A fundição de investimento, também conhecida como fundição por cera perdida, é sem dúvida uma das tecnologias mais adaptáveis para produzir peças metálicas acabadas precisas e inúmeras fundições. Esta técnica tem sido usada por milhares de anos na fabricação de peças complexas nas indústrias aeroespacial, automotiva e médica.
O processo então começa com a formação de um padrão de cera que se assemelha ao produto final. Este padrão é então coberto com uma mistura de materiais cerâmicos para fazer um molde. O molde é aquecido ainda mais para eliminar a cera e endurecer a cerâmica, após o que o metal fundido é preenchido na cavidade. A fundição é de grande precisão dimensional e detalhes, tornando possível fabricar peças complexas que exigem tolerâncias muito estreitas e acabamentos de superfície suaves.
Esta introdução ao processo de fundição de investimento mostra como o método e a técnica em si são muito precisos e versáteis para a produção de peças metálicas.
O que é Fundição de Investimento e como usá-lo?
Uma visão geral das etapas envolvidas no processo de fundição de investimento
O processo de fundição de investimento começa com a modificação de um protótipo, uma peça de cera fabricada para criar uma matriz para a fundição real em fundição de investimento ou fundição por cera perdida. Este método incorpora várias etapas cruciais para produzir componentes de alta precisão por fundição de investimento de metal.
A fundição de investimento de metal desejada pode ser concluída usando este padrão como um guia. Um tipo de cerâmica apropriado é escolhido para envolver esta montagem permanentemente após ter sido mergulhado dentro de uma pasta de cerâmica, que o endurece em uma casca. A cerâmica oca deixada pelo molde criado na etapa anterior é derramada com metal fundido e usada como um modelo para fundição de investimento.
Após o resfriamento, o molde é retirado, permitindo que o metal na forma do molde seja revelado, que tem os mesmos detalhes intrincados do molde de cera que foi usado para a fundição de investimento, tornando-o uma fundição precisa e densa. Este processo é ideal para aplicações que exigem geometria detalhada, acabamentos de superfície e precisão dimensional.
Fundição de investimento e o padrão de cera
O processo de fundição de investimento depende de um padrão de cera, pois produz o formato real da peça de metal. Um padrão de cera é feito com precisão, e cada detalhe nele se relaciona diretamente com a qualidade e a precisão do objeto resultante. Ele toma o lugar da peça de metal por enquanto e mantém todos os ângulos da peça pretendida.
A cera é o material mais fácil de usar para moldagem e pode ser cortada facilmente; portanto, pode ser usada para criar designs complexos, conforme exigido nas indústrias aeroespacial e médica. Caso contrário, requer moldes para fazer várias réplicas para que a produção possa atender às altas demandas, o que economiza tempo e permite o atendimento de vários pedidos de uma só vez.
O papel da concha de cerâmica na obtenção de precisão
A concha cerâmica de fundição de investimento é muito importante para garantir a consistência nas dimensões impostas pelo padrão de cera, incluindo seus detalhes. Ela é suficientemente forte para suportar a alta temperatura durante o vazamento do metal fundido sem distorcer o formato do molde.
Ela também serve como uma barreira térmica para o metal, auxiliando assim no resfriamento controlado, o que é essencial para reduzir as tensões internas do metal e obter um bom acabamento de superfície. Portanto, para as indústrias de manufatura que dependem de dimensões precisas e acabamentos de superfície de alta qualidade em suas peças fundidas, tais indústrias dependem muito de conchas cerâmicas meticulosamente fabricadas.
Por que a Fundição de Investimento é preferida para Fundição de Precisão
Vantagens de usar Fundição de Investimento
Fundição de investimento tem muitos benefícios, o que a torna adequada para fundição de precisão. Primeiro, as fundições de investimento de precisão têm excelente precisão e a capacidade de construir formas intrincadas que de outra forma seriam difíceis ou impossíveis devido às limitações das técnicas de fabricação convencionais.
A qualidade da precisão é garantida pelo emprego de cera notável e material de casca de cerâmica, garantindo que o molde produzido tenha poucas variações dimensionais e detalhes intrincados. Em segundo lugar, os processos de fundição de investimento têm uma ampla diversidade de materiais que podem ser usados, incluindo ligas ferrosas e não ferrosas, o que dá espaço para uso industrial múltiplo. Por último, mas não menos importante, a tecnologia fornece fabricação de forma quase líquida, o que minimiza a usinagem excessiva que aumenta o desperdício de material com custos somando, o que é uma vantagem econômica e em termos de recursos.
Todos esses benefícios, juntos, fornecem uma justificativa muito sólida para o uso de fundição de investimento para aplicações onde taxas de precisão e exatidão e projetos complicados são exigidos.
Quais são as etapas envolvidas na Fundição de Investimento
O primeiro passo da fundição de investimento é fazer um modelo de cera do produto final, que é seguido pela imersão deste modelo de cera em uma concha de cerâmica e, finalmente, pelo cozimento do modelo. A fundição de investimento permite que você faça peças muito complexas e intrincadas com a máxima precisão.
Tudo isso é possível porque a cera é facilmente derretida e, uma vez removida do modelo, um molde é deixado para trás, e o metal pode ser derramado para criar o formato desejado. A criação do molde, no entanto, requer precisão; portanto, atenção especial é dada durante o estágio de criação do padrão. Uma vez que o molde foi feito, ele é mergulhado em cerâmica, o que também é necessário, pois ajuda a lidar com quaisquer tensões internas que possam ocorrer durante o resfriamento.
Diferentemente da Fundição em Areia e Fundição sob Pressão
Como resultado do desenvolvimento de materiais de molde avançados, a fundição de investimento é capaz de produzir acabamentos de alta qualidade de superfície e detalhes intrincados, que são superiores à fundição em areia. Por outro lado, os processos de fundição em areia dão uma textura muito mais grosseira e menos precisão.
De uma perspectiva de desperdício de material, a capacidade de um investimento de produzir componentes de forma quase líquida está em forte contraste com a fundição em areia, que desperdiça mais material, que produziu formas líquidas grosseiras, o que limita a necessidade de usinagem extensiva. Embora a fundição sob pressão seja mais rápida em termos de velocidades de ciclo e seja ideal para a produção em massa de metais não ferrosos, como alumínio, a precisão dimensional e o nível de detalhes que podem ser alcançados pela fundição sob pressão são muito maiores do que a fundição sob pressão.
Em geral, embora os ciclos de produção e os custos sejam muito maiores, a fundição sob pressão será a opção para aquelas peças com designs intrincados que exigem altas tolerâncias.
Materiais e Métodos Essenciais para Fundição de Investimento
Metais comuns usados no procedimento e suas vantagens
Conforme mencionado acima, a fundição de investimento geralmente usa certos metais, incluindo superligas, aço carbono e aço inoxidável, devido às suas características desejáveis para algumas aplicações. Devido à sua resistência notavelmente alta à corrosão e à força, o aço inoxidável é um excelente candidato para ambientes severos.
O aço carbono fornece um excelente compromisso de resistência estrutural, flexibilidade e resistência ao desgaste e é, portanto, adequado para peças estruturais e mecânicas. As superligas são mais conhecidas por resistir a temperaturas extremas e tensões mecânicas, tornando-as indispensáveis na indústria aeroespacial e outras aplicações de alta temperatura.
As propriedades específicas do metal permitem que os fabricantes acima selecionem os materiais específicos que melhor atendem às necessidades dos vários setores industriais.
O uso de Liga e Aço Inoxidável
Liga e aço inoxidável têm qualidades particulares que os tornam excelentes para fundição de investimento. O aço de liga é classificado como de baixa ou alta liga, dependendo da concentração de elementos adicionados para melhorar as propriedades mecânicas do aço.
O material tem alta resistência, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o aplicável em áreas onde a durabilidade é necessária, mesmo quando é aplicada uma forte tensão. O aço inoxidável é um dos materiais mais amplamente utilizados por sua resistência à corrosão, força e boa aparência. É mais frequentemente desejado em locais expostos à umidade e outros fatores corrosivos.
No geral, as capacidades de desempenho fornecidas por esses materiais são vantajosas e permitem a fabricação de peças intrincadas e moldadas com precisão na esfera automotiva, aeroespacial, instrumentos médicos, etc. Sua aplicação garante a confiabilidade e durabilidade de funções vitais.
A importância do material refratário na fundição
A importância dos materiais refratários nas operações de fundição pode ser vista no fato de que tais materiais fornecem o isolamento térmico e a estabilidade térmica necessários durante a usinagem. Espera-se que tais materiais, que são necessários para o revestimento de moldes e fornos em operações de fundição, suportem temperaturas muito altas sem serem destruídos.
Os materiais refratários geralmente são cerâmicos e são caracterizados por alta resistência a choque térmico, erosão química e desgaste mecânico. Essa característica permite que os moldes de fundição mantenham sua forma e tamanhos com precisão durante todo o ciclo de fundição, aumentando assim a qualidade da fundição final.
Devido à sua resistência e robustez, os materiais refratários são muito importantes para garantir que as operações de fundição sejam eficazes e não variem de uma indústria para outra.
Aplicações da Fundição de Investimento em Todos os Setores
Indústria Aeroespacial e Lâminas de Turbina
Na indústria aeroespacial, a fundição de investimento é crucial para lâminas de turbinas a jato e a gás. Essas lâminas são expostas a altas temperaturas e alta rotação com precisão mínima e alguma eficiência. A técnica de fundição de investimento pode ajudá-las a formar formas complexas com passagens de resfriamento internas necessárias para qualquer gerenciamento térmico aprimorado.
Esse recurso aumenta substancialmente a durabilidade e o desempenho geral da lâmina. O método também fornece a fabricação de superligas de alto desempenho que aumentam a resistência e a fadiga térmica. Portanto, a fundição de investimento é a tecnologia que permite a produção de lâminas de turbina confiáveis e de alta qualidade que atendem aos rigorosos requisitos da indústria aeroespacial.
Melhorias no Processo de Fundição de Investimento
Os aprimoramentos no processo de fabricação nos últimos anos contribuíram significativamente para a fundição de investimento, particularmente em precisão e eficiência. Uma melhoria crucial envolve a integração CAD/CAM, que permite controle preciso sobre a produção de moldes e diminui o tempo necessário para a produção.
Além disso, o desenvolvimento de tecnologias de manufatura aditiva para produzir modelos de cera resultou em melhor qualidade em geometrias e detalhes das peças fundidas. Materiais avançados, incluindo compósitos de matriz cerâmica e novos sistemas de liga, aumentaram a gama de aplicações da fundição de investimento ao fornecer melhor desempenho funcional em ambientes adversos. Essas inovações trabalham juntas para atingir as metas de melhorar a competitividade da indústria e torná-la mais ecologicamente correta.
Exemplos e Estudos de Caso: Milwaukee Precision Casting
A Milwaukee Precision Casting é uma fundição de investimento especializada em tecnologias de automação de ponta. Por meio disso, a tecnologia de moldagem automática e CAD/CAM integrativa está moldando seu futuro. Como uma empresa de fundição de investimento totalmente integrada, a Milwaukee Precision Casting introduziu a moldagem por injeção de metal sem padrão na forma de impressão 3D.
A empresa fabrica componentes mais complexos em parâmetros geométricos graças ao seu trabalho com superligas complexas e estruturas compostas de matriz cerâmica. O futuro da Miltol opera não apenas no espaço aeroespacial, mas também se estende à geração de energia. Este estudo de caso demonstra como as mudanças nas práticas e a introdução de novas tecnologias aumentam a competitividade na indústria de fundição de investimento.
Técnica de Fundição de Cera Perdida
Fundição de Modelo de Cera
O método de cera perdida começa com a criação de uma réplica de cera do componente detalhado que será fundido e é um processo complicado que compreende várias etapas, muitas vezes intrincadamente anexadas ao original. Este modelo atua como um bloco de construção chave e é anexado a uma árvore de cera como um sistema de passagem. O padrão de cera montado é então mergulhado repetidamente em uma cerâmica refratária até que um molde espesso o suficiente seja obtido.
O produto final depende da impressora da versão de cera original, pois o metal fundido é formado dentro da impressão oca para criar o novo molde de metal. A peça é fundida sem a soldagem de dois materiais e, devido a isso, passa por um processo de acabamento pós-resfriamento e solidificação, juntamente com a remoção do molde de cerâmica. Este método, embora complicado, permite precisão na fabricação de fundamentos e, devido a isso, muitas indústrias de alto desempenho dependem dele até hoje.
Fornecer um molde realista e detalhado vale o tempo e o trabalho porque as peças acabadas são importantes em várias aplicações industriais.
