Materiais de molde para fundição sob pressão de zinco e magnésio

Por que as duas ligas são analisadas em conjunto

As ligas de zinco são fundidas a temperaturas relativamente baixas e as ligas de zinco fundidas não atacam rapidamente os metais ferrosos, de modo que os requisitos de material para os moldes e para as peças da máquina em contato com o banho são menos rigorosos do que para alumínio ou cobre. O magnésio é vazado mais quente que o zinco e ataca o molde muito menos do que o alumínio, e a comparação publicada situa um molde para magnésio em duas a três vezes a vida de um molde para alumínio.

Fundição de zinco

Na fundição sob pressão de ligas de zinco, a temperatura do molde é relativamente baixa, geralmente de 160 a 245 °C (325 a 475 °F). Aços-ferramenta para trabalho a quente, portanto, não são geralmente necessários para os moldes. Para produções extremamente longas e para alta precisão dimensional, no entanto, um aço-ferramenta para trabalho a quente como o H13 proporcionará o ótimo die life.

A dureza do molde na fundição de ligas de zinco é menos crítica do que para ligas de temperatura de fundição mais alta, e aços pré-endurecidos pelo fabricante até qualquer dureza máxima compatível com usinabilidade razoável podem geralmente ser usados. A dureza típica é 29 a 34 HRC (280 a 320 HB).

Machos e slides seguem a mesma lógica. Aços inoxidáveis endurecíveis como o tipo 440B são frequentemente usados para machos, e um aço ferramenta para trabalho a quente como o H13 pode ser usado tanto para machos quanto para slides. Como esses aços ferramenta respondem prontamente à nitretação, podem ser endurecidos seletivamente, de modo que a porção principal de um macho ou slide pode ser nitretada para resistência ao desgaste enquanto as extremidades são mascaradas para resistir à nitretação e manter sua resistência à fadiga térmica e ao lascamento. A lubrificação dos slides e machos com dissulfeto de molibdênio ou grafite coloidal em óleo mantém a ação suave e minimiza o desgaste.

Pinos ejetores de aço ferramenta H11 nitretado ou aço liga 7140 estão disponíveis como itens de estoque para inserção nos moldes. No lado da máquina, os cadinhos, pescoços de ganso e outros componentes que contatam o metal fundido são geralmente ferro fundido cinzento ou nodular, e podem ser aço fundido. Buchas e assentos de bico recebem alto desgaste e têm sido feitos de aço liga nitretado, aço ferramenta para trabalho a quente como o H13, aço ferramenta rápido e aço inoxidável, e são frequentemente feitos substituíveis para permitir reparo barato.

A vida útil do molde para fundição de ligas de zinco é geralmente muito maior do que para fundição de ligas de alumínio, magnésio ou cobre, e não é incomum que os moldes durem 1.000.000 de ciclos. A vida útil de um molde está diretamente relacionada à temperatura do metal sendo fundido, aos gradientes térmicos dentro do molde e à frequência de exposição a alta temperatura. A vida útil máxima do molde depende em grande parte de moldes bem projetados, operadores treinados e um programa rigidamente aplicado de manutenção de máquina e molde.

Fundição sob pressão de magnésio

Os materiais usados para moldes de magnésio são semelhantes aos usados para alumínio. Moldes e machos são tipicamente aços ferramenta para trabalho a quente como H11 e H13, tratados termicamente a 44 a 48 HRC, e a nitretação das superfícies do molde é frequentemente realizada. A vida útil do molde pode ser consideravelmente prolongada se a superfície do molde for acabada a 0,38 µm (15 µin.). O alívio de tensões e o repolimento da superfície do molde após aproximadamente 25.000 ciclos é às vezes realizado para manter a vida útil.

O magnésio trabalha mais quente que o zinco no molde. A faixa de temperatura ótima do molde é 260 ± 14 °C (500 ± 25 °F), e após os moldes serem pré-aquecidos nessa faixa, o calor fornecido pela fundição repetida é normalmente suficiente para mantê-la. Há geralmente necessidade de resfriar o molde para permanecer dentro da faixa, de modo que os moldes possuem um meio para resfriamento a água, e o controle da temperatura do molde é necessário para manter a qualidade da fundição. Se a temperatura do molde for muito baixa, falhas de preenchimento são prováveis.

A vantagem que o magnésio tem sobre o alumínio está na forma como o banho se comporta na superfície do molde. O magnésio fundido não solda no molde da mesma forma que o alumínio, de modo que os moldes caros duram muito mais, e o valor publicado é de duas a três vezes a vida de um molde para alumínio.

As duas ligas lado a lado

A tabela reúne o material do molde, dureza, prática de machos e slides, acabamento superficial e vida útil típica do molde para ambas as ligas em um só lugar.

Materiais e prática de moldes para fundição sob pressão de zinco e magnésio, reproduzidos do artigo Zinc and Zinc Alloys e do artigo Magnesium and Magnesium Alloys do ASM Handbook, Volume 15, Casting. As duas ligas situam-se na extremidade inferior da faixa de temperatura de fundição sob pressão e são tratadas em conjunto com base nisso.

Graus e estoque

Os graus para trabalho a quente designados para essas duas ligas são abordados em a página do aço para ferramentas H11 e em a página do aço para ferramentas H13. A nitretação seletiva de núcleos e slides é apresentada em o guia de nitretação de aço ferramenta.

O grau de núcleo inoxidável designado para zinco é abordado em a página do aço inoxidável 440B, que apresenta a prática de têmpera e revenimento para esse grau.

Os materiais dos componentes de fundição sob pressão, incluindo a camisa de injeção e as outras peças que entram em contato com o metal fundido, estão listados em a página de materiais de componentes de matrizes de fundição sob pressão. A seleção grau a grau para o mesmo processo é apresentada em a página de aço ferramenta para matrizes e insertos de fundição sob pressão.

Fonte: ASM Handbook, Volume 15, Casting (9th Edition Metals Handbook), ASM International, 1988.