1. Introducción
Casting de zinc die es un proceso de fabricación ampliamente adoptado que juega un papel fundamental en la producción de alta precisión, Componentes de metal de alto volumen.
Aprovechando la excelente capacidad de castigo, estabilidad dimensional, y fuerza de las aleaciones de zinc, Este proceso respalda una amplia gama de industrias, desde automotriz y electrónica hasta bienes médicos y de consumo..
El bajo punto de fusión del zinc (Típicamente alrededor de 420–450 ° C) Permite tiempos de ciclo rápidos, consumo de energía mínimo, y vida de herramienta extendida, haciéndolo particularmente rentable para complejo, diseños de paredes delgadas.
A diferencia de otros materiales de fundición a muerte como aluminio o magnesio, El zinc ofrece una calidad superior de acabado superficial y una compatibilidad excepcional, que son esenciales para aplicaciones funcionales y estéticas.
2. ¿Qué es el lanzamiento de zinc die??
Zinc fundición a presión es un proceso de fabricación en el que las aleaciones fundidas de zinc o zinc se forzan a alta presión en moldes reutilizables, conocido como diarios, Para crear componentes de metal precisos.
El principio básico implica inyectar el metal fundido en la cavidad del troquel, permitiendo que se solidifique, y luego expulsar la parte terminada.
Este proceso puede producir piezas con tolerancias estrechas, acabados superficiales lisos, y geometrías complejas en un tiempo relativamente corto.
3. Aleaciones de zinc comunes para el casting de matriz
Aleaciones de zinc used in die casting are formulated to maximize mechanical performance, acabado superficial, precisión dimensional, y facilidad de procesamiento.
Entre los más utilizados se encuentran el Serie de dudas (Cargas 2, 3, 5, 7) y Aleaciones de za (For-8, Por 12, etc.).
Mesa de aleaciones de lanzamiento de zinc die
| Aleación | Composición (WT%) | Características clave | Usos comunes |
| Cargas 3 | zinc: ~ 96%, Alabama: 3.9%, Cu: 0.03%, magnesio: 0.02% | Aleación más utilizada; Excelente estabilidad dimensional, buena fuerza, económico; Lo mejor para el casting de uso general | Carcasa eléctrica, recintos, bienes de consumo |
| Cargas 5 | zinc: ~ 95%, Alabama: 3.9%, Cu: 1.0%, magnesio: 0.02% | Mayor resistencia que Zamak 3 Debido al cobre agregado; ductilidad ligeramente reducida; mejor resistencia a la fluencia | Piezas automotrices, hardware de electrodomésticos, componentes estructurales |
| Cargas 2 | zinc: ~ 95%, Alabama: 3.9%, Cu: 2.7%, magnesio: 0.02% | Más fuerte de la familia Zamak; la ductilidad más baja; La mejor resistencia al desgaste; envejecimiento endurecible | Engranajes de precisión, piezas mecánicas resistentes al desgaste |
Cargas 7 |
zinc: ~ 99%, Alabama: 0.5–1.0%, Cu: <0.001%, magnesio: 0.003% | La mayor ductilidad en el grupo Zamak; impurezas ultra bajas; Excelente capacidad de fundición y acabado superficial | Castings de pared delgada, componentes en miniatura, partes cosméticas |
| For-8 (Zinc -aluminio) | zinc: 91%, Alabama: 8.4%, Cu: 0.8% | Más fuerte que Zamak 5; Usable en máquinas de cámaras calientes; Mejor para piezas estructurales de paredes delgadas | Conjuntos mecánicos de alto rendimiento, carcasas, palancas |
| Por 12 | zinc: 88%, Alabama: 11%, Cu: 1.0% | Excelente resistencia y resistencia al desgaste; requerido; Castabilidad moderada | Engranajes de servicio pesado, casquillos, poleas, paréntesis |
4. Equipo de fundición y herramientas
El casting de died de zinc generalmente emplea Máquinas de fundición a la cámara caliente, que sumergen el mecanismo de inyección directamente en el metal fundido.
Este diseño permite una operación de alta velocidad con una pérdida de energía mínima..
Componentes de herramientas:
- Sistema de cuello de cisne: Transfiere zinc fundido desde el bote de sujeción en la manga de disparos.
- Manga de tiro & émbolo: Inyecta metal en el molde bajo presiones de 10,000-15,000 psi.
- Los materiales: Generalmente hecho de Acero para herramientas H13 o P20, con tratamientos superficiales como nitruración o recubrimiento de PVD para resistir la fatiga térmica y la erosión.
Porque el zinc es menos erosivo que el aluminio, Los troqueles pueden durar 1 millones de ciclos, Reducir significativamente los costos de herramientas a largo plazo.
5. Pasos del proceso de lanzamiento de zinc die
El proceso de fundición de la diedra de zinc es un método preciso y eficiente para producir de alto volumen, Componentes de metal de alta precisión.
Gracias a la excepcional castabilidad de Zinc, bajo punto de fusión, y estabilidad dimensional, El proceso puede lograr tolerancias estrictas, acabados superficiales lisos, y geometrías de pared delgada.
Preparación de fusión y control de temperatura
- Las aleaciones de zinc se derriten típicamente a 420–450 ° C (788–842 ° F) Dependiendo del tipo de aleación y la variación del proceso.
- La fusión ocurre en un horno integrado con una máquina de cámara caliente o un crisol separado para máquinas de cámara fría.
- Control de temperatura preciso es esencial para evitar el sobrecalentamiento (que causa oxidación y porosidad) o alquilar (que reduce la flujo de flujo).
- Desgásico y flujo puede usarse para eliminar gases y óxidos atrapados para mejorar la calidad de fundición.
Carga de disparo e inyección
- Casting de died de la cámara caliente (más común para el zinc):
-
- El sistema de cuello de cisne Dibuja el zinc fundido directamente en la matriz bajo presión hidráulica (7–35 MPA).
- Tiempos de ciclo corto (típicamente <1 Segundo tiempo de relleno) Haga que el proceso sea ideal para la producción de alto volumen.
- Casting de la cámara fría (utilizado para ZA-12, Za-27):
-
- El zinc fundido se enciende en una manga de disparos, Entonces un pistón lo obliga al dado.
- Requerido para aleaciones con un mayor contenido de aluminio que corroe los sistemas de cuello de cisne.
Llenado de cavidades y solidificación
- El zinc fundido llena la cavidad de acero a alta velocidad (hasta 1–3 m/s), Asegurar que alcance todas las formas intrincadas y paredes delgadas.
- La extracción de calor rápido ocurre a través de las paredes de la matriz, habilitador:
-
- Solidificación rápida (en milisegundos hasta unos segundos)
- Precisión de alta dimensión
- Estructura de grano fino con propiedades mecánicas mejoradas
- Desahogar y la asistencia al vacío se puede utilizar para prevenir el atrapamiento del aire y reducir la porosidad.
Ciclismo de eyección y died
- Una vez que la parte se solidifica, alfileres de eyectores Empéjalo del molde.
- Las superficies de los troqueles se enfrían o se lubrican con Agentes de lanzamiento de die para garantizar la liberación de parte y prolongar la vida de la parte.
- Típico Tiempo de ciclo para el lanzamiento: 20–60 segundos por disparo, dependiendo de la complejidad de la parte y el tipo de aleación.
- Luego se cierran y se preparan para la próxima inyección: el enfriamiento rápido de Zinc permite el ciclismo rápido.
Recorte y eliminación de flash
- Después de la expulsión, exceso de material (destello, espurio, corredores) se recorta usando:
-
- Hidráulico o mecánico recorte de prensas
- Sistemas de desbordamiento de CNC
- Herramientas de desbordamiento manual para geometrías complejas
- El diseño adecuado de la activación y el desbordamiento minimiza los desechos y garantiza la separación limpia de piezas.
Inspección y verificación dimensional
- La inspección inicial puede incluir:
-
- Inspección visual para flash, defectos superficiales, o callas fríos
- Medición dimensional contra CAD o especificaciones de dibujo técnico
- Opcional Prueba de rayos X o presión Para defectos internos
6. Acabado y post -procesamiento de fundición de died de zinc
Mientras que la fundición a la matriz de aleación de zinc es reconocida por producir componentes con excelente acabado superficial y tolerancias apretadas desde el molde,
La mayoría de las aplicaciones industriales y de consumo aún requieren un postprocesamiento para cumplir con las especificaciones finales.
Desbarbado, Guarnición, y eliminación de flash
Después de la expulsión del dado, las piezas a menudo tienen exceso de material en líneas de separación y áreas de puerta.
Esto debe eliminarse para cumplir con las especificaciones de diseño y garantizar la seguridad en el manejo y el ensamblaje..
Métodos comunes:
- Prensas de recorte mecánico: Rápido y preciso, Ideal para la producción de alto volumen.
- Decisión de la mano: Utilizado para lotes pequeños o piezas con intrincadas geometrías.
- Acabado vibratorio: Piezas que caen con medios abrasivos para suavizar los bordes y la preparación de la superficie.
Meta: Lograr contornos limpios, Retire los bordes afilados, y preparar piezas para recubrimientos.
Limpieza de superficie y pretratamiento
La limpieza de la superficie es crítica antes de recubrir, cuadro, o recubrimiento. Se deben eliminar la capa natural de óxido de zinc y los lubricantes de troqueles para garantizar una adhesión adecuada.
Las técnicas incluyen:
- Limpieza alcalina: Elimina los aceites, grasas, y morir lubricantes.
- Ácido en vinagre: Elimina los óxidos y el óxido flash.
- Disparo de tiro o volantes de cuentas: Uniformes la superficie y se prepara para recubrimientos.
Resultado: Mejora la unión de pinturas y platos mientras mejora la apariencia cosmética.
Técnicas de acabado de superficies
Las aleaciones de zinc son Altamente compatible con recubrimientos decorativos y funcionales, haciéndolos ideales para piezas que requieren apariencia o protección de corrosión.
Enchapado
- Niquelado: Ofrece un brillante, acabado resistente a la corrosión, a menudo utilizado en automotriz y plomería.
- Cromado: Un acabado similar a un espejo para superficies decorativas o resistentes al desgaste.
- Zinc o zinc-níquel: Solicitó una protección de corrosión adicional en entornos duros.
Recubrimiento en polvo
- Aplicación electrostática de un polímero en polvo, seguido de curado a ~ 180–200 ° C.
- Ofrece durabilidad, flexibilidad de color, y buena resistencia al impacto y los productos químicos.
Laca o recubrimiento transparente
- Los recubrimientos transparentes protegen las superficies chapadas o pulidas sin alterar la apariencia.
Tratamiento térmico (Opcional para algunas aleaciones)
Las aleaciones de zinc típicamente no se tratan calor para endurecer, pero Tratamientos de alivio del estrés puede aplicarse:
- Rango de temperatura: 80–120 ° C durante varias horas.
- Objetivo: Reducir las tensiones internas del fundición o el mecanizado, mejorar la estabilidad dimensional.
Algunos de (Aluminio de zinc) Las aleaciones pueden sufrir endurecimiento por edad Para mejorar la fuerza con el tiempo.
Mecanizado y operaciones secundarias
A pesar de que el casting de Die ofrece formas cercanas a la red, Es posible que se requiera mecanizado secundario para:
- Enhebrado, perforación, o golpear
- Superficies de apareamiento para ensamblajes
- Características de tolerancia estrecha que no se pueden alcanzar solo a través del casting
Nota: La excelente maquinabilidad de Zinc lo hace ideal para operaciones secundarias, con Bajo desgaste de herramientas y Formación de chips suave.
7. Propiedades del material de las piezas de fundición de diedes de zinc
Las piezas fundidas de la die de zinc se valoran no solo por su excelente capacidad de castigo sino también por sus robustas propiedades mecánicas y físicas.
Estas propiedades hacen que las aleaciones de zinc sean adecuadas para componentes de precisión que requieren alta resistencia, precisión dimensional, y buen acabado superficial.
Propiedades físicas de las aleaciones de zinc
| Propiedad | Valor típico (Cargas 3) | Significado |
| Densidad | 6.6–6.8 g/cm³ | Proporciona fuerza y rigidez; más pesado que el aluminio |
| Rango de punto de fusión | 380–390 ° C (716–734 ° F) | Permite tiempos de fusión de baja energía y ciclo corto |
| Conductividad térmica | ~ 113 w/m · k | Excelente disipación de calor, útil en carcasas electrónicas |
| Conductividad eléctrica | ~ 27% IACS | Adecuado para algunas aplicaciones de conexión a tierra eléctrica |
| Coeficiente de expansión térmica | 27 × 10⁻⁶ /k | Cambios dimensionales predecibles bajo ciclismo térmico |
Propiedades mecánicas de las aleaciones de zinc
| Propiedad | Cargas 3 | Cargas 5 | For-8 |
| Resistencia a la tracción | ~ 280 MPA | ~ 310 MPA | ~ 350 MPA |
| Fuerza de producción | ~ 210 MPA | ~ 250 MPa | ~ 275 MPa |
| Alargamiento en rotura | ~ 7–10% | ~ 6–8% | ~ 3–6% |
| Dureza (Brinell) | 82–90 | 85–95 | 90–100 |
| Módulo de elasticidad | ~ 96 GPA | ~ 96 GPA | ~ 100 GPA |
| Fuerza de impacto | Moderado | Ligeramente más bajo | Más alto que Zamak 3 |
Estabilidad dimensional & Resistencia a la fluencia
- Estabilidad dimensional: Los fundiciones de diedes de zinc pueden mantener tolerancias precisas durante largos períodos, especialmente en entornos de temperatura moderada.
-
- Tolerancias típicas: ± 0.05 mm o mejor
- Resistencia a la fluencia: Limitado arriba 100 °C. Las aleaciones de zinc son No es ideal para cargas estructurales de alta temperatura, Pero desempeñe bien en la habitación a temperaturas moderadamente elevadas.
8. Control de calidad y mitigación de defectos
Mantener la alta calidad del producto en la fundición a died de zinc requiere sistemas de inspección y monitoreo robustos.
Defectos y remedios típicos:
| Defecto | Causa | Mitigación |
| Porosidad | Atrapamiento de aire | Casting de vacío, diseño de activación |
| Cierre frío | Flujo o relleno incompleto | Aumentar la temperatura, mejorar la fluidez |
| Destello | Presión de inyección alta | Apriete a die fit, Modificar la sujeción |
| Soldar | Medón de fusión de metal para morir | Aplicar lubricante de die, Usar recubrimientos |
Métodos de prueba no destructivos como Inspección de rayos X, ultrasonido, y Prueba de penetrante de tinte a menudo se usan para detectar defectos internos o superficiales.
9. Ventajas & Limitaciones de los castings de la matriz de zinc
Ventajas
Fluidez superior:
Las aleaciones de zinc exhiben una excelente fluidez, habilitar la producción de componentes intrincados con paredes delgadas, tan delgado como 0.8 milímetros.
Esta propiedad permite que el zinc fundido llene las cavidades complejas de moho con precisión, Facilitar la fabricación de piezas altamente detalladas.
Precisión dimensional de alta precisión:
La fundición de died de zinc puede lograr tolerancias dimensionales extremadamente estrictas, típicamente dentro de ± 0.05-0.1 mm para piezas pequeñas a medianas.
Esta precisión a menudo elimina la necesidad de una extensa post-maquinamiento, ahorrar tiempo y costo.
Tasas de producción rápidas:
Las máquinas de fundición a muerte para zinc pueden funcionar con tiempos de ciclo corto, Por lo general, desde 10-60 segundos por ciclo, Dependiendo de la complejidad de la parte.
Esta capacidad de producción de alta velocidad lo hace ideal para la fabricación de masas, Reducción de los costos generales de producción.
Buen acabado superficial:
Las piezas producidas a través de la fundición de matriz de zinc generalmente tienen una superficie suave y brillante desde el molde.
Esto elimina la necesidad de muchas operaciones de acabado de superficie y proporciona una base excelente para tratamientos adicionales como recubrimiento o pintura..
Rentabilidad:
El zinc es relativamente económico en comparación con muchos otros metales fundidos a muerte.
Además, El proceso genera desechos de material mínimo ya que el exceso de metal se puede reciclar fácilmente, Reducir aún más los costos.
El menor costo de herramientas y equipos también contribuye a su viabilidad económica.
Amplia gama de opciones de aleación:
Hay varias aleaciones de zinc disponibles, cada uno adaptado a requisitos de rendimiento específicos.
Por ejemplo, Las aleaciones de Zamak ofrecen un equilibrio de fuerza, resistencia a la corrosión, y propiedades de fundición,
mientras que las aleaciones de ZA son conocidas por su alta resistencia al desgaste, Proporcionar flexibilidad en la selección de materiales.
Limitaciones
Rendimiento limitado a altas temperaturas:
Las aleaciones de zinc tienen bajos puntos de fusión y mala resistencia al calor.
Sus propiedades mecánicas se degradan significativamente a temperaturas elevadas (generalmente por encima de 120 ° C),
haciéndolos inadecuados para aplicaciones que involucran exposición continua a alto calor, tales como el motor internal en vehículos de alto rendimiento.
Restricciones de tamaño:
El tamaño de las piezas fundidas por zinc está limitado por la capacidad de las máquinas y los moldes de fundición a muerte.
Producir componentes a gran escala es desafiante y costoso, ya que requiere máquinas más potentes y más grandes, moldes más caros.
Sensibilidad térmica:
Las aleaciones de zinc son sensibles a los rápidos cambios de temperatura durante el proceso de fundición a muerte.
Esta sensibilidad térmica puede conducir a problemas como tensiones térmicas, pandeo, y agrietarse en las partes de fundición si los parámetros del proceso, como las tasas de enfriamiento, no están cuidadosamente controlados.
Susceptibilidad a ciertos entornos corrosivos:
Aunque el zinc tiene una resistencia a la corrosión inherente, en entornos altamente corrosivos, especialmente aquellos con ácidos fuertes o álcalis, El material puede corroerse con el tiempo.
Mientras que los tratamientos superficiales pueden mejorar la resistencia a la corrosión, se suma al costo general.
Disponibilidad de aleación regional:
La producción y disponibilidad de aleaciones de zinc específicas puede estar limitada en algunas regiones.
Esto puede conducir a desafíos de la cadena de suministro, Tiempos de entrega más largos, y mayores costos para obtener aleaciones especializadas.
10. Aplicaciones de los castings de zinc die
Automotor Industria
- Áreas de aplicación: Componentes estructurales del vehículo, ajuste interior/exterior, y partes funcionales
- Componentes: Montaje del motor, paréntesis, manijas de las puertas, perillas, cubos de ruedas, rejilla, y adornos decorativos
Electrónica Industria
- Áreas de aplicación: Recintos electrónicos, conectores, y gestión del calor
- Componentes: Conectores de enchufe, alojamiento de dispositivos, disipadores de calor para semiconductores, y accesorios de la placa de circuito
Sector de bienes de consumo
- Áreas de aplicación: Electrodomésticos, juguetes, y productos decorativos
- Componentes: Manijas/perillas para electrodomésticos de cocina, modelos de juguetes, figuras decorativas, y hardware para muebles
Hardware & Industria de plomería
- Áreas de aplicación: Accesorios de construcción y sistemas de plomería
- Componentes: Grifos, valvulas, mechones de la puerta, bisagras, y hardware arquitectónico
Campo de dispositivos médicos
- Áreas de aplicación: Equipo quirúrgico y componentes biomédicos
- Componentes: Carcasa de instrumentos biocompatibles, Capasitas de dispositivos implantables (con tratamiento de superficie), y piezas de herramientas de diagnóstico
Sector de energías renovables
- Áreas de aplicación: Infraestructura de energía eólica y solar
- Componentes: Soportes de turbina eólica, Sistemas de montaje del panel solar, y recintos del sistema de almacenamiento de energía
11. Tabla comparativa: Zinc vs aluminio vs fundición a died de magnesio
| Propiedad / Característica | Fundición a presión de zinc | Fundición a presión de aluminio | Casting de magnesio |
| Densidad (gramos/cm³) | 6.6–6.8 | 2.6–2.8 | 1.74–1.84 |
| Punto de fusión (°C) | 380–390 | 615–660 | 595–650 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 250–400 | 170–310 | 180–280 |
| Fuerza de producción (MPa) | 210–350 | 120–280 | 150–230 |
| Alargamiento (%) | 7–15 | 2–8 | 3–10 |
| Dureza (Brinell) | 82–120 | 50–110 | 60–90 |
| Castabilidad | Excelente (paredes delgadas, tolerancias estrictas) | Bien (menos fluido que el zinc) | Moderado (Requiere condiciones controladas) |
| Vida de herramientas | muy alto (arriba a 1 millones de disparos) | Moderado (100K - 1550K disparos típicos) | Moderado a alto |
| Resistencia a la corrosión | Bien (se puede mejorar a través de placas) | Moderado (Necesita recubrimiento en entornos duros) | Bien (Especialmente aleación AZ91D) |
maquinabilidad |
Excelente | Bien | Bien |
| Acabado superficial | Superior (listo para el enchapado o la pintura) | Justo (El postprocesamiento a menudo necesario) | Justo a bueno |
| Conductividad térmica (W/m·K) | ~ 109 | ~ 150–170 | ~ 60–90 |
| Costo unitario (material + proceso) | Bajo (Punto de fusión bajo = ahorro de energía) | Moderado | Alto (material & costos de herramientas) |
| Reciclabilidad | Excelente | Excelente | Excelente |
| Potencial de ahorro de peso | Bajo (densidad alta) | Medio | Alto (más ligero de los tres) |
| Aplicaciones típicas | Engranajes pequeños, conectores, recintos, adornos | Bloques de motor, carcasas, corchetes | Cuadros de la computadora portátil, ruedas de dirección automotriz, carcasas |
| Impacto ambiental | Moderado (Energía eficiente pero pesada) | Moderado a alto (intensivo en energía) | Más bajo (ligero, Menos material necesario) |
Control de llave:
- Zinc es ideal para alta precisión, pequeño, partes complejas con una calidad de superficie superior y bajo costo de herramientas, especialmente en producción de alto volumen.
- Aluminio se prefiere para componentes estructurales livianos con fuerza moderada y mayor resistencia térmica.
- Magnesio ofrece el La mejor relación de fuerza-peso, haciéndolo adecuado para Electrónica aeroespacial y portátil, pero requiere controles de procesamiento y seguridad más especializados.
12. Conclusión
El casting de zinc die es un maduro, preciso, y proceso de fabricación rentable ideal para producir componentes de metal complejos en altos volúmenes.
Su robustez mecánica, Castabilidad superior, y una excelente calidad de superficie continúa convirtiéndola en la opción preferida para industrias que van desde dispositivos automotrices hasta dispositivos médicos.
Mientras tiene algunas limitaciones térmicas, su flexibilidad de diseño, bajo costo de producción, y la reciclabilidad segura firmemente la fundición de died de zinc como una tecnología líder de formación de metales para el futuro.
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