Usinagem de zinco: Várias ligas e processos para produção de peças de zinco

Processamento de zinco

O zinco (símbolo: Zn) é um metal utilitário na indústria de transformação devido às suas propriedades materiais favoráveis, como boa resistência à corrosão, desempenho eletroquímico e biocompatibilidade.

Neste artigo, discutimos as propriedades do zinco e suas ligas como materiais de usinagem CNC. Também abrange as propriedades do zinco, diferentes tipos de ligas de zinco, vários processos de usinagem de zinco e uma análise aprofundada da usinabilidade das ligas de zinco.

Propriedades e características do zinco

material de zinco puro

Em sua forma pura, o zinco metálico é um elemento químico cinza brilhante e quebradiço, com aplicações industriais limitadas. Por ser um metal puro, é útil para galvanizar outros metais, como o ferro, para melhorar a resistência à corrosão.

No entanto, as ligas de zinco são incrivelmente úteis e possuem uma série de propriedades desejáveis ​​que as colocam no topo da lista dos materiais de usinagem mais comuns. As ligas de zinco apresentam boa resistência à tração, resistência à corrosão e alta ductilidade. Além disso, são ecologicamente corretos devido à sua reciclabilidade. Além disso, o zinco é um metal barato com depósitos abundantes.

Tipos de ligas de zinco para usinagem

Cada liga de zinco oferece uma combinação específica de propriedades de material. Nesta seção discutiremos algumas ligas de zinco populares. Alguns dos elementos de liga mais importantes do zinco são cobre, estanho, magnésio e alumínio.

Zamac 3

A família Zamak de ligas de zinco inclui os tipos de liga de zinco mais comuns, sendo o Zamak 3 a liga padrão. Zamak 3 contém 96% de zinco de alta pureza e 4% de alumínio. Além disso, certas variantes do Zamak 3 também podem conter vestígios de cobre, magnésio e ferro.

Oferece uma combinação de ductilidade, resistência, acabamento e estabilidade dimensional. Estas propriedades, complementadas pelo seu ponto de fusão de 384 °C, tornam-no muito fácil de vazar. Portanto, a fundição é provavelmente o seu uso industrial mais popular.

Além disso, o Zamak 3 também possui a resistência à corrosão e a condutividade elétrica características das ligas de zinco.

Liga de Zinco

Zamac 5

Zamak 5 é outra liga de zinco do grupo Zamak. Sua composição contém ~1% de cobre, além dos 4% de alumínio que são comuns em todas as variedades de zamak.

Este aditivo de cobre confere resistência e dureza à liga de zinco. No entanto, essas propriedades prejudicam a ductilidade e a precisão dimensional reduzidas. No geral, porém, o Zamak 5 é uma excelente liga de zinco com boa fundibilidade e usinabilidade.

ZA8

ZA 8 é uma liga de zinco-alumínio com 8,4% de teor de alumínio. Suas principais propriedades incluem alta resistência e dureza, bem como resistência à fluência, uma propriedade única entre as ligas de zinco. Também suporta diversos processos de acabamento superficial, sendo uma escolha comum na confecção de peças para fins decorativos.

Uma de suas principais vantagens é a compatibilidade com processos de fundição sob pressão, incluindo fundição sob pressão em câmara quente. Sua fluidez permite fundir geometrias complexas com estruturas finas.

EZAC

EZAC é uma liga de zinco inovadora com teor de alumínio e cobre. Possui notável resistência, dureza e resistência à fluência e é frequentemente referida como a melhor entre as ligas de zinco comuns.

Seu ponto de fusão e fluidez o tornam particularmente adequado para aplicações de fundição sob pressão. Devido ao seu baixo ponto de fusão, é compatível com fundição sob pressão em câmara quente, ampliando seu potencial de aplicação em diversos setores.

ZA 27

ZA 27 é outra liga de zinco com alto teor de alumínio, com aproximadamente 28% de alumínio e 2,5% de cobre. É leve, forte, duro e possui boas propriedades de fluência. Além disso, possui um ponto de fusão relativamente alto entre as ligas de zinco, tornando-o adequado para fundição sob pressão em câmara fria.

Tombac

Tombak é principalmente uma liga de latão com teor de zinco em torno de 5-20%. É conhecido pelo seu baixo custo, maleabilidade e aparência brilhante. Dependendo da composição de outros elementos de liga (estanho, cobre, chumbo, etc.), pode assumir cores diferentes.

Devido ao seu aspecto dourado, é uma escolha popular para a confecção de produtos com valor decorativo como medalhas, peças decorativas e botões.

Usinabilidade de ligas de zinco

As ligas de zinco são geralmente fáceis de usinar e não causam muitos problemas. No entanto, como acontece com qualquer material, eles têm comportamentos específicos que exigem considerações e ajustes específicos por parte do operador da máquina para alcançar resultados ideais. Alguns aspectos importantes da usinabilidade do zinco são explicados abaixo.

Componentes de zinco com paredes finas

Comportamento emborrachado

O zinco aquece rapidamente durante a usinagem. O amolecimento térmico associado ao aumento da temperatura pode levar a uma “borracha” do material. Isto significa que a liga de zinco tende a aderir à aresta de corte da ferramenta, aumentando o desgaste da ferramenta e degradando o desempenho de corte.

Baixo ponto de fusão

Um problema semelhante relacionado à temperatura é que o amolecimento térmico às vezes pode impedir que o operador da máquina adote uma abordagem de usinagem agressiva. Por exemplo, avanços muito elevados podem não ser possíveis devido ao cisalhamento excessivo do material.

fragilidade

Embora de natureza dúctil, o comportamento frágil de algumas ligas de alumínio pode causar problemas de lascamento.

Riscos de segurança

Embora o processamento do zinco produza cavacos curtos e manejáveis, os processos de usinagem fina ou retificação podem produzir poeira que não deve ser inalada. Portanto, recomenda-se garantir ventilação adequada ao realizar tais operações.

Vários métodos de processamento para ligas de zinco

As ligas de zinco são um material comum em oficinas mecânicas. Eles são compatíveis com uma variedade de métodos de edição, alguns dos quais são brevemente explicados abaixo.

Processo de moagem

Moer

O fresamento é o processo de usinagem mais amplamente utilizado para usinagem de zinco. Com recursos avançados, como usinagem CNC de 5 eixos, é um processo de classe mundial para a produção de formas prismáticas irregulares.

Vez

O torneamento é útil ao usinar objetos cilíndricos em tornos. Tornos modernos oferecem recursos multieixos de alta precisão, incluindo operações de torneamento-fresamento. O torneamento de zinco, assim como o fresamento, é simples, mas pode apresentar alguns problemas com o amolecimento (emborracha) do material.

Furar

A perfuração é o método de usinagem padrão para fazer furos. São utilizadas brocas com diferentes relações comprimento-raio e ranhuras em forma de espiral. A perfuração em liga de zinco é melhor realizada usando resfriamento por inundação e brocas afiadas para minimizar o acúmulo de calor na zona de corte. Caso contrário, as ligas de zinco podem ser usinadas com parâmetros de corte generosos, permitindo altas taxas de remoção de material.

Peça fundida em zinco

fundido

A fundição sob pressão é um processo de fabricação altamente eficiente e popular para a produção de componentes de zinco com formatos complicados e tolerâncias restritas. Ao contrário dos processos de usinagem tradicionais, a fundição sob pressão utiliza moldes ou matrizes para produzir a peça desejada.

Erosão elétrica (EDM)

A EDM não é um processo de usinagem clássico, mas ainda é um método muito útil e comum para a produção de peças prismáticas em oficinas mecânicas. A boa condutividade elétrica do zinco o torna um material adequado para erosão.

Opções de acabamento superficial para peças de zinco

As ligas de zinco são compatíveis com uma variedade de processos de acabamento superficial, incluindo:

  • Galvanoplastia: As ligas de zinco suportam galvanoplastia com materiais como níquel e cobalto para obter acabamentos superficiais específicos, propriedades e melhor resistência à corrosão.
  • Revestimento de conversão de cromato: A cromação melhora a aparência e a resistência à corrosão das ligas de zinco. Além disso, está disponível em diversas cores.
  • Revestimento em pó: O revestimento em pó confere à superfície uma aparência mais áspera e a torna mais resistente a influências abrasivas, como lascas e arranhões.
  • Anodização: A anodização cria uma fina camada protetora de óxido na superfície da liga de zinco, o que melhora a resistência à corrosão.
  • pintura: As ligas de zinco são compatíveis com as cores, permitindo aos usuários obter a cor que desejarem.

Dicas e truques para processar ligas de zinco

Nas seções anteriores, descobrimos que a usinabilidade das ligas de zinco é alta. Eles não são tão difíceis de trabalhar como outros materiais, como a usinagem de titânio. No entanto, também existem algumas soluções especializadas para otimizar os processos de usinagem de ligas de zinco.

Prefira ligas de zinco usináveis

Isso é evidente, mas também é facilmente esquecido. Se você puder escolher entre várias ligas de zinco, escolha aquela que seja mais fácil de manusear pelos seus maquinistas, como Zamak 3 ou Zamak 5. Isso terá retorno em termos de precisão dimensional e economia de tempo.

Ferramentas de corte afiadas

Para combater a borracha das ligas de zinco e minimizar o desgaste da ferramenta, são preferíveis ferramentas de corte mais afiadas. Eles aplicam forças de corte concentradas e minimizam o efeito de aração. Isso cria cavacos curtos que voam para longe em vez de grudar na ferramenta.

Seja generoso com o refrigerante

O amolecimento térmico é um grande problema no processamento de zinco. Portanto, o fornecimento adequado de refrigerante ajuda a minimizar o atrito e a manter as temperaturas sob controle, o que, por sua vez, melhora o acabamento superficial e a produção de cavacos. Além disso, você deve preferir refrigerantes à base de água.

Velocidades de corte médias a altas

Se a liga de zinco aquecer rapidamente, aumente ligeiramente a velocidade de corte para reduzir as temperaturas de corte. Isto encurta o tempo de contato entre a ferramenta e o material e leva a uma maior dissipação de calor através dos cavacos.

Ferramentas de metal duro/HSS

As ligas de zinco podem causar desgaste excessivo da ferramenta ou distorção térmica. Portanto, o metal duro é uma boa escolha devido à sua boa resistência ao desgaste e estabilidade térmica. Para trabalhos mais leves, o HSS também funciona muito bem com ligas de zinco.

Aplicações de peças de zinco

Agora que entendemos os aspectos de usinabilidade das ligas de zinco, é hora de discutir algumas das aplicações das peças usinadas com zinco. Abaixo está uma pequena lista de peças de liga de zinco.

  • Componentes automotivos: As montadoras utilizam ligas de zinco para produzir componentes de blocos de motores, suportes, itens decorativos, etc.
  • Carcaça eletrônica: Devido à sua boa condutividade elétrica e térmica, as ligas de zinco são ideais para a produção de carcaças e dissipadores de calor para dispositivos eletrônicos.
  • Instrumentos médicos: A biocompatibilidade das ligas de zinco as torna um material favorável para alguns instrumentos médicos.
  • Hardware: As ligas de zinco são uma escolha popular para fixadores como parafusos, porcas e pernos para aplicações de baixa tensão, como eletrodomésticos e acessórios. Eles fornecem resistência, resistência à corrosão e opções de superfície estéticas suficientes para tais aplicações.
  • Bens de consumo: As ligas de zinco também são uma escolha popular para produtos de consumo, como zíperes, dobradiças e joias, devido ao seu baixo custo e aparência decorativa.

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Conclusões

As ligas de zinco são, sem dúvida, um dos grupos de materiais mais importantes na indústria de usinagem e estão disponíveis em diversos graus, processos e aplicações. Suas propriedades vantajosas e alta usinabilidade os tornam perfeitos para uso em oficinas mecânicas.

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