Comparação entre a tecnologia de núcleo de fundição de zinco e de fundição de alumínio

Na indústria transformadora moderna, sob a onda de um desenvolvimento vigoroso, a tecnologia de fundição sob pressão, com a sua elevada eficiência e caraterísticas de alta precisão, é amplamente utilizada no sector automóvel, eletrónico, aeroespacial e em muitos outros domínios. A fundição sob pressão de zinco e a fundição sob pressão de alumínio são as duas principais correntes do processo de fundição sob pressão, como duas pérolas brilhantes na indústria transformadora, cada uma exalando uma luz única, com diferentes vantagens e cenários aplicáveis. Para os engenheiros, na conceção e produção de produtos, a escolha precisa da tecnologia de fundição injetada é crucial, o que está diretamente relacionado com o desempenho do produto é excelente, o controlo de custos é razoável, a eficiência da produção pode satisfazer as expectativas. Este artigo analisa em profundidade a tecnologia de fundição de zinco e de fundição de alumínio, a partir das caraterísticas dos materiais, dos parâmetros do processo, da composição dos custos e de outras dimensões da comparação, para que os engenheiros possam fornecer uma referência abrangente e pormenorizada para a tomada de decisões de seleção.

Princípios técnicos

(i) Princípio da fundição injectada de zinco

A liga de zinco é aquecida até ao estado líquido e injectada rapidamente numa cavidade do molde de precisão utilizando alta pressão, sendo depois rapidamente arrefecida e solidificada sob alta pressão para obter peças fundidas sob pressão de liga de zinco. Devido ao ponto de fusão relativamente baixo da liga de zinco, é mais fácil obter um fluxo líquido e encher o molde durante o processo de fundição injetada.

(ii) Princípios da fundição injectada de alumínio

alumínioApós o aquecimento e a fusão até ao estado líquido, é aplicada uma pressão elevada através da máquina de fundição injetada para encher a cavidade do molde a alta velocidade, arrefecer e cristalizar sob pressão para formar a fundição injetada de liga de alumínio necessária. Devido às suas caraterísticas próprias, na fundição sob pressão, a liga de alumínio deve prestar atenção ao controlo dos parâmetros de temperatura e pressão, a fim de garantir a qualidade das peças fundidas.

Tabela de comparação de parâmetros principais

dimensão de comparação	fundição injectada de zinco	fundição injectada de alumínio
Densidade (g/cm³)	6.6-7.1	2.6-2.8
Ponto de fusão (℃)	380-420	580-660
Resistência à tração (MPa)	220-420	160-310
Condutividade térmica (W/m-K)	110-130	90-150
Vida útil do molde (tempos de injeção)	1,000,000+	100,000-200,000
Rugosidade da superfície Ra (μm)	0.4-0.8	0.8-1.6
custo unitário	elevado	relativamente baixo
Espessura mínima da parede (mm)	0.5	1.0
Duração do ciclo (s)	5-15	15-30

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Análise das principais diferenças tecnológicas

1. comparação das propriedades físicas

• Vantagem da liga de zinco
  A densidade é próxima do aço-carbono (7,1 g/cm³) e a resistência ao impacto é 2,5 vezes superior à da liga de alumínio. A vida à fadiga de uma junta de direção de automóvel foi aumentada em 40% após a adoção da liga ZA-8.
• Vantagem da liga de alumínio
  Com uma resistência específica de 120-150, é insubstituível em cenários leves, como os tabuleiros de baterias de energia nova.

2. diferenças nos sistemas de processos

• Método de fusão
  O consumo de energia da liga de zinco que utiliza a fundição injectada em câmara quente (integração em forno) é 35% inferior ao do processo de alumínio em câmara fria. Os dados medidos mostram que a unidade de fundição injectada de zinco poupa energia até 42%.
• Economia de moldes
  A vida útil do molde de fundição sob pressão de zinco é superior a um milhão de vezes, um molde de fechadura de porta tem sido utilizado continuamente durante 5 anos sem reparação. O molde de liga de alumínio é normalmente utilizado 100.000 vezes após a necessidade de reparação por tratamento TD.

3. caraterísticas do tratamento de superfície

• Fundição injectada de zinco
  A superfície fundida atinge Ra0.4, e a taxa de aprovação do revestimento direto é superior a 98%. Um eixo de produto 3C elimina o processo de moagem e a taxa de rendimento aumenta em 12%.
• Fundição injectada de alumínio
  Os defeitos de superfície têm de ser tratados por oxidação por micro-arco e o custo da adição de anodização a um componente automóvel aumentou 18%.

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Cenários de aplicação típicos

Domínio preferencial da fundição injectada de zinco:

1. Componentes estruturais ultra-finos: Caixa da porta USB-C (0,5 mm de espessura de parede)
2. Ambientes altamente corrosivos: Hardware marítimo (passou no teste de névoa salina de 2000h)
3. Produção de alta frequência: Produção anual de mais de 500 000 acessórios para casa de banho
4. Proteção electromagnética: Caixa de filtro para estação de base 5G

Cenários de aplicação da fundição de alumínio sob pressão:

1. O peso leve só precisa de serCaixa de tração eléctrica para veículos eléctricos (redução de peso 40%)
2. Peças de serviço para altas temperaturasSuportes do motor (resistentes a temperaturas superiores a 150°C)
3. Dissipadores de calor complexosEstrutura dentada do dissipador de calor do suporte de lâmpadas LED
4. Peças funcionais condutorasCaixas de inversores fotovoltaicos

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Análise custo-benefício (200.000 unidades por ano)

item de custo	Programa de fundição injectada de zinco	Programa de fundição de alumínio sob pressão
Investimento em moldes	¥800,000	1,2 milhões de ienes
Custo do material por unidade	¥6.2	¥4.8
Custos de reprocessamento	¥0.5	¥1.2
Custo anual total	1,34 milhões de ienes	1,44 milhões de ienes
Ciclo ROI	9 meses	13 meses

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Fluxograma da decisão de seleção

gráfico TD
    A[Análise dos requisitos] --> B{Espessura da parede ≤0,8mm?}
    B -->|Sim| C[Seleção de fundição de zinco]
    B -->|Não| D{Temperatura de funcionamento ≥120℃?}
    D -->|Sim| E[Seleção de fundição sob pressão de alumínio]
    D -->|Não| F{Produção anual ≥300,000 peças?}
    F -->|Sim| C
    F -->|Não| E

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Esclarecimento de equívocos técnicos

P: A liga de zinco é totalmente resistente à corrosão?
R: É efetivamente superior ao alumínio em ambientes de pH 4-10, mas as ligas de titânio são recomendadas para ambientes fortemente ácidos (pH<3)

P: A liga de alumínio pode ser transformada em peças ultra-finas?
A: A nova formulação AlSi10MnMg atinge uma espessura de parede de 0,8 mm, mas o custo do molde aumenta em 35%