Fundição de precisão, também conhecido como fundição de precisão, O processo de fundição de metal é o de maior fidelidade do mundo. É um processo de fabricação que pode produzir recursos muito finos e complexos, capturando até os detalhes das impressões digitais. Não importa se você está produzindo peças fundidas de precisão para o setor aeroespacial ou se é um escultor criando pequenas obras e também em escala monumental, ele oferece excelente acabamento de superfície e excelente precisão dimensional.
Praticamente não há nenhuma liga que não possa ser fabricada usando o processo de fundição por cera perdida. Essa é a maior e exclusiva característica do processo de fundição por cera perdida. A gama de ligas abrange praticamente todo o espectro de ligas utilizadas na engenharia.
A história e a evolução da fundição de precisão
No século XX, ocorreram vários desenvolvimentos do processo de fundição por cera perdida. Inicialmente, era usado o molde sólido ou a fundição de revestimento em bloco, em que todo o molde era preenchido com o material cerâmico. Mais tarde, o material cerâmico foi substituído pelo molde de gesso para proporcionar um melhor acabamento superficial. Posteriormente, foi desenvolvido o processo mercast, no qual o mercúrio era usado como material de molde, mas esse processo não está mais em uso. Por fim, a fundição de revestimento de cerâmica foi desenvolvida recentemente e ganhou importância em todo o mundo.
Muito pouco mudou nos 3.000 anos em que o bronze foi fundido. Agora temos sopradores elétricos em vez de foles e temos gás natural em vez de esterco animal seco, mas, fora isso, tudo continua igual. O molde é feito de materiais de barro, como antigamente, e queimamos a cera.
Características especiais do processo de fundição por cera perdida
Quais são essas características especiais do processo de fundição por cera perdida? Ele pode produzir características muito finas e mais complexas. A segunda característica é que ele oferece excelente acabamento de superfície; na maioria das vezes, não é necessária nenhuma usinagem ou a usinagem é muito insignificante. A próxima característica especial é que ele oferece excelente precisão dimensional. Por fim, pode ser usado para fundir todos os metais e ligas.
Se observarmos o processo de fabricação diferente ou o processo de fundição, o ferro dúctil, o aço para ferramentas e as superligas não podem ser fundidos usando fundição sob pressão processo. As ligas de titânio não podem ser fabricadas usando fundição em areia processo. Mas no processo de fundição por cera perdida, todas as ligas podem ser fabricadas. Praticamente não há nenhuma liga que não possa ser fabricada usando o processo de fundição por cera perdida.
Etapas do processo de fundição por cera perdida
Essas são as principais etapas envolvidas no processo de fundição de revestimento de cerâmica:
- Injeção de cera: A cera será injetada na matriz do padrão e será removida.
- Montagem do padrão: Centenas desses padrões são produzidos em uma única sessão e vários desses padrões são unidos por meio de uma árvore central para obter economia.
- Edifício Shell: O conjunto de cera será mergulhado na pasta de cerâmica, retirado e o estuque será polvilhado ao redor do padrão.
- Desparafinação: A cera dentro da casca deve ser drenada completamente.
- Elenco: Despejar o metal derretido no invólucro de cerâmica.
- Nocaute: Quebrar a carcaça e remover o molde do lado de fora.
- Corte: Separação das peças fundidas individuais da árvore montada.
- Operações de acabamento e secundárias: O acabamento adequado da superfície é polido nas peças.
Construção de cascas: Ingredientes e estágios da pasta
Como fazemos a casca de cerâmica? Precisamos conhecer os ingredientes da pasta de cerâmica. Um deles é o pó refratário ou farinha, que compreende de sessenta a oitenta por cento. Os pós refratários mais usados são o silicato de zircônio, a sílica fundida e o óxido de alumínio fundido. O segundo ingrediente é o aglutinante líquido, composto de 15% a 30%, principalmente silicato de etila ou sílica coloidal. Por fim, um aglutinante sólido será usado de cinco a dez por cento.
A primeira pasta de imersão é uma textura fina que pode facilmente chegar aos detalhes das ranhuras e dos gráficos de gravação. O próximo revestimento de pasta é mais grosso do que os primeiros mergulhos, pois cria uma casca de cerâmica espessa ao redor da árvore de cera. Esse ciclo será repetido cerca de cinco a sete vezes. A pasta precisa secar entre as sucessivas aplicações; a temperatura e a umidade são cuidadosamente controladas.
A ciência da desparafinação e o forno de autoclave
Antes de despejar o metal derretido no invólucro de cerâmica, a cera dentro do invólucro deve ser completamente drenada e esse processo é conhecido como desparafinação. Em geral, é usado um forno de autoclave. Uma alta pressão de vapor de cerca de 8 kg por centímetro quadrado é injetada no forno selado. A cera será derretida e removida da casca de cerâmica.
Nós nos certificamos de queimar esses moldes de forma limpa. Se o bronze entrasse em contato com a cera, seria um problema real. O bronze faria com que a cera se transformasse imediatamente em um gás, e um gás é uma expansão repentina de volume. A definição de uma explosão é uma expansão repentina de volume. O bronze poderia muito bem sair do molde por causa da explosão de uma cera em contato com o bronze. Essa cera será novamente refinada, purificada e usada para fazer o molde.
Fundição de precisão: Fusão e solidificação do metal
Os moldes de cerâmica devem ser aquecidos antes que o metal fundido possa ser derramado neles. Pré-aquecemos o molde até que esteja quente como laranja para que ofereça o mínimo de resistência ao resfriamento do bronze à medida que o bronze inunda a câmara. O bronze literalmente se solidifica a 1.850 graus; nós o derretemos a cerca de 2.000 graus e o derramamos logo em seguida.
Durante a fusão dos lingotes de bronze, as imperfeições, como areia ou material do molde, flutuam para a superfície. Nós retiramos a escória da superfície. Depois que a concha é preenchida com o metal líquido, ela deve ser deixada de lado para esfriar. As conchas de cerâmica recém-derramadas geram muito calor ambiente. Dentro do molde, as áreas mais finas se solidificam primeiro e depois as áreas mais grossas.
Fundição pós-investimento: Knockout, Cut Off e Acabamento
Knockout significa quebrar essa casca e remover a parte externa da fundição. Um cinzel motorizado é usado para quebrar a casca de cerâmica da peça fundida. A árvore de metal é jateada com areia para remover qualquer vestígio de casca de cerâmica remanescente. Os vestígios devem ser removidos da fundição; é por isso que estamos usando um sistema de jateamento de areia.
As peças fundidas são cortadas nas portas, o que deixa o excesso de material nas áreas das portas; esse é o corte. Para isso, na maioria das vezes, é usado um rebolo. As peças fundidas são tratadas termicamente para normalizar o metal. O acabamento superficial adequado é polido nas peças; os acabamentos espelhado e acetinado são os mais comuns atualmente. O produto final não terá falhas e será visualmente atraente.
Ligas de fundição por cera perdida e suas aplicações industriais
Comum ligas de fundição de investimento Incluir:
- Ferro dúctil: Fabricado por um processo de liga no qual os flocos de grafite são convertidos em nódulos esferoidais. É usado em componentes de defesa, componentes automotivos e componentes de bombas e válvulas.
- Aços carbono: Comumente usado em um amplo espectro de setores, como mecanismos de trava interna, aplicações de mineração, militares e armas de fogo e peças de transporte.
- Aços para ferramentas: Especialmente usado para fabricar diferentes ferramentas, como a fresa.
- Aços inoxidáveis: Produzido com um acabamento espelhado para oferecer o máximo em resistência à corrosão.
- Ligas de alumínio e magnésio: Usado para componentes aeroespaciais em que há várias aletas finas.
- Ligas de titânio: Difusor de motor a jato e peças de suspensão de carros de corrida de Fórmula 1.
- Superligas: Como o impulsor da turbina com lâminas muito finas e recursos complexos.
Inovação: Prototipagem rápida em fundição por cera perdida
A parte mais difícil da fundição de investimento é a produção do padrão. Produzir o padrão é muito difícil, por isso surgiu a prototipagem rápida para produzir os padrões. Os processos importantes incluem:
- Litografia estéreo (SLA): O feixe de laser incide sobre um fotopolímero de resina líquida e ele se torna sólido. Ele é curado camada por camada.
- Sinterização seletiva a laser (SLS): Semelhante à litografia estéreo, mas aqui é usado pó.
- Impressão 3D: O sistema a laser é substituído pelo adesivo líquido.
- Modelagem por deposição fundida (FDM): O cabeçote do liquidificador se move nas direções x e y, formando uma folha fina de cada vez.
Para conhecer os padrões técnicos relacionados a esses materiais, consulte o Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM).
O futuro do setor de fundição por cera perdida: Padrões de gelo
Os padrões de gelo são considerados muito eficazes no processo de fundição por cera perdida. As vantagens dos padrões de gelo incluem melhor acabamento da superfície e eliminação de rachaduras na carcaça durante a remoção do padrão. Quando aumentamos a temperatura, devido à expansão anormal da água, o volume diminui até quatro graus centígrados. Como o volume está diminuindo, a casca não rachará. Essa é a maior vantagem. O material padrão, água ou gelo, não é caro.
O bronze é uma mídia muito arquivística. Ao fazer um bronze, não estamos pensando apenas em uma exposição de arte deste ano, mas em como ele será visto pelas gerações futuras. É uma linguagem baseada em uma história humana. A arte é para os obstinadamente determinados; é para aqueles que se recusam a desistir.
Aprofunde seu conhecimento sobre fabricação de fundição de precisão
Explore nossos guias detalhados para ver qual processo atende às necessidades específicas de seu projeto:
- Fundição sob pressão de zinco vs. fundição sob pressão de alumínio: Uma comparação direta de custos e recursos.
- Guia de seleção de ligas: Compreensão de quais metais funcionam melhor para geometrias complexas.
- Operações de acabamento secundário: Como obtemos acabamentos espelhados e acetinados em peças fundidas.
- Serviços de prototipagem rápida: Acelere sua produção com padrões SLA e FDM.
Para obter mais informações técnicas, você pode visitar o site Instituto de Fundição por Investimento ou explore os padrões mais recentes no Sociedade Americana de Fundição.
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