La fundición a presión utiliza altas temperaturas y presión para dar la forma deseada a metales y aleaciones fundidos. El proceso consiste en fundir metales de bajo punto de fusión e introducirlos en moldes de fundición a presión.
Por lo general, la fundición a presión se clasifica según la temperatura y la presión necesarias para inyectar el metal fundido en el molde. También puede clasificarse según el material utilizado; el zinc es uno de los metales de fundición a presión más comunes y versátiles. A continuación, todo lo que necesita saber sobre la fundición de aleaciones de zinc:
¿Qué es la fundición a presión de zinc?
La fundición a presión de zinc consiste en inyectar zinc líquido a presión en un molde y dejarlo solidificar. La cavidad está formada por dos mitades de acero para herramientas endurecido, diseñadas con la forma deseada.
Las aleaciones de zinc tienen puntos de fusión bajos, por lo que el proceso de fundición requiere menos calor. Además, su resistencia al impacto y ductilidad las hacen adecuadas para fabricar piezas.
Etapas del proceso de fundición a presión de zinc
El proceso de fundición a presión de aleaciones de zinc puede variar según el tamaño y el tipo de máquina. Sin embargo, en general se siguen las etapas descritas a continuación:
- Etapa 1: Preparación del molde
Antes de iniciar la fundición, primero debe prepararse el molde. Límpielo para eliminar cualquier residuo y luego lubríquelo para facilitar la expulsión de la pieza fundida una vez enfriada. También puede lubricar las paredes interiores para controlar la temperatura del molde y facilitar la extracción de la pieza.
Por último, cierre el molde aplicando una presión elevada.
- Etapa 2: Inyección
El siguiente paso consiste en introducir la aleación de zinc en la cámara de inyección de la máquina. Primero debe fundirse la aleación. Como la fundición de zinc se realiza en cámara caliente, la cámara de inyección estará caliente. Después, se inyecta el zinc fundido en el molde a alta presión.
- Etapa 3: Enfriamiento y expulsión
Después de inyectar el zinc fundido en la cámara, déjelo enfriar y solidificar. Deje que el metal se solidifique lo suficiente para adoptar la forma del molde. Asegúrese de que esté completamente solidificado antes de abrir el molde; una expulsión prematura puede causar daños permanentes.
Cuando el molde se haya enfriado y solidificado, abra sus mitades y retire con cuidado las piezas fundidas.
- Etapa 4: Recorte
La última etapa del proceso de fundición a presión de zinc es el recorte. Mientras el metal se enfría, retire con cuidado cualquier sobrante, como rebabas, bebederos y canales. Puede utilizar herramientas como una sierra o un troquel de recorte para obtener la forma deseada de la pieza. Limpie cada pieza antes de enviarla a sus clientes.
Aleaciones de zinc para fundición a presión
A continuación se indican las aleaciones de zinc más comunes para fundición a presión:
- Zamak 2
También conocida como aleación de zinc 2 o kirksita, la Zamak 2 es la más resistente y dura de las aleaciones Zamak. Por ello, se utiliza para fundir secciones que requieren una gran integridad estructural, como las de los sectores automotriz y mecánico.
Además, la Zamak 2 presenta excelentes propiedades de fundición, como alta resistencia a la deformación por fluencia, gran capacidad de amortiguación y mayor resistencia a las vibraciones que otras aleaciones metálicas.
- Zamak 3
La aleación de zinc Zamak 3 es una de las más utilizadas en fundición a presión por varias razones, entre ellas:
- Excelente colabilidad y estabilidad dimensional duradera
- Equilibrio óptimo entre propiedades físicas y mecánicas
- Excelente compatibilidad con distintos acabados, como el chapado, los tratamientos de cromato y la pintura
- Buena combinación de resistencia y flexibilidad
- Zamak 7
La Zamak 7, también llamada aleación de zinc 7, es una versión modificada de la Zamak 3 con mayor pureza y menor contenido de magnesio que otras aleaciones Zamak. También tiene límites estrictos de impurezas, lo que mejora la flexibilidad de fundición, la fluidez y el acabado superficial.
Esta aleación de zinc se utiliza en aplicaciones de ferretería especiales o cuando la pieza fundida necesita mayor conformabilidad para operaciones de montaje posteriores, como el remachado por presión y el engaste.
- ZA 8
La ZA-8, una aleación de zinc y aluminio, contiene más aluminio que otros miembros de la familia Zamak. Frente a las demás aleaciones ZA, es la única que puede fundirse a presión en cámara caliente.
Además, la ZA-8 ofrece una dureza, resistencia y comportamiento frente a la fluencia considerablemente mejores. Se utiliza principalmente con fines decorativos.
- ACuZinc5
General Motors investigó y desarrolló esta aleación de zinc. También conocida como aleación de zinc, cobre y aluminio, presenta mayor resistencia y dureza debido a su bajo contenido de aluminio y alto contenido de cobre. Además, ofrece excelentes propiedades para cojinetes, como la lubricidad.
La ACuZinc5 se utiliza en piezas que requieren una gran integridad estructural y que funcionan a altas temperaturas.
- EZAC
La aleación EZAC ofrece la máxima resistencia a la fluencia y una mayor resistencia a la cedencia y dureza que otras aleaciones de zinc. Su rendimiento supera al de la Zamak 2 y su vida útil es más larga que la de la ACuZinc 5.
- ZA 27: aluminio-zinc
La ZA-27 tiene el mayor contenido de aluminio, punto de fusión, resistencia y densidad de las aleaciones ZA. Esta aleación contiene 27% de aluminio y presenta excelentes propiedades para cojinetes, lo que permite integrar cojinetes en piezas fundidas para determinadas aplicaciones.
Ventajas de la fundición a presión de zinc
La fundición a presión de zinc ofrece numerosas ventajas. Entre las principales se encuentran las siguientes:
Montaje sencillo
Una de las ventajas importantes de la fundición a presión de zinc es que reduce las operaciones de montaje. Por lo general, la aleación de zinc se funde como una sola pieza, lo que elimina la necesidad de costosas tareas de montaje manual.
Alta precisión y paredes delgadas
La fundición a presión de zinc produce geometrías complejas y multicavidad con tolerancias más estrictas que otros procesos. Además, permite fabricar grandes volúmenes de piezas casi idénticas, resistentes al desgaste y con gran estabilidad dimensional.
Mejores propiedades mecánicas
En cuanto a propiedades mecánicas como rigidez, resistencia, tenacidad y durabilidad, las aleaciones de zinc ofrecen numerosas ventajas frente a materiales como el aluminio. Por ello, las piezas fundidas de zinc se utilizan cuando se requiere una resistencia superior.
Fundición de geometrías complejas
Las excelentes propiedades de fricción y resistencia al desgaste del zinc permiten utilizarlo para fabricar casquillos en estructuras móviles. También posibilita fabricar piezas fundidas con geometrías complejas, ya que puede formar uniones con otros materiales.
Mayor vida útil de las herramientas
Otra ventaja importante es que los moldes para fundición de zinc pueden durar varias veces más que los de aluminio. Esto se debe a que las aleaciones de zinc tienen puntos de fusión más bajos y son menos abrasivas. Por ello, disminuyen los daños al molde y aumenta la vida útil de las herramientas, reduciendo su costo frente a las de otros materiales.
Producción más rápida
Como se explicó anteriormente, las aleaciones de zinc permiten una producción más rápida porque requieren temperaturas de fusión bajas y se procesan en cámara a alta presión. Esto acorta el ciclo de fundición de zinc y, a su vez, aumenta la tasa de producción.
La inyección de zinc es sencilla, a diferencia de la fundición de aluminio, que requiere fundirlo en un recipiente separado antes de introducirlo. Además, la pieza fundida se solidifica rápidamente, lo que aumenta la cantidad de piezas producidas y reduce los costos de fundición.
Diversas opciones de acabado
Existen numerosas opciones de acabado adecuadas para piezas fundidas a presión. A continuación se indican algunas de las más utilizadas para el zinc:
- Recubrimiento en polvo: Este acabado es adecuado para fines estéticos gracias a su amplia gama de colores. Además, proporciona una superficie uniforme y duradera a las piezas fundidas.
- Pintura: La pintura aporta propiedades funcionales y estéticas. Al igual que el recubrimiento en polvo, está disponible en distintos colores y permite obtener el color deseado de forma práctica. Requiere poco tiempo y tiene bajos costos de producción.
- Chapado: Mejora las propiedades funcionales de las piezas fundidas de zinc, como la durabilidad y la resistencia a la corrosión.
Elimina cojinetes y casquillos
Las excelentes propiedades de fricción y resistencia al desgaste del zinc permiten mayor flexibilidad de diseño y reducen los costos de fabricación al eliminar casquillos pequeños e insertos de desgaste.
Buena conductividad eléctrica y térmica
El zinc conduce mejor el calor y la electricidad que el aluminio. Por ello, la fundición de zinc es ideal para aplicaciones como disipadores de calor y otros componentes eléctricos.
Menos mecanizado necesario
Una de las principales ventajas de la fundición a presión de zinc es que requiere menos mecanizado. Sus tolerancias más estrictas eliminan la necesidad de operaciones adicionales.
Desventajas de la fundición a presión de zinc
Todo proceso tiene desventajas además de ventajas. La fundición a presión de zinc presenta los siguientes inconvenientes:
Propensa a defectos
El proceso de fundición de zinc es rápido y el enfriamiento también. Por ello, la evacuación de gases puede retrasarse y provocar defectos como los siguientes:
- Ampollas: Son capas delgadas que se forman en la superficie de los componentes fundidos de zinc.
- Grietas: Se producen cuando el metal de zinc no tiene resistencia suficiente para soportar la fuerza de tracción durante la solidificación.
- Abultamientos: Son protuberancias en la pieza de zinc fundida que forman un abultamiento liso en su cara vertical.
- Desajuste o desplazamiento: Es un desplazamiento horizontal del metal causado por la desalineación de las secciones superior e inferior del molde.
- Fusión con arena: Se produce cuando las partículas de arena se adhieren al metal fundido.
- Sopladuras: Las sopladuras aparecen cuando una ventilación inadecuada impide evacuar correctamente los gases mientras el metal está en estado líquido.
- Deformación: Altera las dimensiones de la pieza final y puede producirse durante o después de la solidificación.
- Inclusiones de arena: Se producen cuando caen fragmentos de arena en la pieza fundida mientras el metal aún está líquido.
Piezas pesadas
Las piezas fundidas de zinc son mucho más pesadas que las fabricadas con metales como el aluminio y el magnesio. Por esta razón, no son adecuadas para aplicaciones ligeras, como las de la industria aeroespacial.
No es adecuada para lotes pequeños
La fundición a presión de zinc requiere una inversión inicial elevada. Por lo tanto, es adecuada principalmente para la fabricación en masa y no resulta práctica para lotes pequeños.
Aplicaciones de las piezas fundidas a presión de zinc
Las piezas fundidas de zinc se utilizan en diversos sectores, entre ellos:
Industria automotriz
Gracias a su gran resistencia y dureza, geometrías complejas, buen acabado superficial, alta precisión dimensional y resistencia a la corrosión, los componentes fundidos de zinc se utilizan en la industria automotriz para fabricar:
- Retrovisores
- Carcasas
- Piezas del chasis
- Componentes de seguridad del vehículo, como poleas y engranajes
- Componentes de la transmisión
- Techos corredizos y limpiaparabrisas
- Soportes
- Cojinetes
- Componentes de dirección
- Piezas de freno
Estos son solo algunos de los componentes automotrices fabricados mediante fundición a presión.
Electrónica
La fundición a presión de zinc ofrece numerosas ventajas en aplicaciones electrónicas. Una propiedad importante es la posibilidad de moldear paredes más delgadas y formas complejas. Como se explicó anteriormente, las aleaciones de zinc son más resistentes que otros metales utilizados en fundición a presión.
Además, las aleaciones de zinc ofrecen un excelente blindaje electromagnético y amortiguación de vibraciones, propiedades adecuadas para proteger los componentes eléctricos internos.
Electrodomésticos
El zinc es uno de los mejores metales para fundición a presión en electrodomésticos. Gracias a su buen acabado superficial, estabilidad dimensional y resistencia, se utiliza para fabricar cerraduras, licuadoras, correas, batidoras de mano, hebillas de calzado, asas, llaveros y otros productos.
Sector mecánico
Otra aplicación importante de la fundición a presión de zinc es el sector mecánico, donde se utiliza para fabricar piezas de motor.
Conclusión
La fundición de aleaciones de zinc es uno de los métodos más populares. Ofrece varias ventajas frente a otros procesos de fundición de metales, como una inyección sencilla y directa. Sin embargo, antes de iniciar el proceso es fundamental conocer los procedimientos, las aleaciones, las aplicaciones, así como las ventajas y desventajas.
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Preguntas frecuentes
¿Qué resistencia tienen las piezas fundidas de zinc?
Las piezas fundidas de zinc son muy resistentes. Ofrecen una resistencia a la tracción superior a la de las aleaciones no ferrosas más utilizadas en fundición a presión. Por ejemplo, las aleaciones de zinc para fundición a presión tienen aproximadamente 2.5 veces más resistencia que el aluminio.
¿Se oxidan las piezas fundidas de zinc?
No. Las piezas fundidas de zinc tienen una alta resistencia a la corrosión. Al exponerse al aire y la humedad, el zinc reacciona con el oxígeno y forma una capa fina de óxido, que luego reacciona con la humedad para formar hidróxido de zinc. Por esta razón, las piezas de zinc no se oxidan, incluso si se utilizan en entornos corrosivos.
Sin embargo, si la superficie del zinc no ha desarrollado por completo una capa protectora, puede aparecer una forma de corrosión llamada óxido blanco. Esto ocurre cuando hay poco oxígeno en la superficie del zinc; por ello, el óxido blanco tiene aspecto pulverulento.
¿Se pueden soldar las piezas fundidas de zinc?
No. Puede ser difícil soldar piezas de zinc fundidas a presión debido a su bajo punto de fusión. Sin embargo, con materiales como Super Alloy 1, se puede soldar la pieza.
