Ligas de zinco são muito utilizadas no processo de fundição para a obtenção de peças com aplicações em diferentes segmentos, como na indústria automotiva, moveleira, construção civil, vestuário, entre outras.
Conheça os diferentes tipos e veja qual é o mais adequado para garantir o melhor custo-benefício em seus produtos
ICZ Instituto da Cadeia do Zinco
Comitê Técnico
As ligas de zinco são muito utilizadas no processo de fundição para a obtenção de peças com aplicações em diferentes segmentos, como na indústria automotiva, moveleira, construção civil, de vestuário, entre outras. Essas ligas oferecem muitas vantagens em relação às ligas de alumínio e magnésio para esse tipo de processo. São mais resistentes, mais dúcteis e o ponto de fusão é mais baixo, garantindo maior produtividade, menor custo de energia, e prolongamento da vida útil do equipamento. As peças finais podem ter diferentes tamanhos e complexidades e têm melhor aspecto superficial, dispensando etapas de acabamento, além de permitirem diversos tipos de cobertura.
Existem duas famílias básicas de ligas de zinco para fundição: Zamac e zinco-alumínio (ZA). As ligas Zamac, mais convencionais, foram desenvolvidas para fundição sob pressão nos anos de 1920 e seu uso foi sendo ampliado desde então, atingindo aplicações que exigem peças complexas, como trocadores de calor. Já as ligas ZA foram inicialmente desenvolvidas para fundição por gravidade. Suas propriedades mecânicas competem diretamente com o bronze, o ferro fundido e o alumínio, utilizando fundição de areia, de molde permanente e de molde de gesso.
O zinco e o alumínio são os principais constituintes das ligas ZA, juntamente com outras pequenas adições de magnésio e cobre. Os números associados ao nome representam a quantidade de alumínio na liga (isto é, o ZA-8 tem cerca de 8% de alumínio). Algumas normas internacionais especificam a composição química de ligas de zinco para fundição. Na Tabela 1 são comparadas as principais ligas Zamac e ligas ZA com relação à composição química, de acordo com a norma ASTM B240¹.
Tabela 1: Composição química das ligas de zinco de acordo com a norma ASTM B240¹
Tabela 2: Propriedades das ligas de zinco Versus alumínio 380 e latão. Adaptado3,4
As características distintivas das ligas ZA são seu alto teor de alumínio, alta resistência e propriedades de rolamento, como baixo coeficiente de atrito e alta fluência. As ligas ZA podem ser substitutas diretas de buchas e rolamentos industriais maiores, de bronze, uma vez que custam menos e são até 43% mais leves. Para componentes menores, a lubricidade natural do zinco pode contribuir para reduzir os custos de fabricação secundária, eliminando pequenas buchas e insertos de desgaste, permitindo maior flexibilidade de projeto².
As principais propriedades das ligas Zamac e zinco-alumínio para fundição sob pressão estão listadas na Tabela 2, comparadas às propriedades do alumínio, para o mesmo tipo de fundição, e ao latão utilizado para aplicações similares.
Diferentes tipos de ZA
A liga ZA-8, normalmente utilizada para fundição por gravidade, também pode ser fundida em câmara quente, ao contrário das demais ligas zinco-alumínio, além de possuir propriedades de resistência, dureza e fluência superiores as do Zamac. Peças em ZA-8 podem ser prontamente banhadas e acabadas usando procedimentos-padrão para o Zamac.
Quando o desempenho do Zamac 3 ou do 5 é questionado, a ZA-8 é frequentemente a escolha da fundição4, embora sua temperatura de fusão seja mais alta que das ligas Zamac e possa ocorrer segregação de alumínio no banho, requerendo maior atenção ao processo, além de maior desgaste dos equipamentos.
A ZA-12 é a liga de zinco mais versátil em termos de combinação de propriedades de alto desempenho e facilidade de fabricação, usando fundição por gravidade ou pressão, possuindo propriedades intermediárias, entre a ZA-8 e a ZA-27. É reconhecida por ser a melhor liga de fundição por gravidade para areia, molde permanente ou molde de grafite, e também pode ser utilizada na fundição sob pressão, porém, sua alta temperatura de fusão, devido ao maior teor de alumínio, exige que o processo seja realizado em câmara fria. Peças em ZA-12 também podem ser banhadas, embora a adesão do revestimento seja reduzida em comparação com as ligas Zamac4.
A liga ZA-27 tem o mais alto teor de alumínio, maior resistência, maior ponto de fusão, e menor densidade do grupo ZA. É adequada para aplicações que exigem maior resistência, conseguindo obter-se peças resistentes mesmo com paredes finas.
A liga ZA-27 também pode ser até três vezes mais forte que o alumínio fundido típico e pode ter a resistência à tração do ferro fundido. Essa liga é facilmente usinada e as peças podem ser polidas, chapeadas, pintadas ou anodizadas. Devido ao seu ponto de fusão maior que a ZA-12, a ZA-27 é adequada para projetos com temperaturas de serviço de cerca de 150 °C. Entretanto, assim como a ZA-12, essa temperatura de fusão alta exige que o processo de fundição seja em câmara fria.
As propriedades de não gerar faíscas da ZA-27 proporcionam a capacidade de agir como um rolamento natural. Os rolamentos em ligas ZA-12 ou ZA-27 devem ser considerados sempre que os rolamentos de bronze estiverem sendo requeridos. Eles geralmente operam melhor em aplicações de carga pesada e baixa velocidade, sob condições moderadas de temperatura, mas também têm sido usados com sucesso em aplicações de alta velocidade e carga leve. Essas características e desempenho oferecem economia de custos e vantagens de manutenção, além de confiabilidade em relação a outros metais fundidos para aplicações, como, por exemplo, na indústria automotiva. Outras indústrias que utilizam a ZA-27 são a aeronáutica, a de máquinas agrícolas e têxteis, e construção civil5.
Conclusão
A variação na composição química entre as ligas Zamac e ZA permitem uma infinidade de diferentes aplicações. No geral, as propriedades das ligas de zinco, como alta resistência e dureza, permitem versatilidade no design das peças, além de serem alternativa ideal para posterior usinagem, conformação ou acabamento superficial, competindo com materiais como alumínio fundido, magnésio, bronze, plásticos e a maioria dos ferros fundidos. Conhecer suas diferentes composições e propriedades é essencial para a seleção de materiais com o desempenho adequado para determinada aplicação, proporcionando, assim, a melhor relação custo-benefício em seu processo de fabricação.
Referências
1. ASTM B240-17, Standard Specification for Zinc and Zinc-Aluminum (ZA) Alloys in Ingot Form for Foundry and Die Castings, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org
2. International Zinc Association. Engineering in Zinc, Today’s Answer, 2018, www.diecasting.zinc.org
3. E. Gervais, R.J. Barnhust and C.a. Loong. An Analysis of Selected Properties of ZA Alloys. Applied Technology, p. 43. 1985.
4. Eastern Alloys. Zinc Die Casting Properties Guide, 2012, www.eazall.com
5. Dynacast. Material Spotlight: ZA-27. 2018, www.dynacast.com/blog-material-spotlight-za-27
