Zamak 5: densidade e peso de um cofrinho joão-bobo

A densidade do Zamak 5 fica em 6,6 g/cm³, e esse número é a única entrada fixa de um orçamento de peso de 300 g. Todo o resto é decisão de desenho. O valor de 6,6 g/cm³ converte volume em gramas, então a pergunta real é para onde o volume vai, não quanto a peça pesa no fim. Um cofrinho de 300 g tomba mesmo assim, se essa massa ficar alta no corpo de Zamak 5, e a divisão decide isso antes da ferramentaria.

6,6 g/cm³: o que a densidade fixa

Densidade é química, não processo. O Zamak 5 conforme a ASTM B86 sustenta 6,6 g/cm³ típicos, e nenhuma mudança de espessura de parede, pressão de injeção ou temperatura da matriz a move. A conversão entre um desenho e uma balança é fixa: 1 cm³ da liga pesa 6,6 g.

O Zamak 3 carrega os mesmos 6,6 g/cm³, então um cofrinho mais pesado não vem de uma troca de classe. A densidade compra massa num volume fixo, mas só em proporção. Dureza e desgaste acompanham composição e seção, nunca a massa por centímetro cúbico. Defina quais números pertencem às ligas de zinco e quais pertencem ao desenho antes de a revisão começar.

O orçamento de 300 g: base primeiro, parede depois

Uma meta de 300 g não é um peso para acertar no fim do projeto. A meta é um orçamento de 45,5 cm³ de metal, e o desenho precisa distribuir esse volume antes de a matriz ser cortada. Dê à base a parte dela primeiro, na seção de 12 mm, e divida o que resta entre as duas carcaças em 1,2–1,5 mm. Classe e resistência pertencem à escolha da liga; gramas pertencem ao desenho.

A faixa de parede é o motivo de a ordem importar. Duas carcaças em 1,2 mm carregam 158 g; a mesma superfície em 1,5 mm carrega 198 g. Uma variação de 40 g contra uma janela de 20 g quer dizer que ninguém escolhe essa parede a olho.

Retorno: quem define é o centro de gravidade

O cofrinho volta a ficar em pé porque o centro de gravidade fica abaixo do centro de curvatura da base. Incline o corpo e o peso age num braço de alavanca definido pelo desnível entre esses dois pontos. A massa dos dois lados desse equilíbrio se cancela, então um cofrinho pesado com centro de gravidade alto tomba no mesmo ângulo que um leve.

Passe o orçamento por esse teste. Coloque 142 g a 6 mm acima da face da base e 158 g perto da meia altura, a 50 mm, e o centro de gravidade combinado cai perto de 30 mm, cerca de um terço dos 95 mm de altura. Mova 30 g da base para a parede e o centro sobe, enquanto a balança continua marcando 300 g.

Uma peça fundida, duas seções: 12 mm e 1,2 mm

A seção da base tem 12 mm e a parede tem 1,2–1,5 mm, uma razão de 8:1 a 10:1 dentro de uma mesma peça fundida. Essa razão define a ordem de solidificação: a parede fina congela primeiro, a base fica líquida por mais tempo, e o caminho de alimentação entre elas estreita enquanto a base ainda contrai. Um centímetro quadrado de parede carrega 0,79 g de metal; a mesma área de base carrega 7,9 g.

Fundir a base junto com a carcaça na fundição por injeção de zinco faz a massa inteira chegar num ciclo, sem peso separado para montar e sem alojamento para usinar. A mesma geometria decide qual variável ainda está livre. A seção de 12 mm é limitada pela fronteira do rechupe e pelo resfriamento, então massa adicional tem de vir da área da pastilha, não da espessura dela. No sentido contrário, uma base mais fina economiza gramas que a parede não consegue gastar, porque 1,2 mm já é o limite de enchimento.

Por que um inserto de aço é a resposta errada

Um peso de aço parece o caminho barato para uma base mais pesada. O aço a 7,85 g/cm³ típicos é 19% mais denso que o Zamak 5, então 100 g de aço precisam de 12,7 cm³, enquanto 100 g de zinco precisam de 15,2 cm³. O inserto compra 2,4 cm³ de espaço e mais nada.

Contra essa economia de espaço ficam um alojamento usinado, um recurso de retenção, um segundo material na linha de revestimento e um par galvânico na fenda de moedas. A base também deixa de ser uma peça de uma fundição só, e cada um desses itens é mudança de desenho. Quando uma pastilha fundida mais larga chega aos mesmos 300 g, o inserto não tem mais modo de falha para corrigir.

Rechupe: onde fica a fronteira dos 12 mm

A seção de 12 mm retém calor enquanto a parede de 1,2 mm já está sólida, então a base puxa sua contração do metal líquido mais próximo. Esse metal fica sob a face visível, e a face afunda. O polimento nivela a rugosidade local, e o revestimento decorativo ainda lê a curvatura rasa como um anel brilhante.

Três ajustes empurram a fronteira para fora. Posicione o canal de entrada na seção grossa para a base ser alimentada por último, dê conicidade à transição e rode a base em circuito de resfriamento próprio. Sem os três, o limite honesto fica abaixo de 12 mm, e um orçamento montado em 12 mm não se sustenta. Um rechupe que só aparece depois do revestimento é a versão cara, porque a peça já está polida nessa altura.

Densidade e tolerância: duas verificações separadas

O valor de densidade sustenta uma verificação de massa, não de geometria. Uma janela de 300 ±10 g é ±3,3% da meta, e 10 g de zinco são 1,5 cm³ de metal. Mova esses 1,5 cm³ da parede para a pastilha da base e a peça ainda pesa 300 g, enquanto o centro de gravidade desloca e o risco de rechupe sobe.

A junta é medida, não pesada. Um calibrador de lâminas lê a junta de montagem, e nenhuma leitura de massa o substitui, porque os mesmos 300 g chegam com a junta fechada ou aberta. Pesar pega uma nervura faltando; nunca pega uma aresta que o polimento arredondou. A tolerância de massa é o número mais folgado do desenho e o menos útil para ajuste.

Exemplo resolvido: uma pastilha de base de 300 g

Divida a meta de 300 g por 6,6 g/cm³ e a peça tem 45,5 cm³ de metal para distribuir. As duas carcaças apresentam cerca de 200 cm² de superfície: um barril de Ø60 com 95 mm de altura mais as duas meias calotas. No extremo fino de 1,2 mm, essa superfície consome 24,0 cm³, ou 158 g.

O que resta são 21,5 cm³, ou 142 g, para a base. Espalhado numa seção de 12 mm, esse volume cobre 17,9 cm², uma pastilha de cerca de 48 mm de diâmetro. Uma pastilha de Ø60 inteira, nos mesmos 12 mm, tomaria 33,9 cm³ e 224 g, levando a peça acabada a 382 g, 82 g acima da janela. Esses quatro passos usam só a densidade da liga e as seções do desenho, então valem para uma peça de Zamak fundida e revestida de outra forma.

Inspeção: o que uma balança não prova

Três verificações cobrem o orçamento, e só uma delas precisa de balança. A balança confirma 300 ±10 g. Um ensaio de inclinar e soltar confirma que a peça volta a ficar em pé com moedas carregadas. Um calibrador de lâminas confirma a junta.

A sobreposição entre as três é pequena. A balança vê o volume total, o ensaio de inclinação vê o centro de gravidade, e o calibrador vê a junta. Um lote que passa só na primeira verificação confirmou cerca de um terço do que o desenho pede.

Erros de cálculo: quatro que se repetem

Quatro erros aparecem na maioria das revisões de peso. Densidade multiplicada pelo envelope externo conta a cavidade das moedas como metal. Uma base mais grossa é usada para fechar a diferença, e o rechupe vem dentro de um lote.

Um inserto é acrescentado para uma massa que uma pastilha mais larga teria fornecido. A janela de peso é lida como verificação de ajuste, então a junta é aprovada pela balança. A correção dos quatro é a mesma: transforme gramas em cm³ antes de mexer no desenho.

FAQ

1. O Zamak 5 pode receber revestimento PVD?

2. Que acabamento superficial o PVD exige em fundidos de zinco?

3. A face de montagem deve ser usinada antes do polimento?

4. Por que um cofrinho joão-bobo precisa de base de Zamak com contrapeso?

5. O PVD substitui a cromagem em peças de Zamak?