Fundición inyectada en aluminio y zamak. Industrias DOJE S.L.

Introducción

En un entorno industrial donde la precisión, la repetibilidad y la optimización de costes son esenciales, la fundición a presión de Zamak se ha consolidado como una de las tecnologías más eficientes para la fabricación de piezas metálicas complejas. Este proceso combina la inyección de metal fundido a alta presión con la precisión de moldes de acero mecanizados, permitiendo obtener componentes de geometría exacta y excelente acabado superficial, sin necesidad de mecanizados posteriores.

El Zamak, una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre, es el material protagonista en este tipo de fundición gracias a su fluidez, resistencia y capacidad para reproducir con fidelidad los detalles del molde. Su versatilidad lo convierte en una solución ideal para sectores tan exigentes como el automotriz, eléctrico, ferretero, de cerraduras y electrodomésticos, donde se requiere un equilibrio óptimo entre rendimiento, durabilidad y estética.

En este artículo, exploraremos cómo funciona la fundición a presión de Zamak, sus principales ventajas, las aplicaciones industriales más destacadas y las propiedades que hacen de este material una elección preferente para la manufactura moderna.

La fundición a presión (también conocida como die-casting) es un proceso de manufactura que consiste en inyectar metal fundido a alta presión dentro de un molde de acero, conocido como matriz o troquel. Este molde reproduce la forma final de la pieza y puede utilizarse repetidamente para la producción en serie con tolerancias muy ajustadas.

Etapas del proceso de fundición a presión:

1. Preparación del molde y la máquina de inyección:

2. El molde se precalienta y se aplica un agente desmoldante para facilitar la extracción de las piezas. La máquina de inyección se ajusta a la presión y temperatura adecuadas para el tipo de Zamak utilizado.

3. Fusión del Zamak:

El Zamak, en forma de lingotes, se funde en un horno anexo a la máquina hasta alcanzar aproximadamente 400–420 °C, asegurando la fluidez necesaria para llenar completamente la cavidad del molde.

4. Inyección del metal fundido:

Mediante un pistón hidráulico, el metal fundido se inyecta a alta presión (de 200 a 1200 bar) dentro del molde. Este paso garantiza un llenado rápido y completo, evitando porosidades o defectos internos.

5. Enfriamiento y solidificación:

Una vez lleno, el metal comienza a enfriarse dentro del molde, tomando la forma exacta de la cavidad. El sistema de refrigeración controla la temperatura para optimizar los tiempos de ciclo.

6. Expulsión de la pieza:

Tras la solidificación, el molde se abre y la pieza se expulsa automáticamente mediante un sistema de extractores. Luego, se recortan las mazarotas o canales de colada.

7. Acabado y control de calidad:

Las piezas pueden someterse a operaciones secundarias como vibrado, granallado, mecanizado o tratamientos superficiales, dependiendo de las especificaciones del cliente. Finalmente, se realiza un control dimensional y visual antes del embalaje.

En el mundo de la fabricación de componentes metálicos, especialmente en industrias como la automotriz, la electrónica y la decorativa, la calidad y el aspecto visual de las piezas son elementos críticos que influyen en la percepción del producto final. En este sentido, los acabados superficiales desempeñan un papel fundamental en la mejora de la estética, la durabilidad y la funcionalidad de las piezas fabricadas en materiales como el zamak y el aluminio.

1. Resaltando la Estética y la Percepción del Producto:

Los acabados superficiales, como el pulido, el recubrimiento electroforético, el anodizado y el recubrimiento en polvo, permiten realzar la apariencia de las piezas de zamak y aluminio. Estos procesos no solo proporcionan un aspecto visual atractivo, sino que también pueden crear efectos de textura y color personalizados que se alinean con las necesidades estéticas del diseño del producto.

2. Mejora de la Durabilidad y Resistencia a la Corrosión:

Los acabados superficiales no solo se centran en la estética, sino que también desempeñan un papel crucial en la protección de las piezas contra la corrosión y el desgaste. Especialmente en aplicaciones donde las piezas estarán expuestas a condiciones ambientales adversas, como la humedad, la lluvia o la exposición a productos químicos, los acabados superficiales adecuados pueden prolongar significativamente la vida útil de las piezas y garantizar su funcionamiento óptimo a lo largo del tiempo.

3. Contribución a la Funcionalidad y el Rendimiento:

Además de mejorar la apariencia y la durabilidad, los acabados superficiales también pueden tener un impacto en la funcionalidad y el rendimiento de las piezas. Por ejemplo, ciertos acabados pueden reducir la fricción, mejorar la conductividad eléctrica o térmica, o proporcionar propiedades antiadherentes, lo que resulta fundamental en aplicaciones donde la precisión y la eficiencia son críticas.

4. Cumplimiento de Requisitos Regulatorios y de Calidad:

En muchos sectores industriales, existen normativas y estándares estrictos relacionados con la calidad y la seguridad de los productos. Los acabados superficiales desempeñan un papel clave en el cumplimiento de estos requisitos, ya que pueden contribuir a la resistencia a la corrosión, la protección contra agentes externos y la mejora de la seguridad en aplicaciones específicas.

5. Adaptabilidad a Diferentes Aplicaciones y Diseños:

La versatilidad de los acabados superficiales permite su aplicación en una amplia gama de piezas de zamak y aluminio, independientemente de su forma, tamaño o complejidad. Esto brinda a los diseñadores y fabricantes la flexibilidad necesaria para crear productos innovadores y personalizados que cumplan con las demandas del mercado y las expectativas de los clientes.

En conclusión, los acabados superficiales juegan un papel integral en la mejora de la calidad, el rendimiento y la apariencia de las piezas fabricadas en zamak y aluminio. Al comprender la importancia de estos acabados y elegir los procesos adecuados, los fabricantes pueden garantizar la excelencia en sus productos y satisfacer las necesidades de un mercado cada vez más exigente y competitivo.

Nos han otorgado una ayuda de 9267.21€ para la sustitución del horno de crisol para fusión y mantenimiento de aluminio.

Gracias al proyecto acogido a la linea de ayudas de ahorro y eficiencia energetica en PYME, cofinanciada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER),y gestionada por el IDAE con cargo al Fondo Nacional de Eficiencia Energética, con el objetivo de conseguir una economia mas limpia y sostenible.

Preparación de las aleaciones.

En las fundiciones a presión especialmente en las de zinc y aluminio, predomina actualmente la tendencia a emplear lingotes de aleaciones de metal virgen o de segunda fusión, ya suministrados de una composición garantida. Como las fabricas de metales disponen de instalaciones y aparatos de alta precisión que permiten la obtención de aleaciones de composiciones químicas exactas y de propiedades preestablecidas, se tiene así asegurado que los metales suministrados en forma de lingotes reúnen características uniformes. Resulta, pues, que tiende a desaparecer la práctica de preparar las aleaciones en los talleres mismos de las fundiciones.

Las fundiciones que preparan todavía las aleaciones, efectúan la fusión de los diversos elementos aleadores, en un horno de reverbero, si el consumo de metal es grande, o en hornos pequeños basculantes cuando el consumo del metal es más reducido.

El tipo de combustible empleado para el calentamiento, depende de las condiciones locales. Puede utilizarse gas, electricidad o petróleo. El carbón es sólo raras veces utilizado en instalaciones modernas. La temperatura de los hornos debe controlarse rigurosamente, con preferencia por un dispositivo automático, con el objeto de evitar un recalentamiento del metal, lo cual provocaría una oxidación de la aleación y tendría como efecto una reducción de las propiedades mecánicas de las piezas fundidas, y un aumento en las perdidas del metal.

Si no se preparan las aleaciones en el mismo taller de fundición, se usan para la fusión de los lingotes hornos de tipo corriente, con preferencia basculantes. Generalmente se carga en el horno por cada kilo de lingote de aleación virgen, uno a tres kilos de desperdicios, que están constituidos de conductos de colada, piezas rotas o inservibles, etc. Debe evitarse una mezcla de las chatarras de aleaciones de diferentes composiciones. Debería observarse el principio de que cada máquina o cada serie de máquinas que funden las mismas aleaciones, consuman sus propias chatarras. La carga debe efectuarse gradualmente, debiendo esperar antes de proseguir, que la carga anterior se haya fundido. Una vez cargado el horno, se retira una muestra del metal líquido para su análisis.

El agregado de fundentes, tales como fluoruro o cloruro de sodio, fluoruro de potasio, etc., debe evitarse en lo posible, especialmente cuando se trata de la fundición de aleaciones de zinc. Con estos fundentes se produce una disminución del contenido de magnesio y aluminio en las aleaciones. Además, los mimos contienen, a veces, impurezas perjudiciales tales como estaño y plomo, las que tienen efectos muy dañosos sobre las aleaciones de zinc.

Fuente: FUNDICION A PRESION (A.Biedermann)

Este video de 18 minutos de la BBC, aun no siendo reciente (1973) te dice TODO sobre la formación de granos (tamaño, anisotropía, ...) en metales (aleaciones de aluminio y aceros). Explica el impacto del proceso de transformación (laminación en frío, fundición, etc.) y los tratamientos térmicos sobre la microestructura y la influencia de los granos en las características mecánicas de las piezas. Está bien hecho, muy didáctico e interesante, nos gustó el pequeño lado retro (la prueba de extracción manual, las interferencias y abandonos del video VHS, ...) y el estilo muy muy en serio de la BBC. Si quieres ver un video hilarante, o si estás un poco deprimido, sigue tu camino compañero ... De lo contrario y si eres un apasionado de la metalurgia, si eres adicto a la tecnología, esto es para ti.

Fuente: BBC Video

Fuente artículo: My little blog fonderie

Una vez terminada la contracción, las piezas fundidas empiezan a dilatarse. Tambien la dilatación es un factor insignificante.

En la tabla superior, preparada por The New Jersey Zinc Co. resumimos las modificaciones en las dimensiones de las aleaciones de Zamak, en función del tiempo, admitiendo un envejecimiento de dos años en una ambiente de aire seco a 95ºC.

A la temperatura ordinaria la modificación en las dimensiones es completada en más o Conos del 60% al 70% dentro de cuatro o cinco semanas.

Como se deduce de la tabla anterior, la variación en las dimensiones es tan insignificante que no tiene importancia en la mayoría de piezas fundidas a presión. No obstante, en aplicaciones determinadas en las cuales se requiere un maquinado de la pieza fundida con tolerancias muy pequeñas, se acorta el período de la modificación en las dimensiones, sometiendo las piezas fundidas a un tratamiento térmico, o sea, a un envejecimiento artificial. Se recomienda un calentamiento a 100ºC durante 3 a 6 horas, o a 85ºC durante 5 a 10 horas, o también a 70ºC durante 10 a 20 horas. Despues del tratamiento deben enfriarse las piezas en el aire.

Fuente: FUNDICION A PRESION DE METALES NO FERREOS (FUNDICION POR INYECCION). A. BIEDERMANN

Propiedades químicas del zinc

El zinc en aire seco no sufre alteraciones y mantiene su brillo metálico; expuesto al aire húmedo se deslustra, formándose gradualmente una capa protectora gris, delgada y fuertemente adherida – carbonato de zinc (ZnCO3) – que protege al metal contra una acción atmosférica posterior. El zinc es, pues, muy útil para cubiertas y para cubrir otros metales oxidables. Como ya se ha mencionado, el zinc en estado líquido tiene tendencia a disolver el hierro. El zinc, a su vez, se disuelve fácilmente en los ácidos y en los álcalis.

Fuente: FUNDICION A PRESION (A.Biedermann)