La industria de la fundición a presión abarca principalmente la fundición a presión de aleaciones de aluminio y zinc, que ha experimentado una utilización significativa en los últimos años. Comprender las diferencias entre zinc y aluminio es crucial para seleccionar el material apropiado para propósitos específicos y optimizar su utilización.
Este artículo profundizará en las características clave que diferencian al zinc y al aluminio, arrojando luz sobre sus propiedades, usos y consideraciones distintivas para aplicaciones prácticas.
¿Qué son el zinc y el aluminio?
El zinc y el aluminio son metales diferentes con características únicas. El zinc es un metal blando de color blanco plateado que encuentra aplicación en diversos campos, incluido el galvanizado de acero para protección contra la corrosión, la fundición a presión y la producción de latón.
El aluminio es un metal ligero y resistente que se utiliza en diversas aplicaciones, como la construcción de aviones, latas de bebidas y marcos de ventanas.
El zinc y el aluminio se pueden combinar para formar varias aleaciones con distintas propiedades.
¿Qué es la aleación de zinc?
La aleación de zinc se refiere a una aleación de metal compuesta principalmente de zinc, junto con otros elementos metálicos. Los elementos comunes utilizados en las aleaciones de zinc incluyen aluminio, magnesio, cobre, cadmio, plomo, titanio y otras aleaciones de zinc de baja temperatura. Las aleaciones de zinc se preparan fundiendo los componentes y procesándolos mediante fundición a presión u otros métodos de conformación a presión para obtener la forma del material deseada.
Las aleaciones de zinc se pueden clasificar en fundidas y deformadas, según el proceso de fabricación empleado. Encuentran aplicación en diversas industrias, como la fundición a presión para instrumentos y piezas de automóviles, así como el tratamiento de galvanizado en caliente para tuberías de paredes de agua de calderas para mejorar la resistencia a la corrosión a altas temperaturas.
Características de la aleación de zinc.
- Tiene un excelente rendimiento de fundición, lo que permite la producción de piezas de precisión complejas y de paredes delgadas con un acabado superficial suave.
- Permite opciones de tratamiento de superficies como galvanoplastia, pulverización, pintura, pulido y esmerilado.
- Durante los procesos de fusión y fundición a presión, no absorbe hierro, resiste la corrosión por presión y no se adhiere a los moldes.
- Posee propiedades mecánicas favorables y ofrece resistencia al desgaste a temperatura ambiente.
- Cuenta con un punto de fusión bajo de 385 ℃, lo que facilita la fundición a presión.
¿Qué es la aleación de aluminio?
La aleación de aluminio se refiere a una categoría de aleaciones basadas en aluminio. Incorpora varios elementos de aleación primarios como cobre, silicio, magnesio, zinc y manganeso y elementos de aleación secundarios como níquel, hierro, titanio, cromo y litio.
En términos de densidad, la aleación de aluminio posee una densidad menor que el acero. Y en cuanto a resistencia, en general, el acero es más resistente que el aluminio. Sin embargo, una vez que se tiene en cuenta el peso más ligero del aluminio en la ecuación, el aluminio sale victorioso con una relación resistencia-peso superior. Algunas aleaciones de aluminio son más resistentes que el acero. Ofrece una plasticidad excelente y se puede procesar en diversos perfiles, lo que lo convierte en un material estructural de metales no ferrosos ampliamente utilizado en diversas industrias. Sus aplicaciones abarcan la aviación, la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles, la producción de maquinaria, la construcción naval y la industria química.
Características de la aleación de aluminio.
- Su peso ligero lo hace ideal para industrias donde la reducción de peso es fundamental.
- Excelente conductividad térmica.
- Composición respetuosa con el medio ambiente.
- Resistente a bajas temperaturas.
- Capacidad de lograr propiedades mecánicas, características físicas y resistencia a la corrosión favorables mediante tratamiento térmico.
- Propiedades de alta resistencia.
Diferencias entre aleación de zinc y aluminio
Material
El material de aleación de zinc tiene una gravedad específica significativa y exhibe un excelente rendimiento de fundición. Cuenta con una alta densidad y resistencia, comparable o incluso superior a la del acero de alta calidad. Como resultado, las piezas de fundición a presión de aleación de zinc suelen pesar más que las piezas de fundición a presión de aleación de aluminio.
Propiedad
El material de aleación de zinc presenta un punto de fusión bajo, propiedades mecánicas favorables y resistencia al desgaste. También es adecuado para aplicaciones de tratamiento de superficies. Por otro lado, la aleación de aluminio demuestra una excelente conductividad eléctrica, conductividad térmica y resistencia a la corrosión.
Proceso de fundición a presión
Los puntos de fusión de las aleaciones de zinc y aluminio varían. Las aleaciones de zinc tienen un punto de fusión más bajo en comparación con las aleaciones de aluminio. Esta discrepancia en los puntos de fusión requiere el uso de parámetros y equipos de procesamiento especiales durante la fundición a presión.
La fundición a presión de aleación de zinc suele emplear una máquina de fundición a presión de cámara caliente. La aleación de zinc se funde dentro de esta máquina, lo que permite tiempos de ciclo más rápidos.
Por el contrario, la fundición a presión de aleaciones de aluminio utiliza una máquina de fundición a presión de cámara fría. La aleación de aluminio se funde fuera de la máquina y luego se vierte en la máquina de inyección. Este proceso lleva más tiempo en comparación con la fundición a presión en cámara caliente.
La utilización de diferentes equipos de procesamiento y parámetros para la fundición a presión de aleaciones de zinc y la fundición a presión de aleaciones de aluminio conduce a propiedades divergentes en los productos terminados. Las piezas fundidas a presión de aleación de zinc tienden a ser más duraderas y resistentes a la corrosión que sus contrapartes de aluminio. Por el contrario, las piezas fundidas a presión de aleaciones de aluminio suelen ser más ligeras y poseen una mejor conductividad térmica.
Peso
En términos de peso, la aleación de zinc es generalmente más densa y pesada que el aluminio. El zinc puro tiene una densidad específica de 5 g/cm3, mientras que el aluminio tiene una densidad menor de 2,7 g/cm3. Esta mayor densidad contribuye a la resistencia superior al impacto de las aleaciones de zinc en comparación con las piezas de aluminio, lo que las convierte en un material preferido para la fabricación de piezas fundidas destinadas a aplicaciones estructurales.
Propiedades
Estas son las propiedades comunes de ambos materiales fundidos a presión y cómo se distinguen entre sí:
- Punto de fusion
El zinc tiene un punto de fusión más bajo (alrededor de 420°C) que el aluminio. El punto de fusión es un factor crucial en la fundición a presión e influye en la elección del proceso de fundición. El punto de fusión más bajo del zinc lo hace compatible con el proceso de cámara caliente.
Esta característica ofrece ventajas como costos de producción reducidos, eficiencia de producción mejorada y un menor riesgo de degradación del molde. Por el contrario, el aluminio tiene un punto de fusión más alto (alrededor de 660°C), lo que lo hace adecuado para el proceso en cámara fría.
- Conductividad térmica
La aleación de zinc exhibe una conductividad térmica superior en comparación con la fundición a presión de aluminio. Absorbe y disipa eficazmente el calor, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que implican una alta generación de calor o requisitos de disipación de calor. Las piezas fundidas de zinc son particularmente beneficiosas en la producción de componentes como disipadores de calor o productos electrónicos.
- Resistencia a la corrosión
Las piezas fundidas de zinc poseen una excelente resistencia a la corrosión, superando a las piezas fundidas a presión de aluminio. Esta propiedad hace que el zinc sea más adecuado para proyectos en condiciones ambientales adversas donde la protección contra la corrosión es esencial.
Acabado de superficies
Las piezas fundidas a presión suelen requerir tratamientos de acabado superficial secundarios, a diferencia de las piezas mecanizadas por CNC. La necesidad de acabado de superficies está influenciada por el proceso de fundición y el tipo de material utilizado.
Las piezas fundidas de zinc exhiben una superficie más lisa y modelada después de la fundición, ya que no tienen poros. Por el contrario, las piezas fundidas de aluminio pueden desarrollar poros, picaduras y ampollas durante la fundición, lo que requiere un acabado superficial compensatorio.
Tanto las piezas fundidas de zinc como las de aluminio pueden beneficiarse de los procesos de acabado de superficies. Sin embargo, el zinc es más compatible con una gama más amplia de opciones de acabado de superficies, incluido el enchapado, el recubrimiento en polvo, la pintura, la galvanoplastia y el anodizado.
Vida útil de las herramientas
Los moldes empleados en la fundición a presión de zinc no requieren una alta resistencia a la tracción debido a la naturaleza menos abrasiva del material y su bajo punto de fusión. Estas propiedades dan como resultado una reducción del daño al molde y menores costos de herramientas. En consecuencia, los moldes utilizados en la fundición de zinc pueden soportar más de 1.000.000 de disparos antes de requerir reemplazo, mientras que los moldes utilizados en la fundición de aluminio suelen durar alrededor de 100.000 disparos.
Aplicaciones
Tanto las piezas fundidas de zinc como las de aluminio encuentran aplicaciones en diversas industrias. La fundición de zinc es conocida por su resistencia, lo que la convierte en una opción popular para electrodomésticos y fundición a presión de automóviles.
Por otro lado, la fundición de aluminio destaca por su relación resistencia-peso, lo que la hace ideal para componentes ligeros pero robustos. Esta característica hace que las piezas fundidas de aluminio sean particularmente valiosas en la industria aeroespacial, donde la necesidad de materiales livianos es crucial.
Tiempo del ciclo
El tiempo del ciclo es significativo cuando se compara la fundición a presión de aluminio con la fundición a presión de zinc. La fundición a presión de zinc se produce a alta presión y bajo punto de fusión, lo que la distingue de la fundición a presión de aluminio. En consecuencia, la fundición a presión de zinc presenta un tiempo de ciclo más corto, típicamente 150-200% más rápido que la fundición de aluminio.
Además, el proceso de calentamiento para la fundición a presión de zinc se produce internamente, a diferencia de la fundición a presión de aluminio, que emplea el proceso de cámara fría. Además, la eficiente disipación de calor de la fundición de zinc permite una solidificación más rápida del metal fundido, lo que contribuye a una mayor reducción del tiempo del ciclo.
Costos
El costo de la producción de fundición a presión se ve afectado por varios factores, incluida la elección del material, el proceso de producción, la habilidad del operador, el tiempo del ciclo y el acabado de la superficie. Las piezas fundidas a presión de zinc hechas de aleaciones de zinc son menos costosas pero tienen menor resistencia y resistencia a la corrosión en comparación con las aleaciones de aluminio. Las piezas fundidas de aluminio son más fuertes y resistentes a la corrosión, pero tienen un costo mayor.
El proceso de producción consiste en fundir el metal, inyectarlo en un molde y enfriarlo para formar la pieza final. Operadores capacitados y tiempos de ciclo más cortos pueden reducir los costos. Además, el acabado de la superficie, como pintura o enchapado, aumenta el costo total. Generalmente, las piezas fundidas a presión de zinc son más rentables que las piezas fundidas a presión de aluminio.
Cuándo y por qué debería elegir la fundición a presión de zinc
Cuando se enfrente al dilema de elegir entre fundición a presión de zinc y fundición a presión de aluminio, considere los siguientes factores que hacen que la fundición a presión de zinc sea la opción preferida
Piezas con paredes delgadas
La fundición a presión de zinc es muy adecuada para producir piezas con paredes delgadas debido a su resistencia en comparación con otros materiales. La naturaleza densa del zinc garantiza la integridad y estabilidad estructural, lo que reduce el uso de material y los costos de fundición a presión.
Condiciones ambientales duras
La fundición a presión de zinc sobresale en condiciones ambientales adversas, particularmente aquellas propensas a la corrosión. Su excepcional resistencia a la corrosión forma una capa protectora sobre las piezas cuando se exponen a tales condiciones.
Menor estrés residual
La fundición a presión implica aplicar presión para inyectar metal fundido en la matriz. La fundición a alta presión puede provocar tensiones residuales en las piezas, pero la fundición a presión de zinc, que utiliza fundición a baja presión, minimiza la tensión residual.
molde fundido a presión
Elegir la fundición a presión de zinc es una ventaja si se trabaja con moldes de fundición a presión delicados. Los moldes de fundición a presión de zinc pueden durar aproximadamente diez veces más que los moldes de fundición a presión de aluminio.
Producción más rápida
Las aleaciones de zinc tienen un punto de fusión bajo, lo que permite un proceso de fundición a presión en cámara caliente con inyección a alta presión. Esto da como resultado una velocidad de ciclo más alta en comparación con otros materiales. A diferencia de la fundición a presión de aluminio, donde el operador funde el aluminio fuera de la máquina antes de verterlo en la máquina de inyección, en la fundición a presión de zinc, el zinc se funde dentro de la máquina.
Al considerar estos factores, la fundición a presión de zinc puede ser la opción preferida en varios escenarios.
Por qué y cuándo elegir la fundición a presión de aluminio
Cuando se enfrenta a la decisión entre piezas de fundición a presión de aluminio o de zinc, existen ciertas condiciones en las que se debe dar preferencia a la fundición a presión de aluminio. Considere los siguientes factores:
Relación fuerza-peso
Si busca propiedades livianas y de alta resistencia a la tracción, es recomendable considerar piezas de aluminio fundido a presión. Estas piezas son bien conocidas por su capacidad de ofrecer ambas características. En particular, la industria aeroespacial utiliza ampliamente piezas fundidas a presión hechas de aluminio debido a su naturaleza liviana.
Altas temperaturas de funcionamiento
Debido a su alto punto de fusión y su capacidad para soportar altas temperaturas, las piezas fundidas a presión de aluminio son la opción preferida para aplicaciones que implican temperaturas de funcionamiento elevadas, como en procesos metalúrgicos. Esta característica asegura que las propiedades estructurales y físicas de las piezas fundidas permanezcan intactas incluso cuando se exponen a calor extremo.
Conductividad eléctrica
Debido a su excelente conductividad eléctrica, las piezas fundidas a presión de aluminio son la opción preferida para diversos componentes electrónicos en la fundición a presión. Esto es particularmente importante en aplicaciones como el blindaje EMI, donde las piezas deben protegerse de señales electromagnéticas.
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Conclusión
El zinc y el aluminio tienen características distintas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. El zinc ofrece ventajas como alta densidad, resistencia a la corrosión y bajo punto de fusión, mientras que el aluminio proporciona ligereza, alta resistencia y una conductividad térmica superior. Comprender estas diferencias permite una selección informada de materiales en diversas industrias y proyectos.
preguntas frecuentes
¿Son las piezas fundidas de zinc más fuertes que las piezas fundidas de aluminio?
Las piezas de fundición a presión de zinc exhiben una mayor resistencia en comparación con la fundición a presión de aluminio. Los expertos afirman que la fundición a presión de zinc supera en resistencia a varias aleaciones no ferrosas comunes. Se informa que las aleaciones de zinc son 2,5 veces más resistentes que la fundición a presión de aluminio.
¿Cuáles son los parámetros que diferencian las piezas fundidas de aluminio y zinc?
El peso, la resistencia a la corrosión, el punto de fusión y la conductividad térmica distinguen a las dos piezas fundidas. La fundición de zinc se caracteriza por su mayor peso, menor punto de fusión, superior resistencia a la corrosión y mejor conductividad térmica en comparación con las demás.
¿Qué es más resistente a la corrosión: el zinc o el aluminio?
Las piezas de fundición a presión de aluminio presentan una menor resistencia a la corrosión que las piezas de fundición de zinc, aunque esto puede variar según el nivel de pH. Por ejemplo, en soluciones alcalinas con un pH de 11, la resistencia a la corrosión de la fundición de aluminio es equivalente a la del zinc.
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