Fundición a presión de zinc vs. fundición a presión de aluminio: ¿En qué se diferencian?

El zinc y el aluminio son dos de los metales más comúnmente fundidos a presión en la fabricación. La fundición a presión de zinc y la fundición a presión de aluminio implican forzar metal fundido en moldes de acero bajo alta presión para producir piezas metálicas complejas y precisas rápidamente.

Debido a las diferentes propiedades del material del zinc fundido a presión y la aleación de aluminio, la aplicación de las piezas de fundición a presión de zinc y aluminio es diferente. Generalmente, las piezas de aleación de zinc son adecuadas para piezas de apariencia pequeñas y medianas o aplicaciones con poca fuerza. Las aleaciones de aluminio son adecuadas para disipadores de calor, piezas estructurales o cubiertas protectoras.

Aleaciones para fundición a presión

- La fundición a presión de zinc típicamente utiliza aleaciones basadas en zinc con pequeñas cantidades añadidas de aluminio, magnesio y cobre. Las aleaciones de zinc comunes son Zamak 3, Zamak 5 y ZA-8.

- La fundición a presión de aluminio utiliza aleaciones basadas en aluminio, generalmente con silicio, cobre, magnesio, zinc, níquel, estaño u otros elementos. Las aleaciones populares para fundición a presión de aluminio son 380, 383 y 390.

Puntos de fusión

- Las aleaciones de zinc tienen un punto de fusión relativamente bajo, entre 380–420°C. Esto permite una fusión y flujo más fáciles del líquido.

- Las aleaciones de aluminio tienen un punto de fusión más alto de ~700°C, lo que requiere más energía para fundir el material.

Fluidez

- Las aleaciones de zinc tienen una excelente fluidez y pueden llenar cavidades complejas y delgadas con espesores de pared <1mm.

- El aluminio tiene una viscosidad ligeramente mayor pero aún puede llenar espesores de pared de ~1.5mm.

Fuerzas de fundición

- El zinc requiere una presión de fundición más baja, típicamente alrededor de 2,000 psi. El punto de fusión más bajo permite un llenado fácil.

- El aluminio necesita una presión de fundición más alta, hasta 15,000 psi para algunas aleaciones, para llenar los moldes debido a puntos de fusión más altos.

Temperaturas de fundición

- La fundición de zinc se realiza a temperaturas más bajas de 400–450°C. Esto reduce el daño y el desgaste de los moldes de acero.

- La fundición de aluminio requiere temperaturas más altas, alrededor de 660–710°C, para garantizar una liquidez metálica adecuada.

Velocidades de fundición

- Las máquinas típicas de fundición a presión de zinc tienen velocidades de inyección más rápidas de hasta 110 m/s para llenar secciones delgadas rápidamente.

- Las velocidades de inyección de aluminio son más lentas, en el rango de 45-70 m/s, debido a una mayor viscosidad.

Precisión dimensional

- El zinc puede ser fundido a presión con tolerancias dimensionales estrechas de ±0.001–0.002. Son posibles formas complejas.

- El aluminio también ofrece buena precisión dimensional, aunque el zinc es ligeramente mejor. La tolerancia típica de fundición de aluminio es de ±0.003–0.004 pulgadas.

Operaciones posteriores a la fundición

- Las piezas fundidas de zinc pueden ser fácilmente plateadas o pintadas ya que las superficies son lisas. Se requiere un acabado mínimo.

- Las piezas fundidas de aluminio pueden necesitar operaciones de acabado como rectificado o pulido para suavizar las superficies. El anodizado puede mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste.

Propiedades mecánicas

- Las aleaciones de zinc tienen una resistencia relativamente baja con una resistencia a la tracción en el rango de 21,000-36,000 psi.

- Las aleaciones de aluminio ofrecen resistencias más altas que van desde 30,000-60,000 psi dependiendo de la composición exacta de la aleación.

Limitaciones de fundición

- Las piezas fundidas de zinc suelen limitarse a menos de unas pocas libras debido a su menor resistencia. Un espesor de pared de 0.060 pulgadas es típico.

- El aluminio puede producir piezas fundidas más grandes que pesan más de 50 lbs con espesores de pared que superan las 0.250 pulgadas.

Costos de producción

- La fundición a presión de zinc es un proceso de menor costo que la fundición a presión de aluminio. Las temperaturas de fusión más bajas resultan en costos de energía más bajos.

- La fundición a presión de aluminio tiene costos de producción más altos debido a puntos de fusión más altos, costos del metal, complejidad de la aleación y necesidades de acabado.

Costos de herramientas

- Los moldes para zinc cuestan entre un 20 y un 50% menos que los moldes para aluminio, ya que involucran temperaturas y presiones más bajas.

- Los moldes para aluminio son más complejos y costosos debido a la necesidad de aceros más duros, mecanizado preciso y controles térmicos adicionales.

Aplicaciones

- El zinc se utiliza para componentes electrónicos, eléctricos y de consumo pequeños y de pared delgada.

- Las aplicaciones de aluminio incluyen componentes automotrices como ruedas, cajas de transmisión y piezas de motor que requieren mayor resistencia.

Factores ambientales

- El zinc es menos peligroso para el medio ambiente que el aluminio, ya que tiene un punto de fusión bajo y no se liberan hidrocarburos.

- La producción y fundición de aluminio puede generar dioxinas a partir de lubricantes y recubrimientos. El reciclaje del aluminio es importante.

Los puntos de fusión más bajos, mejor fluidez, velocidades de fundición más rápidas y el menor costo de piezas pequeñas, delgadas y complejas utilizan la fundición a presión de zinc. Pero el aluminio ofrece mayores resistencias para componentes estructurales más significativos en la industria automotriz y otras.