No setor automotivo, o que é necessário são peças que não sejam pesadas, resistam a condições difíceis, sejam muito precisas e ainda sejam acessíveis. A fundição sob pressão de zinco garante esses recursos. Em particular, a fundição sob pressão de zinco automotivo tornou-se o processo de fabricação preferido para a produção de peças complexas e de alto volume com excelente precisão dimensional e qualidade de superfície. A utilização desse método dá suporte a muitas aplicações em maçanetas de portas, peças de direção e caixas eletrônicas usadas em veículos atualmente.

A força da fundição sob pressão de zinco de peças automotivas está no uso de ligas de Zamak, uma família de materiais à base de zinco conhecida por sua capacidade de fundição, força e resistência ao desgaste e à corrosão. É por isso que essas peças parecem complexas e atingem padrões de qualidade e automotivos tão rígidos. Além disso, os processos automotivos de fundição sob pressão de zinco permitem a produção em alta velocidade, com tempos de ciclo geralmente inferiores a 30 segundos e vida útil do molde superior a um milhão de ciclos. Por isso, os custos são mantidos baixos e cada peça corresponde à qualidade esperada, o que é vital para os fornecedores automotivos.

Nos últimos anos, o impulso em direção a veículos leves e EVs aumentou ainda mais a demanda por soluções de fundição sob pressão de zamak para automóveis, graças à sua capacidade de integrar várias funções em uma única peça, permanecendo reciclável e eficiente.

Uma história da fundição de zinco automotiva

A fundição sob pressão de zinco começou há mais de um século, no início do século XX. No início, as ligas de zinco eram empregadas na impressão e em bens de consumo, mas entraram nos automóveis na década de 1930. Como os veículos se tornaram máquinas mais detalhadas, eles também precisavam de peças de metal mais leves e resistentes.

O campo da fundição mudou radicalmente quando as ligas de Zamak - feitas de zinco com outros elementos - foram introduzidas. O significado de Zamak é formado pelas palavras alemãs para zinco, alumínio, magnésio e cobre. Essas ligas ofereciam características superiores de fundição e rapidamente ganharam força na fundição de zinco para automóveis.

Nas décadas de 1950 e 60, muitas peças de veículos - de maçanetas a carcaças de carburadores - estavam sendo produzidas em massa usando técnicas automotivas de fundição de zinco. Devido ao aprimoramento das máquinas de fundição sob pressão e da tecnologia de moldes, o zinco passou a desempenhar um papel ainda maior.

O que é fundição sob pressão de zinco?

Na fundição de zinco, a liga de zinco fundido é pressionada por um bocal em um molde de fundição apertado. Milhares ou, às vezes, milhões de pequenas peças rigorosamente iguais são possíveis com o uso de ferramentas de aço moldadas em moldes. Para a fundição automática de zamak, os principais benefícios estão no baixo ponto de fusão da liga (aproximadamente 380°C), na excelente fluidez e na alta relação resistência/peso. 
Na maioria das vezes, o processo vê pessoas:

• As pressões dentro da injeção variam de 30 a 150 megapascals (ou seja, 300 a 1500 bar).
• A eficiência é aprimorada com tempos de ciclo de 10 a 30 segundos para cada peça processada.
• As tolerâncias são possíveis com uma tolerância máxima de ±0,02 milímetros.
• Algumas peças OAL são projetadas com apenas 0,5 mm de espessura de parede

O que torna o zinco importante para as peças de veículos?

O uso da fundição sob pressão de zinco em peças automotivas decorre do equilíbrio entre as vantagens mecânicas e de custo que o zinco oferece:

• As ligas de zinco Zamak 3 e Zamak 5 têm resistência à tração de 280 a 400 MPa e podem se estender até 10%.
• A resistência do zinco significa que as bicicletas fabricadas com ele pesam menos, apesar de serem consideravelmente mais compactas do que as fabricadas com alumínio.
• O zinco não enferruja facilmente; ele forma uma cobertura de óxido que o protege naturalmente.
• A cromagem e o revestimento em pó para acabamentos podem ser usados porque o zinco os aceita bem.
• As ferramentas para fundição de zinco duram muito mais do que as ferramentas para fundição de alumínio.

Use o Zamak como seu foco

Para a maioria das operações de fundição de zinco automotivo, as ligas de Zamak dominam a seleção de materiais. Segue um resumo rápido dos tipos mais comuns de poesia.

Na fundição sob pressão de zamak automático, o Zamak 3 é o mais usado devido ao seu equilíbrio entre desempenho e capacidade de fundição.

Processo de fundição sob pressão no design de produtos automotivos

O processo de fundição sob pressão consiste em diferentes estágios vitais.

1. Preparação do molde

As matrizes são aquecidas antes da injeção a cerca de 200°C e, em seguida, borrifadas com um lubrificante especializado para facilitar a separação.

2. Injeção

A liga de Zn (Zamak fundido) é empurrada em um molde a uma velocidade entre 0,5 e 4 metros por segundo, com pressões de 500 a 1500 bar.

3. Solidificação

O zinco se solidifica quase que imediatamente na matriz, de modo que a formação e a ejeção geralmente são feitas em menos de 5 segundos.

4. Nesta etapa, falaremos sobre ejeção e corte

Pouco tempo depois, o meteorito é ejetado por pinos ejetores. Qualquer informação extra, como o flash, é removida.

5. Pós-processamento

Usando a usinagem CNC, a rebarbação vibratória ou a galvanização, as especificações necessárias são alcançadas.

Cada etapa é otimizada para garantir a repetibilidade, especialmente crítica na fundição de zinco de peças automotivas.

Aspectos importantes e fatos técnicos

Vamos dar uma olhada nas especificações técnicas normalmente vistas em fundição de zinco para automóveis:

A condutividade térmica superior do zinco (aprox. 120 W/m-K) permite um resfriamento rápido, possibilitando um alto rendimento - ideal para a produção em massa de fundição de zinco para o setor automotivo.

Usos da fundição sob pressão de zinco automotiva

Graças à sua confiabilidade, consistência e economia, a fundição sob pressão de zinco é importante no setor automotivo. O método dá suporte a muitos aspectos de diferentes sistemas de veículos. Abaixo estão as principais áreas em que a fundição sob pressão de zinco automotivo é mais comumente aplicada.

1. Componentes automotivos internos

Você encontrará zinco em muitas áreas internas que exigem design detalhado e firmeza. As formas também são encontradas nas fivelas dos cintos de segurança, nos controles do painel de instrumentos, na alavanca de ventilação e na carcaça da ignição. O acabamento excepcional e a precisão obtidos com a fundição de zinco automotivo ajudam a atender aos padrões visuais e de segurança dentro da cabine.

2. Peças externas automotivas

Graças à sua resistência à corrosão e à sua capacidade de ser laminado, o zinco pode ser usado em estruturas externas. Maçanetas, emblemas, suportes de espelho e peças do limpador de para-brisa são frequentemente fabricados com peças automotivas fundidas em zinco. Mesmo em condições difíceis, esses componentes precisam preservar seu design durante sua vida útil.

3. Mecânica de automóveis e peças de veículos

As áreas sob o capô do seu veículo são quentes, oleosas e cheias de vibração. O zinco é muito adequado para assentos, revestimentos de bombas de óleo e solenoides e componentes de transmissões. As soluções automotivas de fundição sob pressão de zinco oferecem alta resistência e estabilidade dimensional, essenciais para essas aplicações exigentes.

4. Carcaças digitais e de sensores

Os veículos atuais são projetados com uma forte dependência de sensores e sistemas de controle. A condutividade térmica e a blindagem contra EMI (interferência eletromagnética) do zinco significam que ele é ideal para uso em conectores de bateria, tampas de unidades de controle e invólucros de sensores. Esses fatores tornam a fundição sob pressão de auto zamak um método fundamental para a produção de gabinetes eletrônicos precisos e protetores.

5. Guarnição em estilos decorativos

Como as ligas de zinco têm ótima aparência, os designers gostam de usá-las em placas de identificação, logotipos e peças cromadas. É quase impossível encontrar um equipamento tão capaz de produzir linhas e superfícies tão suaves e precisas quanto esse. Embora sejam apenas peças pequenas, essas opções podem afetar a forma como uma marca é vista e como os usuários se sentem em relação a um veículo.

Benefícios da fundição sob pressão de zinco para o setor automotivo

• Alta precisão na fabricação de componentes em forma de rede que são difíceis de moldar usando outros métodos
• Os materiais não lascam nem se desgastam facilmente.
• Econômico - A sucata é baixa e o molde de metal da Amazon leva mais tempo para se desgastar.
• Acabamento da superfície - Ao contrário da retificação, podem ser usados cromagem, pintura e revestimento em pó.
• Lidar com alumínio pode levar mais tempo para ser concluído do que as operações com termoplásticos leves.

Isso faz com que a fundição sob pressão de auto zamak seja o método preferido em relação ao alumínio ou magnésio para peças de pequeno a médio porte.

Problemas e gerenciamento de qualidade

Apesar das vantagens, alguns grandes problemas devem ser enfrentados na fundição de zinco.

• A porosidade pode ocorrer porque o ar fica preso ou porque o objeto encolhe.
• Vibração da ferramenta - Embora mais lenta, após algum tempo de uso, as ferramentas se tornam menos precisas
• A destilação bruta leva a rachaduras térmicas, o que gera estresse para as matrizes.

Os métodos de controle de qualidade são:

• Exames de raios X para detectar problemas internos
• Verifica as medições usando uma máquina de medição por coordenadas (CMM)
• As rachaduras acentuadas na superfície geralmente fazem com que o corante se infiltre nelas.
• É possível detectar alterações de peso de ±2%.

Esses métodos garantem a confiabilidade da fundição de zinco de peças automotivas.

Coisas sobre o meio ambiente e a reciclagem

• Podemos reciclar o zinco facilmente. A grande maioria do zinco no setor automotivo que é formado por fundição sob pressão é reciclada e reutilizada.
• Os defeitos, os corredores e o flash são derretidos novamente e depois filtrados. Além disso:
• Ao derreter, o zinco requer menos energia do que o alumínio, porque o ponto de fusão do zinco é muito mais baixo (419,5 °C contra 660 °C).
• Ao escolher produtos feitos de zinco reciclado, é menos provável que esses produtos contribuam para o aquecimento global.

A fundição de zinco automotivo sustentável se alinha bem com as metas de economia circular na fabricação de veículos modernos.

Avanços esperados na fundição sob pressão de zinco para o setor automotivo

Os itens no projeto de um EV incluem caixas de bateria, sistemas de resfriamento e gabinetes elétricos.

• Os sensores incorporados são uma parte valiosa do projeto de fundição.
• Trabalho com peças feitas de zinco e material ElastoMerc®.
• Design de amálgama: Fundições feitas para serem multifuncionais para menos montagem

O caminho a seguir para a fundição de zinco no setor automotivo envolve inovação em materiais, automação e sistemas de garantia de qualidade baseados em IA.

Uma comparação entre o zinco e o alumínio na fundição sob pressão automotiva

Embora alumínio é amplamente selecionado para as principais estruturas de veículos, o zinco é preferido por suas formas finas e intrincadas, composição de parede fina e temperaturas de fusão mais baixas em outras peças.

É por isso que a fundição sob pressão de zinco automotivo ainda é a escolha preferida para peças como emblemas, alavancas de câmbio, carcaças e fixadores, em que a precisão, o acabamento e a vida útil da ferramenta são essenciais.

Projeto de ferramentas para fundição sob pressão de zinco

Um processo de fundição sob pressão bem-sucedido depende em grande parte de boas ferramentas. Projetar as matrizes certas resulta em menos problemas, maior vida útil e melhor produtividade.

Principais itens a serem considerados no design

• Uma maneira de se livrar do ar durante a injeção.
• Equipamento de controle térmico elétrico leve (linhas de resfriamento) para ajustar a temperatura do molde
• As portas são construídas para a transferência rápida de peças finas
• Usado para peças com mais de um formato

Os materiais H13 ou SKD61 para matrizes de zinco são endurecidos para suportar temperaturas de cerca de 400 a 450 °C e pressões de até 1.500 bar.

Uma matriz típica para fundição de zamak automotivo pode custar de $8.000 a $25.000, mas pode produzir mais de 1 milhão de peças com pouca degradação.

Falhas e problemas na fundição sob pressão de zinco

Mesmo com automação e controle de qualidade, podem ocorrer defeitos nos processos automotivos de fundição de zinco. A compreensão desses fatores melhora a forma como você opera.

As modernas máquinas de fundição sob pressão incluem sensores em tempo real para pressão de injeção, temperatura e tempo de preenchimento da cavidade, permitindo a detecção precoce de possíveis problemas na fundição sob pressão de zinco de peças automotivas.

O uso da automação na fundição sob pressão de zinco automotivo

Atualmente, a automação está integrada em quase todos os estágios da fundição de zinco automotivo:

• Os pulverizadores robóticos fornecem lubrificantes de matriz para metais revestidos.
• As conchas na linha despejam zinco líquido sozinhas.
• O tempo e a pressão do disparo são controlados pela colocação do material sob pressão usando controladores lógicos programáveis (PLCs).
• Os braços robóticos transportam as peças fundidas para as estações de corte acionadas por correia.
• Esses processos garantem que as temperaturas da área de trabalho permaneçam as mesmas, protegem os presentes e evitam muitos erros.
• O tempo típico do ciclo da célula automatizada é de 18 a 25 segundos por peça.
• Uma peça leva de 30 a 40 segundos para ser operada manualmente nesse sistema.
• A automação permite maiores volumes de peças, o que é fundamental na produção de componentes como buchas de estrutura de assento ou alavancas de controle de câmbio em linhas automotivas de fundição de zinco.

Estudo de caso: Fundição sob pressão de zinco para carcaça de coluna de direção

Um exemplo prático de peças automotivas fundidas com zinco é a carcaça da coluna de direção encontrada em sedãs de médio porte.

• Esse material está incorporado: Zamak 5
• A invenção mede 180 mm por 70 mm por 40 mm.
• A espessura da parede termoformada é de 1,5 milímetros.
• Este produto pesa 0,92 kg.
• A pressão de injeção usada foi de 1200 bar.
• O tempo de ciclo é medido em 21 segundos
• A cada ano, a empresa produz 1,2 milhão de unidades.

A pequena diferença permitida (±0,03 mm) no projeto exigiu que a peça fosse produzida por fundição a vácuo para reduzir a porosidade. Esse efeito anticorrosivo foi obtido porque as peças foram acabadas com um revestimento cromado. A estrutura foi aprovada em todos os testes de vibração, névoa salina (após 240 horas) e mais de 100.000 batidas na estrada.

Como a fundição sob pressão de zinco funciona em veículos elétricos?

O aumento dos veículos elétricos está mudando a demanda no setor automotivo de fundição sob pressão de zinco:

As peças usuais do EV Zinc incluem:

• Alojamentos feitos para sensores
• O sistema inclui ferramentas para controlar a bateria.
• Fornecido junto com os componentes da usina de energia
• Estruturas de dissipador de calor são usadas para as unidades de controle.

É muito importante para os componentes eletrônicos de EV que o zinco possa dissipar rapidamente o calor. Esses materiais também servem para proteger os componentes eletrônicos importantes contra interferências. Essas características tornam os componentes automotivos de zinco fundido sob pressão uma parte vital da mobilidade eletrificada.

Conclusão

Automotivo fundição de zinco continua sendo um dos métodos mais eficazes para a produção de componentes de veículos de alto volume e alta precisão. O uso ideal do Zamak, equipamentos de última geração e tempo de ciclo adequado permitem que as peças de zinco mantenham sua posição de destaque no setor automotivo. Quer se trate de peças automotivas, fundição sob pressão de zinco para controles internos, fundição sob pressão de zinco automotivo para gabinetes mecânicos ou fundição sob pressão de zamak automotivo para acabamentos externos, esse processo impulsiona o desempenho e a eficiência. Suas raízes históricas e seu futuro, impulsionado por inovações, mantêm a fundição de zinco sob pressão bem no centro da indústria automotiva.

Perguntas frequentes 

1. Quais são as aplicações encontradas para a fundição de zinco automotiva?

O processo de produção de metal em pó é mais comum para maçanetas de portas, mecanismos de cintos de segurança, carcaças de engrenagens e gabinetes eletrônicos. A fabricação com esse processo é útil na produção de veículos em larga escala para veículos a diesel, a gasolina e elétricos.

2. Por que algumas peças de automóveis usam zinco em vez de alumínio?

A fundição de zinco facilita o processo, as peças mais finas são mais resistentes e suas ferramentas devem durar mais. Como pode proporcionar acabamentos de superfície robustos e especificações mais rígidas, é a melhor opção para itens automotivos com muitos componentes pequenos.

3. Quais são as ligas de Zamak usadas na fundição sob pressão de Zamak automotiva?

As ligas de Zamak consistem em zinco, além de alumínio, magnésio e cobre. Essas ligas são feitas para fundição sob pressão e oferecem boa resistência, não enferrujam facilmente e mantêm a consistência do tamanho.

4. Qual é a resistência das peças fundidas de zinco feitas para automóveis?

O zinco é conhecido por fabricar peças resistentes, com forte resistência à tração, resistentes à corrosão e que não quebram sob impacto. Esses capacitores podem tolerar ambientes de trabalho difíceis, com vibração, calor e umidade.