O Zamak 5 faz parte da categoria de ligas de zinco. O Zamak 5 é uma liga de zinco com 3,5-4,3% de alumínio, 0,03-0,08% de magnésio e 0,75-1,25% de cobre. Tem uma resistência à tração de 330 MPa, densidade de 6,7 g/cm³ e ponto de fusão de 380-385°C. É usado para fundir peças de alta resistência nos setores automotivo, aeroespacial e de bens de consumo.

Neste artigo, conheça seu processo de fundição, propriedades físicas, mecânicas e químicas, além de seus principais benefícios.

Composição e propriedades do Zamak 5

Composição química do Zamak 5

Uma liga à base de zinco, o Zamak 5 é composto por quatro elementos. São eles o zinco, o alumínio, o cobre e o magnésio. Esses elementos trazem mudanças significativas na função de seu desempenho.

Zinco (96-98%):

O zinco é a base da liga Zamak five. Ele combina bem com técnicas de fundição sob pressão devido a seus baixos pontos de fusão. Opte por zinco com pureza de 99,99%. Isso ocorre porque as impurezas nas ligas afetam as propriedades mecânicas das peças.

Por exemplo, o chumbo (acima de 0,003%) ou o cádmio (acima de 0,002%) podem enfraquecer ou rachar as peças. Além disso, a condição pura do zinco resiste bem à corrosão.

Alumínio (3,5-4,3%):

A contribuição do alumínio no Zamak 5 é fortalecê-lo por meio do refinamento de sua microestrutura. Durante a solidificação, o alumínio forma fases intermetálicas. Como resultado, ele refina a estrutura e a resistência.

Por exemplo, na imagem dada, a solução sólida mostra que a parte rica em zinco se solidifica a 381°C. Enquanto isso, a fase rica em Al se forma quando atinge 277°C.

A fase determina propositalmente as regiões duras e dúcteis. Isso se deve ao fato de que a adição de alumínio abaixo de 3,5% causa rachaduras ou, quando excede 4,5%, aumenta a fragilidade e a probabilidade de fratura.

Magnésio (0,03-0,08%):

O teor de magnésio no Zamak 5 bloqueia as impurezas nos limites dos grãos. É por isso que ele é capaz de evitar corrosão intergranular. Além disso, sua adição torna a fluidez da liga muito melhor, preenchendo o molde uniformemente durante a fundição.

Quantidades excessivas de magnésio não são boas para a fundição sob pressão em câmara quente (a 385°C). Devido à sua oxidação, ocorrem manchas escuras nas superfícies. De alguma forma, ele precisa de um controle muito rigoroso durante a operação.

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

O cobre na liga Zamak 5 reforça sua capacidade. Elas podem suportar altas temperaturas. Especificamente quando estão em torno de 150°C. A estrutura da liga se estabiliza. Isso, portanto, aumenta sua resistência à fluência em comparação com o zinco sem cobre.

O cobre também funciona para manter as propriedades mecânicas da liga. Ele retarda o envelhecimento da liga, que dura mais de 10 anos.

Além disso, o uso excessivo de cobre acima de 1.25% leva à fragilidade, e a quantidade reduzida causa alongamento até 30% e vice-versa.

Propriedades físicas do Zamak 5

Densidade:

A resistência à tração do Zamak 5 é de 6,7 g/cm³. Sua densidade afeta seu peso, tornando-o uma opção 15% mais leve do que o aço (7,85 g/cm³). Em comparação com a liga de alumínio (2,7 g/cm³), ele é, no entanto, 60% mais pesado.

Ponto de fusão:

A liga Zamak 5 contém basicamente pontos de fusão mais baixos, que variam entre 380°C e 385°C. Portanto, como resultado, elas também consomem 25% menos energia do que as de alumínio.

Além disso, durante o processo de fundição, o conteúdo de Zamak 5 se solidifica muito rapidamente em 0,8 segundos. Isso, alternativamente, ajuda a concluir seu ciclo em cerca de 20 segundos.

Resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento:

A resistência à tração de cerca de 330 Mpa está presente no Zamak 5. Além disso, ele tem 220 mpa de resistência ao escoamento. A liga, no entanto, pode ser esticada até 7-10% antes de quebrar.

Além disso, a resistência à tração cai em temperaturas de 150°C ou mais. Isso se deve ao amolecimento térmico ou a mudanças microestruturais.

A curva de tensão-deformação na imagem mostra regiões elásticas lineares. Isso é em torno de 220 MPa. Além disso, a deformação plástica a acompanha.

O aumento da resistência à tração em torno do 15% ocorre devido ao menor tamanho de grão (0,02 mm). Ele bloqueia o movimento de deslocamento.

Propriedades mecânicas do Zamak 5

Dureza:

O grau Zamak 5 tem 91 hb (dureza Brinell). Pressionar uma esfera de aço de 10 mm com uma força de 295 N ajuda a obter essa medida. Esse processo dura 15 segundos e deixa uma marca de 3,2 mm.

A superfície apresenta características de dureza para evitar arranhões. Isso torna a liga adequada para itens como maçanetas decorativas ou de portas.

Resistência ao impacto:

Resistência ao impacto Charpy da classe Zamak 5. Isso pode ser 53 J a 20°C. No entanto, isso cai para 35 J quando a ductilidade é reduzida para -20°C.

A resistência da classe é importante sempre que houver necessidade de produzir peças expostas a vibrações.

Resistência à fadiga:

Você pode lidar com tensões cíclicas de até 100 Mpa com o Zamak 5 para completar 1 milhão de ciclos. No entanto, o resultado de uma superfície áspera (Ra > 1,6 µm) ou bordas afiadas afeta o limite e o leva a 70 Mpa. Competindo contra a vibração constante, o zamak5 é adequado para equipamentos de máquinas de lavar.

Vantagens da liga Zamak 5

Alta relação entre resistência e peso

Há uma relação resistência-peso de 49 Mpa em uma liga de zinco e alumínio, Zamak 5. Ela tem boa resistência à tração e densidade. Essa relação é muito maior (30%) do que a do alumínio A380 e cerca de 50% mais leve do que a do cobre C93200.

Além disso, a resistência ao impacto da liga Zamak 5 de 53 J supera o alumínio A380 (40 J) e o ZA-12 (45 J). Esse é o motivo da adequação dessa classe em peças mais leves e de alta resistência. Podem ser carcaças de furadeiras e pedais de bicicleta.

Boa resistência à corrosão

A exposição à umidade (85% RH) ou a ambientes salinos pode causar ferrugem nas peças. Nesse caso, as composições químicas (0,08% de magnésio) evitam a ferrugem.

Esse metal sobrevive a testes de névoa salina por cerca de 500 horas e, surpreendentemente, apresenta chances de erosão da superfície inferiores a 0,1 mm.

Esses tipos de classes geralmente funcionam bem para resistir à corrosão em equipamentos marítimos. Por exemplo, ele pode impedir a corrosão sem revestimentos em peças como cunhos de barcos e dobradiças de convés.

Excelente capacidade de moldagem

O Zamak 5 preenche o molde com a fluidez do 95%. Ele oferece excelente capacidade de fundição, sendo uma liga que cria formas complexas. Por exemplo, é possível projetar engrenagens de relógio adicionando dentes de 0,5 mm ou uma dobradiça de laptop.

As peças fundidas produzem peças com paredes muito mais espessas, portanto, levam menos tempo para resfriamento. Isso também reduz os custos de produção em até 40%, em comparação com o latão usinado por CNC.

Alta ductilidade

Sem quebrar, a liga Zamak 5 é extensível, em torno de 7-10%. Sua alta ductilidade permite a conformação a frio. Isso é necessário para cotovelos de encanamento ou conectores elétricos para evitar rachaduras. Esse tipo de usinabilidade ajuda nas operações secundárias (rosqueamento ou perfuração).

Aplicações do Zamak 5

Setor automotivo

A liga Zamak 5 produz peças automotivas. Isso inclui bicos injetores, carcaças de sensores e suportes de transmissão.

Proporciona estabilidade dimensional (tolerância) de até ±0,05 mm em peças como suportes de motor. Assim, elas se encaixam perfeitamente, competindo com as mais altas vibrações.

Indústria aeroespacial

Devido aos atributos mecânicos do Zamak 5, os fabricantes fabricam peças não críticas, como molduras de faróis de cabine ou lâminas de ventilação. Entretanto, isso limita seu uso a temperaturas abaixo de 150°C.

Setor de construção

Os setores de construção usam o Zamak 5 para fazer maçanetas, fechaduras de janelas ou até mesmo suportes de telhado. Eles se beneficiam de sua aparência fina e polida.

Impressões digitais e manchas podem prejudicar a aparência dos puxadores das torneiras, e é exatamente por isso que você precisa aplicar revestimentos cromados.

Setor de bens de consumo

O Zamak 5 é uma classe de alta resistência. Ele pode moldar suportes de lentes de câmeras, liquidificadores, bases e controles deslizantes de zíperes. Além disso, tem boa soldabilidade.

Isso significa que os tipos de laser podem trabalhar em componentes como costuras em estruturas de smartphones a 200 mm/min. Esse é o motivo de seu custo de montagem reduzido.

Diferença entre o Zamak 5 e o Zamak 3

1. Comparação da composição química:

A principal diferença é que o Zamak 5 contém cobre. É por isso que ele aumenta a resistência a altas temperaturas.

Enquanto isso, o Zamak 3 tem muito pouco cobre. No entanto, isso é para melhorar a capacidade de fundição e a resistência à corrosão em ambientes como o úmido.

2. Comparação da composição mecânica:

O Zamak 5 tem uma resistência e dureza melhores e mais altas. Portanto, ele é ideal para a fabricação de peças de suporte de carga.

Por outro lado, há maior ductilidade na liga de Zamak 3. Ela suporta curvas complexas e difíceis.

Comparação de aplicativos

O Zamak é adequado para peças em que a estabilidade dimensional é necessária. Por exemplo, suportes de motores automotivos e corpos de válvulas industriais.

Liga de fundição sob pressão de baixo custo, a Zamak Three fabrica peças de superfície lisa. Como brinquedos ou bases de lâmpadas decorativas.

Fatores de seleção:

• Força vs. custo: O Zamak é cerca de 12% mais caro que o Zamak 3. No entanto, ele dura até 50% em ambientes adversos.
• Resistência à corrosão: O Zamak 3 oferece melhor resistência à corrosão e é ideal para torneiras costeiras. Enquanto isso, o zamak 5 oferece boa resistência ao desgaste em peças como engrenagens usinadas.
• Tipo de carga: A presença de maior dureza no Zamak 5 permite que ele concorra com cargas dinâmicas (por exemplo, engrenagens, componentes de bombas). O Zamak 3 funciona bem para itens estáticos, como acabamentos de decoração.
• Acabamento da superfície: O zamak 3 oferece um acabamento muito atraente e polido, que atende às necessidades dos fechos de joias. Enquanto isso, o zamak 5 precisa de camadas adicionais de revestimento para produzir uma aparência estética.
• Conformidade regulatória: O Zamak 5 atende à norma ASTM B240 para o setor automotivo. Ele produz peças resistentes ao calor. O Zamak 3 segue a norma iso 301, trabalhando para produtos sensíveis ao custo.

Processo de fabricação do Zamak 5

Processo de fundição sob pressão

A fundição sob pressão em câmara quente funciona bem com ligas de zinco-alumínio, de modo que o Zamak five pode ser fundido nela. Ele tem baixos pontos de fusão e pode ser aquecido a 400°C para uma fluidez ideal.

A liga fundida é injetada na cavidade do molde feita de aço. Os fabricantes aplicam pressão de 1.000 a 3.000 bar. Ela assume a forma sólida em poucos segundos, contendo tolerâncias rígidas.

Essa técnica pode funcionar para produções maiores, obtendo superfícies lisas (1,6 µm). Ela também reduz a necessidade de pós-processamento.

A fundição de zinco é um método de fabricação muito econômico. É por isso que ele é escolhido pela maioria das plataformas de produção em massa. Isso inclui suportes automotivos ou caixas de eletrônicos de consumo.

Parâmetros do processo

Os parâmetros importantes são:

• Pressão de injeção (700-1000 bar). Evita defeitos,
• Temperatura da matriz (150-200°C) para evitar o resfriamento prematuro
• As taxas de resfriamento (50°C/s) suportam um tamanho de grão refinado (0,02 mm).

O ajuste dessas etapas é importante para obter resultados reais. Ele aumenta as propriedades mecânicas, como a resistência à tração.

Esses parâmetros também evitam variáveis variantes nas peças. Sistemas de resfriamento adequados reduzem os defeitos internos e melhoram a resistência à fadiga.

Usinagem e acabamento

A classe Zamak 5 pode ser usinada a velocidades de corte de 150 m/min. Suas taxas de avanço flutuam em torno de 0,1 mm/ revolução. Isso depende da ferramenta de metal duro.

Canais de resfriamento à base de água eliminam o calor excessivo. Isso, alternativamente, dá suporte a roscas ou ranhuras de alta precisão.

A fabricação de peças com um acabamento de alta qualidade é uma das etapas mais necessárias. Depois de galvanoplastia, as peças resistirão melhor à corrosão.

Em várias opções de acabamento, os fabricantes aplicam revestimento em pó em ferragens arquitetônicas para adicionar um acabamento durável. Enquanto isso, revestimentos de tinta aderem perfeitamente a itens decorativos, como bases de lâmpadas.

Todos os itens acima, relativos ao impacto ambiental, são muito mais importantes. Portanto, adote práticas ecologicamente corretas. Por exemplo, sistemas de água em circuito fechado podem ser usados para aplicar camadas de pó.

Conclusão:

O Zamak 5 é um metal à base de zinco. Ele contém muitos elementos como alumínio, magnésio e cobre. É por isso que ele tem uma melhor relação força-peso, resistência à corrosão e excelente capacidade de fundição. Você usa técnicas de fundição sob pressão para atender às demandas de produção em massa. É econômico e supera alternativas como o Zamak 3 ou o alumínio.