O processo de fundição de zinco é usado para fabricar peças duráveis com exatidão. Os fabricantes derretem o zinco em sua temperatura de fusão e o colocam em moldes. O molde contém o formato do produto. Ele se enquadra em qualquer setor, como automotivo, industrial ou eletrônico. Basicamente, esse processo é ideal para obter peças altamente complexas com menos esforço.

Este artigo define o que é fundição de zinco, incluindo suas diferentes ligas e seus usos. Descubra os usos especiais, os benefícios e as desvantagens dessa técnica de fundição.

O que é fundição de zinco?

A fundição de zinco é um processo de fabricação. Ele produz peças com tolerâncias rígidas. Isso pode ser tão pequeno quanto 0,1 mm. As principais etapas são derreter o zinco e despejá-lo na matriz sob alta pressão (1.500 a 2.500 psi). Nesse ponto, o líquido é convertido em uma forma real.

Ligas de fundição de zinco

A combinação de zinco e outros metais forma ligas variantes de zinco. Elas são extremamente importantes para a fabricação de peças com formatos diferenciados que dão suporte a cada setor. A adição de outros elementos faz com que as ligas reduzam suas temperaturas de fusão (cerca de 385°C). Elas também são mais leves, com uma densidade de 6,6 g/cm³.

ZAMAK 2:

A liga Zamak 2 contém 4% de alumínio, 3% de cobre e 0,1% de magnésio. Esse composto tem uma resistência à tração de cerca de 359 MPa. As peças feitas com essa liga têm uma dureza de 91 Brinell.

É por isso que ele é adequado para peças resistentes ao desgaste, como fechaduras ou engrenagens.

Ele derrete a 385°C. Com relação ao custo, ele pode ser maior em cerca de 15%, pois há mais cobre adicionado.

ZAMAK 3:

Zamak 3 contém 96% de zinco, 4% de alumínio e 0,04% de magnésio. Por ser uma liga comum, ela oferece resistência à tração de 283 MPa e dureza Brinell de 82. Essa liga cria superfícies muito lisas com menos rugosidade (rugosidade de 1,6 µm).

Você pode moldá-los facilmente. Eles fabricam várias peças, como maçanetas de portas, conectores elétricos e bens de consumo, devido ao seu preço acessível.

ZAMAK 5:

O Zamak 5 tem cobre 1% e os elementos restantes do Zamak 3. Isso significa que a resistência à tração dessa liga atinge 328 MPA. Ela resistiu com sucesso a mais de 50.000 ciclos em engrenagens ou configurações industriais. Além disso, a liga derrete precocemente a 387°C e resiste ao efeito da corrosão melhor do que o Zamak 3.

ZA-8:

O ZA-8 inclui 8,4% de alumínio, 1% de cobre e uma pequena quantidade de magnésio (0,02%). Ele suporta temperaturas de até 120 °C. Sua resistência à tração varia de 374 MPa. Você pode usar essa liga em carcaças de motores e montagens elétricas de alta tensão ou alta temperatura.

ACuZinc5:

ACuZinc5 é uma liga que contém mais 5% de cobre e 5% de alumínio. Tem uma resistência à tração de 440 MPa. A adição de cobre aumenta sua dureza. Ela atinge cerca de 120 Brinell. Essa liga é adequada para peças que precisam de resistência ao desgaste. Por exemplo, rolamentos para serviços pesados ou hidráulicos.

EZAC (European Zinc-Aluminum-Copper):

Essa liga tem menos cobre, cerca de 0,5%, mas contém 2% de alumínio, de modo que a resistência à tração varia de 310 MPa. Você pode usá-la para peças ecologicamente corretas. Isso se deve ao fato de que ela pode sobreviver a 1.000 horas de névoa salina, porém, dependendo dos revestimentos e dos requisitos de teste. Esse teste ocorre para hardware marítimo.

ZA-12:

Há 12% de alumínio e 0,6% de cobre. Sua força de tração é de 400 MPa. A dureza Brinell varia de 110. É adequado para componentes estruturais, como os suportes em caminhões ou itens de construção.

GDSL (Guss Druck Sonderlegierung):

Trata-se de uma liga especial alemã. Há um níquel de 1,5% e o titânio tem cerca de 0,5%. Eles suportam altas temperaturas que variam de 150°C. Sensores aeroespaciais e requisitos médicos de pressão são feitos com ela para obter tolerâncias de ±0,05 mm.

O processo de fundição de zinco

Criação e projeto de moldes:

De acordo com as peças finais, os projetos moldam o molde com cavidades e usam metais de aço. A fundição precisa de temperaturas adequadas e, portanto, coloca canais de resfriamento para controlá-las.

Um fato interessante é que um molde projetado (matriz) pode suportar a produção maciça de até 500.000 peças antes de precisar de substituição.

Fusão e Moldagem por Injeção de Zinco:

Os metalúrgicos derretem as ligas de zinco em sua temperatura de fusão. Em seguida, esse líquido derretido é transferido para a matriz. Eles o despejam sob alta pressão em 0,1 segundo.

Resfriamento e solidificação:

O processo de resfriamento ajuda a reduzir a temperatura da matriz para 150 °C. Os canais de resfriamento solidificam o zinco, geralmente levando de 5 a 10 segundos. Eles também resistem a vários defeitos, como bolsas de ar.

Ejeção e acabamento:

Os pinos ejetores usam de 10 a 20 toneladas de força, o que funciona para empurrar as peças solidificadas para fora. As peças ejetadas precisam que o excesso de material seja cortado, portanto, corte bordas de até 2 mm. Além disso, é necessário aplicar revestimentos para proteger a base e obter acabamentos suaves.

Função das máquinas de fundição sob pressão de zinco:

O resultado da fundição depende inteiramente da liga e das máquinas selecionadas. As máquinas geralmente usam sistema hidráulico para lidar com a velocidade e a pressão da injeção. Em particular, as máquinas modernas trabalham de forma inteligente e podem concluir cada ciclo em no máximo 30 segundos.

Importância da precisão e das tolerâncias rigorosas:

Quando você fabrica peças com fundição sob pressão de zinco, consegue tolerâncias de ±0,1 mm, obtendo encaixes perfeitos para montar várias peças. Essas peças de encaixe são necessárias para eletrônicos, motores de automóveis e aparelhos médicos.

Propriedades das ligas de zinco

As ligas de zinco oferecem boa capacidade de fundição, pois têm alta fluidez. É por isso que elas preenchem peças de design complexo, exigindo menos esforço. Além disso, elas derretem em temperaturas mais baixas, o que significa menor uso de energia e maior vida útil do molde.

Cada liga possui propriedades diferentes em relação à resistência à corrosão, resistência à tração, dureza etc., como mostra a tabela.

Zinco versus alumínio, magnésio e aço:

• Zinco vs. alumínio: O zinco é 40% mais denso (6,6 g/cm³ vs. 2,7 g/cm³). No entanto, é muito mais fácil trabalhar com ele e pode obter detalhes mais nítidos.
• Zinco vs. magnésio: Em geral, o zinco resiste melhor ao efeito da corrosão. Ele também é 20% mais barato por tonelada.
• Zinco vs. Aço: O peso do zinco é menor, em torno de 15% (6,6 g/cm³ vs. 7,8 g/cm³). Ele precisa de menos energia (60%) para derreter.

Vantagens da fundição de zinco

Custo-benefício e eficiência de produção

O preço acessível da fundição de zinco é uma de suas maiores vantagens. Isso ocorre porque eles derretem em temperaturas mais baixas. Isso significa que é necessária menos energia.

Outro motivo inclui sua capacidade de molde único. Isso pode lidar com grandes produções e resulta em menos custos com ferramentas. Da mesma forma, as máquinas podem produzir 200 peças em uma hora, o que, portanto, reduz os custos de mão de obra.

Excelente acabamento de superfície e flexibilidade de projeto

A fundição de zinco produz peças com qualidade fina e superfícies lisas. Elas eliminam a necessidade de aplicar revestimentos adicionais para o acabamento.

Além disso, eles são capazes de oferecer espaço suficiente para projetar logotipos, texturas ou ângulos tão pequenos quanto 0,5 mm. Isso, como resultado, define as necessidades estéticas.

Capacidade de produzir formas complexas e paredes finas

Mesmo com formas complexas, a fundição de zinco pode acrescentar detalhes específicos, como as engrenagens com mais de 12 dentes. Ela também produz peças com paredes mais finas, de no mínimo 0,8 mm.

Isso significa que há necessidade de menos etapas de montagem. Portanto, o tempo total de produção também é reduzido pelo 30%.

Reciclabilidade e benefícios ambientais

Você pode reutilizar o zinco, pois ele é reciclável a 95% e não perde sua qualidade. As técnicas de reciclagem também precisam de 30% menos energia em comparação com as matérias-primas. É um metal ecologicamente correto.

Capacidades de produção de alto volume

A fundição sob pressão de zinco é adequada para uma produção maior. O que, por sua vez, reduz o custo por unidade. Além disso, o equipamento de ferramentas e as máquinas duram mais.

Aplicações da fundição de zinco

Setor automotivo

A fundição de zinco aumenta a durabilidade do suporte em até 200.000 km. Além disso, ela cria injetores de combustível com tolerâncias rígidas e até mesmo carcaças de transmissão resistentes à temperatura (120°C).

As peças, como maçanetas e carcaças de espelho feitas com fundição de zinco, resistem a condições climáticas adversas e não corroem.

Indústria de eletrônicos

Há muitos itens que são produzidos por meio do processo de fundição de zinco. Eles incluem conectores com condutividade elétrica de 16,6 MS/m, dissipadores de calor (condutividade térmica de 113 W/m-K) e a caixa da bateria.

Essas peças, como o escudo protetor. Isso ocorre porque elas protegem as peças da inferência eletromagnética. Elas também suportam 10.000 ciclos de plug-in.

Produtos de consumo

Zíperes com mais de 1 milhão de ciclos, fechaduras com pinos de precisão de 0,5 mm, maçanetas que suportam 50 kg de força e produtos de decoração são as aplicações de fundição de zinco para o consumidor.

Equipamentos industriais

A fundição sob pressão da Zin produz engrenagens e carcaças de bombas que resistem a até 500 horas de névoa salina. Além disso, os corpos de válvulas com gerenciamento de pressões de 2.000 psi e várias peças personalizadas, como rolos de correia transportadora, usam esse processo.

Aplicativos emergentes

Energia renovável usa fundição de zinco para fabricar estruturas de painéis solares e sensores de turbinas eólicas. No setor médico, ela produz carcaças de ferramentas cirúrgicas e componentes de usinagem de ressonância magnética.

Peças personalizadas e prototipagem

Você pode usar a fundição de zinco para criar protótipos de formas complexas em no máximo duas semanas. Isso se deve à flexibilidade desse processo. Enquanto isso, o protótipo automotivo personalizado reduz os custos de desenvolvimento (40%) em comparação com o aço.

Fundição de zinco vs. outros métodos de fabricaçãoFundição de zinco vs. fundição sob pressão de alumínio

O alumínio derrete a 660 °C, o que significa que precisa de mais energia do que as ligas de zinco. Os moldes de liga de zinco duram mais, enquanto os de alumínio podem se desgastar após 300.000 ciclos. As peças de zinco têm resistência de 280 MPa, mas o alumínio tem 220 Mpa, dependendo de seu grau.

Os componentes de alumínio, entretanto, são 60% mais leves. A fundição de zinco é adequada para a fabricação de peças de tamanho pequeno, mas o alumínio pode criar peças de tamanho maior, como blocos de motor.

Fundição sob pressão de zinco vs. magnésio

O zinco é mais barato que o magnésio, que custa 25% a mais por tonelada. O magnésio não é mais pesado que o zinco; ele custa 30% a menos. Além disso, o zinco pode sobreviver cinco vezes mais ao teste de névoa salina.

O setor aeroespacial escolhe o magnésio devido à sua característica de leveza. Enquanto isso, o zinco é usado principalmente na produção de bens de consumo, como maçanetas de portas, devido à sua durabilidade.

Moldagem por injeção de zinco vs. plástico

As peças de zinco obtêm características mais fortes do que as de plástico. Elas podem suportar até 120°C de calor e deformar menos. Os moldes de plástico são mais baratos, mas os de zinco oferecem tolerâncias muito mais rígidas.

Você pode reciclar produtos de zinco 95%. O plástico, entretanto, não é sempre reciclável e também depende de seu grau. Ele geralmente acaba em aterros sanitários. A fundição de zinco produz conectores elétricos, enquanto os fabricantes fazem carcaças de brinquedos com plástico.

Limitações da fundição de zinco

As peças de plástico são leves porque o zinco produz resultados três vezes mais pesados. Por isso, seu uso é limitado em aplicações leves.

Além disso, a peça de parede profundamente mais fina e o design intrincado podem ser um desafio para a fundição de zinco. Isso ocorre porque ela pode rachar durante as ejeções.

Conclusão

Fundição de zinco é um processo acessível. Os fabricantes o utilizam para produzir peças de grande porte com recursos mais precisos e qualidade fina. Há muitos setores que utilizam esse processo, sendo os mais comuns o automotivo, o eletrônico e o de dispositivos médicos.

O processo oferece projetos muito flexíveis e atende às necessidades de grandes volumes. Torne as peças mais econômicas, precisas e duradouras usando a fundição de zinco em seu próximo projeto.