo, la lega di zinco si fonde fino a raggiungere lo stato fuso. Successivamente, l'alta pressione spinge lo zinco fuso in una cavità dello stampo (stampo per la pressofusione di metallo). Lo zinco raggiunge quindi la forma di uno stampo. Lo zinco si raffredda e viene espulso dallo stampo. Questa tecnica è quindi più adatta alla produzione di grandi volumi di pezzi in lega di zinco media. Spesso si utilizza questo processo per produrre pezzi altamente precisi. Inoltre, è in grado di trattare diverse leghe di zinco, ad esempio Zamak (zamak 3, zamak 5) e serie ZA.

Quali sono i processi coinvolti nella pressofusione di zinco?

Ecco una descrizione dettagliata delle fasi di lavorazione dei componenti in pressofusione di zinco.

1. Progettazione e attrezzaggio

La pressofusione di zinco inizia con la fase di progettazione. Questa fase può includere la progettazione dei pezzi in lega di zinco e degli utensili. Gli ingegneri utilizzano un software intelligente, ad esempio CAD o CAM, per progettare i pezzi e gli utensili. Aggiungono tutti i piccoli dettagli ai progetti per garantire la precisione del pezzo in lega di zinco. Considerano attentamente i seguenti aspetti della progettazione dei pezzi:

• Angolo di sformo: Gli ingegneri impostano gli angoli di sformo tra 1-3 gradi. Questo aiuta a rimuovere la parte in lega di zinco dallo stampo.
• Spessore della parete: Mantengono uno spessore uniforme delle pareti. Pertanto, possono prevenire i difetti e consentire un corretto riempimento.
• Costolette e filetti: Gli ingegneri incorporano nei loro progetti nervature e filetti. Le nervature contribuiscono a rafforzare il componente in lega metallica. I filetti aiutano a evitare gli angoli vivi per prevenire le sollecitazioni.

Inoltre, nella progettazione degli utensili, gli ingegneri realizzano innanzitutto uno stampo. In genere, gli ingegneri lo costruiscono con acciai di alta qualità come H13, 8407 e 1.2344. Questo stampo è composto da due metà, ovvero lo stampo di copertura (metà di fissaggio) e lo stampo di espulsione (metà di movimento). Pertanto, abbiamo progettato correttamente lo stampo per allinearlo ai disegni CAD. Questo garantisce che il pezzo finale sarà esattamente come una matrice.

2. Fusione e iniezione

Questa fase comprende la fusione del materiale di zinco. Questa operazione viene solitamente eseguita in un forno. In questo caso, ci assicuriamo di regolare la temperatura tra i 700°F e gli 800°F (370°C e 430°C). Questo intervallo aiuta a mantenere lo zinco metallico allo stato fuso. Successivamente, lo zinco fuso può essere iniettato nella macchina di pressofusione. Questa macchina comprende un punzone, una cavità dello stampo e una camera di raffreddamento. Dopo aver iniettato la lega fusa nella macchina, il punzone applica un'alta pressione, forzandola nella cavità dello stampo. A questo punto lo zinco fuso assume la forma dello stampo e raggiunge tutte le sue dimensioni.

3. Raffreddamento e solidificazione

Dopo il processo di iniezione, lo zinco fuso viene raffreddato dal sistema di raffreddamento. Lo stampo in acciaio inizia a raffreddare rapidamente lo zinco fuso. Ma questo raffreddamento ha dei limiti. Per questo motivo, di solito viene fissato tramite i canali di raffreddamento. Il refrigerante, o l'acqua, può passare attraverso questi canali. Essi contribuiscono a raffreddare lo zinco. Dopo il raffreddamento, lo zinco inizia a solidificarsi. In questa fase, assume le dimensioni dello stampo. Inoltre, un raffreddamento rapido consente di ottenere strutture a grana fine e ad alta resistenza. Inoltre, il tempo di raffreddamento dipende dalle dimensioni del pezzo e dalla sua complessità. I progetti più semplici si raffreddano prima.

4. Espulsione e rifilatura

La fase finale del processo di pressofusione di zinco è l'espulsione e la rifilatura del pezzo di zinco. Dopo la solidificazione, lo stampo si apre. I perni di espulsione iniziano a spingere il pezzo fuori dallo stampo. Questo stampo è stato progettato in modo intelligente. Può uscire facilmente dalla cavità dello stampo senza causare alcun danno. Inoltre, se c'è del materiale in eccesso, cioè la bava, si attacca ai bordi del pezzo di zinco. È importante rimuoverlo. Il processo di rifilatura consente di raggiungere questo obiettivo. Questo processo può utilizzare diverse operazioni meccaniche, come il taglio, la rettifica o la limatura. Tutti questi processi portano alla produzione di pezzi fini.

5. Processi secondari

Alcuni pezzi sono finiti dopo la rifilatura. Ma alcuni di essi necessitano di ulteriori lavorazioni. Possono ottenere un aspetto migliore e dimensioni specifiche. Ad esempio, la foratura, la filettatura o la rifinitura delle superfici. Se alcuni pezzi hanno bisogno di un aspetto migliore e di proprietà aggiuntive come la resistenza alla corrosione e il funzionamento, possono essere sottoposti al processo di verniciatura. Inoltre, alcuni componenti in zinco possono richiedere una finitura duratura. Se sono in grado di tollerare condizioni ambientali difficili, possono essere sottoposti a un processo di verniciatura a polvere.

Leghe di zinco comunemente utilizzate per la pressofusione

Ecco le diverse leghe di zinco. Hanno varie applicazioni in diversi campi. Vediamo in dettaglio le loro proprietà, la composizione e le applicazioni.

Lega di Zn	Composizione	Proprietà	Applicazioni tipiche
Zamak 3	Zn 96%, Al 4%, Mg 0,03%	Buon equilibrio tra resistenza, duttilità e colabilità	Parti automobilistiche, ferramenta, alloggiamenti elettrici
Zamak 5	Zn 95%, Al 4%, Cu 1%	Maggiore resistenza e durezza, buona resistenza al creep	Ingranaggi, leve, piccoli componenti meccanici
Zamak 7	Zn 99,99%, Al 0,05%, Mg 0,01%	Duttilità e fluidità superiori, elevata purezza	Connettori elettronici, componenti di precisione
Zamak 2	Zn 94%, Al 4%, Cu 3%	Resistenza e durezza più elevate tra le leghe di zama	Parti meccaniche e strumenti per impieghi gravosi
ZA-8	Zn 92%, Al 8%, Cu 1%	Elevata resistenza e durezza, buone proprietà di supporto	Cuscinetti, boccole, parti di piccole macchine
ZA-12	Zn 88%, Al 12%, Cu 1%	Elevata resistenza, durezza, buona colabilità	Parti strutturali, componenti ad alto carico
ZA-27	Zn 73%, Al 27%, Cu 2%	Massima resistenza e durezza, minore densità	Applicazioni per impieghi gravosi, parti di macchinari di grandi dimensioni

 

Suggerimenti fondamentali per la progettazione della pressofusione di zinco

Ecco alcuni suggerimenti importanti che possono essere utilizzati per rendere la pressofusione di zinco più efficace ed efficiente.

Aspetto progettuale	Suggerimenti fondamentali	Disegni semplificati
Angoli di sformo	Incorporare angoli di sformo (in genere 1-3 gradi).
Spessore della parete	Mantenere uno spessore uniforme delle pareti (0,040-0,120 pollici per lo zinco).
Costole	Aggiungere nervature per rafforzare le aree senza aumentare lo spessore complessivo.
Filetti	Utilizzare filetti anziché angoli vivi (raggio di 0,020 pollici o più).
Sottotagli	Ridurre al minimo i sottosquadri o utilizzare anime a scorrimento, se necessario.
I capi	Progettare bocche con altezza e diametro adeguati (rapporto 1:1 - 3:1).
Fori e fessure	Progettare con dimensioni e spaziature coerenti (diametro minimo di 0,040 pollici).
Texturing	Aggiungete texture alle superfici piane per migliorare l'estetica.
Tolleranze	Utilizzare tolleranze realistiche (da ±0,002 a ±0,005 pollici).
Linea di separazione	Posizionare la linea di separazione in modo strategico.

Applicazioni della pressofusione di zinco

Come altri processi, anche la pressofusione di zinco è ampiamente utilizzata in diversi settori industriali. Vediamo nel dettaglio le sue applicazioni.

 

1. Industria automobilistica

La pressofusione di zinco ha molte applicazioni nel settore automobilistico. Viene utilizzata per realizzare parti precise e durevoli. Tra questi vi sono i carburatori. Questi carburatori richiedono una precisione dimensionale e una finitura superficiale elevate. La pressofusione di zinco è l'opzione migliore da scegliere. Inoltre, alcune parti dei freni necessitano di elevata resistenza e affidabilità. In questo caso, quindi, la pressofusione di zinco è una buona opzione. Inoltre, la pressofusione di zinco ha molte applicazioni per realizzare parti in grado di gestire le sollecitazioni e l'usura.

2. Industria elettronica

La pressofusione di zinco ha trovato applicazione nell'industria elettronica. Consente di realizzare pezzi complessi e dettagliati. Questi pezzi presentano eccellenti proprietà di conduzione e schermatura elettrica. Inoltre, le pressofusioni di zinco sono più leggere. Pertanto, garantiscono resistenza e durata. Inoltre, i connettori elettrici richiedono precisione e forme coerenti. In questo caso, le pressofusioni di zinco si adattano molto bene. Inoltre, aiutano a dissipare il calore dai componenti elettronici. Nel complesso, aumenta le prestazioni e la longevità del componente.

3. Beni di consumo

In questo settore, la pressofusione di zinco è una soluzione relativamente economica. Può aggiungere estetica ai pezzi funzionali. Inoltre, è abbastanza resistente e facile da usare. Pertanto, è ampiamente utilizzata per la produzione di grandi quantità con forme e dimensioni personalizzate. Viene utilizzato per realizzare diversi prodotti. Di solito si tratta di valigie, porte ed elettrodomestici. Questo grazie alla loro resistenza e alla finitura estetica.

4. Attrezzature industriali

Oltre ad altri settori, la pressofusione di zinco ha molte applicazioni in ambito industriale. Viene utilizzata per realizzare diversi componenti. Questi ultimi necessitano generalmente di alta precisione e resistenza. Inoltre, hanno un'elevata resistenza alle condizioni ambientali più difficili. L'esempio migliore è quello dei componenti delle pompe. Le pressofusioni di zinco contribuiscono alla realizzazione di questi componenti. Di solito si tratta di alloggiamenti e giranti. Inoltre, questo processo è ampiamente utilizzato anche per la produzione di valvole, macchinari e attrezzature.

Quali sono i vantaggi della pressofusione di zinco?

Come altri metodi, anche la pressofusione di zinco offre diversi vantaggi. Discutiamone in dettaglio.

1. La precisione

Questa tecnica offre un'elevata precisione dimensionale. È in grado di produrre dettagli complessi. Inoltre, la pressofusione di zinco è ideale per la produzione di pezzi che richiedono tolleranze strette. La sua stessa precisione dimostra che il prodotto finale sarà sicuramente conforme alle specifiche di progetto. Contribuisce a ridurre i lunghi processi di post-casting e di lavorazione. Inoltre, riduce al minimo la necessità di finitura.

2. Forza e durata

La pressofusione di zinco consente di utilizzare varie leghe. Queste leghe richiedono eccellenti proprietà meccaniche. Possono includere una buona resistenza agli urti e alla trazione. Inoltre, rendono i pezzi pressofusi in zinco robusti e durevoli. In questo modo, il pezzo diventa più capace di sopportare sollecitazioni meccaniche e usura significative. Per questo motivo, la pressofusione di zinco è ampiamente utilizzata nelle applicazioni automobilistiche e industriali.

3. Finitura della superficie

La pressofusione di zinco consente di realizzare pezzi con superfici lisce. Pertanto, è molto facile applicare la placcatura e la finitura. Inoltre, ha una qualità superficiale intrinseca. Pertanto, consente diversi processi successivi alla fusione. Questi possono includere la verniciatura, il rivestimento a polvere e la galvanoplastica. Le pressofusioni di zinco garantiscono quindi estetica e resistenza alla corrosione. Oltre a questo, produce anche prodotti finali altamente precisi.

4. Efficienza

La pressofusione di zinco è un metodo efficiente e affidabile per produrre parti metalliche. Ha tassi di produzione elevati e richiede una lavorazione minima. Inoltre, può produrre grandi quantità. È quindi adatta alla produzione di grandi volumi. In questo modo, si riducono i tempi e i costi di produzione.

5. Economicamente vantaggioso

Questa tecnica è molto economica rispetto ad altri metodi di pressofusione. Si ottiene una finitura liscia. Non sono quindi necessarie operazioni secondarie. Tuttavia, il costo iniziale della pressofusione di zinco è piuttosto elevato, vale a dire il costo di progettazione degli utensili. Ma quando si tratta di produzione in serie, il costo diminuisce e dà risultati costanti.

Quali sono gli svantaggi della pressofusione di zinco?

Oltre ai vantaggi, la pressofusione di zinco presenta anche alcuni svantaggi. Discutiamone quindi in questa sede.

1. Vincoli dimensionali

La pressofusione di zinco è adatta a produzioni di piccole o medie dimensioni. Se si cerca di realizzare pezzi di grandi dimensioni, questo processo presenta delle limitazioni. Ciò accade generalmente a causa delle macchine per la pressofusione e delle dimensioni degli stampi. Pertanto, è possibile trovare altre alternative per realizzare pezzi di grandi dimensioni.

2. Costo iniziale elevato

Come abbiamo detto in precedenza, il metodo della pressofusione di zinco richiede progetti e utensili specifici. È quindi ovvio che il suo costo è superiore a quello di altre tecniche. Ciò lo rende meno utile per le piccole produzioni. Tuttavia, può essere utilizzato per produrre grandi volumi con design coerenti.

3. Conducibilità termica

Le leghe di zinco sono migliori conduttori termici rispetto ad altri metalli. Pertanto, diventa difficile gestire il calore durante il processo. Pertanto, è necessario progettare con cura lo stampo. Inoltre, è necessario aggiungere strategie di raffreddamento adeguate per evitare difetti.

Quali sono le alternative disponibili per la pressofusione di zinco?

Confrontando i vantaggi e gli svantaggi della pressofusione di zinco, possiamo provare a utilizzare diverse alternative per ottenere i pezzi desiderati. La loro spiegazione è riportata nella tabella seguente.

Alternativa	Materiale	Vantaggi	Svantaggi	Applicazioni
Pressofusione di alluminio	Leghe di alluminio	Leggero, resistente alla corrosione	Punto di fusione più alto	Parti automobilistiche, componenti aerospaziali
Pressofusione di magnesio	Leghe di magnesio	Molto leggero, buon rapporto resistenza/peso	Materiale più costoso	Elettronica di consumo, componenti automobilistici
Stampaggio a iniezione di plastica	Termoplastica	Leggero, versatile	Resistenza e durata inferiori	Beni di consumo, dispositivi medici
Colata in sabbia	Vari metalli	Ottimo per pezzi di grandi dimensioni, costi di attrezzaggio inferiori	Finitura superficiale ruvida, minore precisione	Blocchi motore, parti di macchinari di grandi dimensioni
Colata a iniezione	Vari metalli	Alta precisione, eccellente finitura superficiale	Costo elevato, tempi di produzione più lunghi	Pale di turbine, impianti medici
Metallurgia delle polveri	Metalli e leghe	Alta precisione, scarti minimi	Pezzi più piccoli, alti costi di attrezzaggio	Ingranaggi, cuscinetti, parti strutturali
Timbratura	Metalli	Produzione ad alta velocità e a basso costo	Forme piatte o semplici, alto costo iniziale di attrezzaggio	Pannelli per autoveicoli, componenti elettronici
Forgiatura	Metalli	Alta resistenza, eccellente durata	Forme più semplici, maggiore spreco di materiale	Componenti automobilistici e aerospaziali

Conclusione

In conclusione, la pressofusione di zinco è una tecnica intelligente per la produzione di parti metalliche. Ha molte applicazioni in diversi settori. In questo caso, lo zinco metallico diventa fuso e viene iniettato in un forno. Successivamente, viene sottoposto ad alta pressione e inserito nella cavità dello stampo. Quindi inizia a prendere la forma dello stampo e viene lasciato raffreddare. Dopo la solidificazione, il pezzo di zinco viene espulso dalla cavità dello stampo e si controlla se necessita di rifilatura o finitura superficiale. Si tratta quindi di una fase piuttosto semplice. Questo procedimento è utilizzato in modo significativo per realizzare piccoli pezzi e per soddisfare grandi produzioni. Pertanto, è ampiamente utilizzato in molti settori industriali.

Domande frequenti

Q1. Come si può confrontare la pressofusione di zinco con quella di alluminio?

Beh, entrambi pressofusione di zinco I componenti di pressofusione di zinco e alluminio iniziano con la fusione del metallo, che poi raggiunge la forma dello stampo. Ma le pressofusioni di zinco hanno precisione e finitura superficiale. D'altra parte, le pressofusioni di alluminio sono utili per pezzi più leggeri con una buona resistenza alla corrosione.

Q2. Potete riciclare le parti in zinco pressofuso?

Assolutamente sì, i componenti in zinco pressofuso sono conduttori termici. Pertanto, possono facilmente fondere a determinate temperature. Pertanto, sono completamente riciclabili e molto utili per l'ambiente.

Q3. Quali sono le tecniche di post-lavorazione generalmente utilizzate per la realizzazione di pezzi pressofusi in zinco?

Sono molteplici. Le tecniche di post-trattamento più comuni sono la lavorazione, la placcatura, la verniciatura e il rivestimento a polvere.

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