Directrices de diseño de fundición inyectada de zinc para piezas de precisión
zamak 5, Fundición a presión de cincLa fundición a presión de zinc es un método de producción flexible que implica la inyección de materia fundida de aleación de zinc en un molde especialmente diseñado con alta presión para crear piezas complejas y de alta precisión. Este método es especialmente apropiado para piezas de precisión porque el zinc tiene una gran fluidez, un punto de fusión bajo y puede mecanizarse con tolerancias estrictas sin mucho procesamiento posterior. La fundición a presión de zamak se utiliza en sectores como la automoción, la electrónica, los bienes de consumo y los dispositivos médicos para piezas como conectores, engranajes, carcasas y mecanismos complejos que requieren tolerancias dimensionales y longevidad. La mayoría de las aleaciones de zinc se procesan con máquinas de cámara caliente, que permiten tiempos de ciclo rápidos y una calidad constante. Las piezas precisas se benefician de la capacidad del zinc para producir paredes finas, geometrías complejas y piezas con forma de red, lo que reduce el desperdicio de material y el tiempo de montaje. No obstante, se consiguen altos índices de éxito cuando se siguen unas reglas de diseño específicas y se tienen en cuenta las propiedades del material, la forma y los parámetros de procesamiento. Estas reglas ayudan a reducir los defectos, mejorar la fabricabilidad y aumentar la precisión. Este artículo identifica las principales directrices respaldadas por normas industriales establecidas por organizaciones para ayudar a los ingenieros a diseñar piezas de precisión de fundición inyectada de zinc. Ventajas de la fundición a presión de zinc para piezas de precisión El uso de la fundición a presión de zinc ofrece varias ventajas, lo que lo convierte en uno de los mejores materiales para aplicaciones de precisión. Selección del material: Aleaciones de zinc Seleccionar la aleación de zinc correcta es importante para las piezas de precisión porque afecta a las propiedades mecánicas, la colabilidad y las tolerancias. Las series de fundición a presión Zamak (2, 3, 5, 7) y la serie ZA (8, 12, 27) tienen composiciones y propiedades de rendimiento específicas. En la tabla siguiente se resumen los tipos de aleación de zinc utilizados en la fabricación de piezas de precisión: Tipos de aleación de zinc Resistencia a la tracción (ksi/MPa) Alargamiento % Dureza (BHN) Densidad g/cm³ Límite elástico (MPa) Punto de fusión °C Zamak 2 52/359 7 100 6,6 283 379-390 Zamak 3 41/283 10 82 6,6 269 381-387 Zamak 5 48/328 7 91 6,6 283-269 380-386 Zamak 7 41/283 13 80 6.6 310-331 381-387 ZA 8 54/372 6-10 100-106 6,3 359-379 375-404 ZA-12 59/400 4-7 95-105 6,03 145 377-432 ZA-27 62/426 2,0-3,5 116-122 5,3 N/A 372-484 Estas propiedades pueden utilizarse para garantizar que las aleaciones de zinc cumplan las especificaciones de precisión y que las piezas complejas tengan puntuaciones de fluidez elevadas (1-2 en una escala de 1-4; 1 mejor). Para ser más exactos, los fabricantes querrían elegir aleaciones como Zamak 3 o ZA-8 debido a su estabilidad y capacidad para soportar tolerancias estrechas. Directrices clave de diseño Una buena fundición a presión de zinc se diseña para facilitar el flujo y la expulsión, manteniendo al mismo tiempo la resistencia con un coste mínimo. Espesor de la pared El espesor de la pared debe ser uniforme para evitar la porosidad y la distorsión. Para piezas de precisión, manténgalo dentro de +/-10% y utilice un espesor mínimo de 0,040 pulgadas (1 mm) para un buen acabado superficial, y tan fino como 0,020 pulgadas (0,5 mm) en modelos en miniatura. Las proporciones entre secciones gruesas y finas deben mantenerse por debajo de 3:1 para minimizar la posibilidad de porosidad; preferiblemente, las proporciones entre diámetros de esferas inscritas no deben superar 6:1. El engrosamiento de las paredes mejora el flujo, pero aumenta el tiempo de ciclo y el consumo. A distancias alejadas de la lingoteta, el espesor mínimo cambia: por debajo de 0,5 mm en zonas de menos de 50 mm, hasta 2 mm a 200 mm. Se pueden utilizar diferentes simulaciones para comprobar los diseños. En la fundición de zinc, especifique un mínimo de 0,025 pulgadas (0,635 mm) en ubicaciones seleccionadas, pero de 0,040 pulgadas (1,016 mm) en ubicaciones óptimas. Ángulos de desmoldeo Los ángulos de desmoldeo ayudan a expulsar las piezas y evitan daños en la matriz. Para el zinc, los ángulos de desmoldeo mínimos son 0,5 ° -1 en superficies exteriores, 1 ° -1 en superficies interiores y 0,1 ° -1 en orificios redondos. Las características cortas que utilizan piezas móviles (elementos del troquel) pueden imprimirse en cero, pero es más caro. Para las nervaduras, se utiliza una conicidad de 5-10 cuando no es paralela a la contracción. Diferentes normas dan cálculos de calado: las tolerancias estándar son 50 (ángulo de calado de aproximadamente 1,9 grados a una profundidad de 1 pulgada) para las paredes interiores y 100 para las exteriores. También existen tolerancias de precisión que permiten calados constantes de 60 y 120. Filetes y radios Los filetes y radios deben añadirse siempre, ya que los bordes afilados provocan concentraciones de tensiones y erosión de la matriz. El radio mínimo del filete interior es de 0,4 mm (0,016 pulgadas) y el exterior de 0,8 mm (0,031 pulgadas). Los radios de mayor tamaño (hasta 0,063 pulgadas o 1,6 mm) mejoran la fluidez y la resistencia. Deben utilizarse radios mínimos (0,060 pulgadas (1,5 mm) para resaltes y nervaduras). Los radios a alta tensión no deben ser inferiores a 1 mm; las normas sugieren ±0,08/±0,04 pulgadas (±2/±1 mm) en los filetes. Esto mejora la vida útil de la pieza y reduce el agrietamiento. Las nervaduras mejoran el refuerzo sin añadir volumen. Cree nervaduras poco profundas y redondeadas (relación altura/espesor no superior a 3:1) y espacielas uniformemente para que no se deformen. Adhiera las nervaduras a las paredes con filetes para evitar porosidad en la intersección. La altura de los resaltes utilizados para montar o roscar debe ser igual a su diámetro, y cuando el diámetro es grande, deben tener nervaduras. Mantenga una distancia de 6,5 mm (0,25 pulgadas) entre los resaltes. Las tolerancias de alturas críticas pueden estar contenidas en nervios, como en los diseños de precisión de nervios de ±0,001 pulgadas (±0,025 mm). Agujeros y roscas Los agujeros realizados en el núcleo lo hacen más ligero y permiten elementos como las roscas. Las profundidades máximas son de unos 3 mm de diámetro, 9 mm ciegos o 24 mm pasantes; hasta 12 mm de diámetro con aberturas mayores. Al menos 6 mm de diámetro, relación L/D no superior a 4:1 en orificios pequeños. Consideraciones sobre la línea de separación Es mejor colocar la línea de separación en la sección más grande posible para producir la menor cantidad de rebaba y permitir un recorte fácil. Deben evitarse las líneas verticales o complicadas; lo mejor son los ángulos rectos del plano de movimiento del troquel. Las tolerancias en las líneas de partición son la suma de las lineales, por área proyectada. Área proyectada Tolerancia (+in) Hasta 10 +0,0045 11-20 +0,005 21-50 +0,006 51-100 +0,009 Tolerancias de las piezas de precisión La fundición a presión de zinc tiene tolerancias de precisión aún mayores que las estándar, y a veces 65% de esos controles especiales son










