Fundição por cera perdida | Processo, materiais, prós e contras

Visão Geral da Fundição de Cera Perdida

A fundição de cera perdida, também chamada de processo de cera perdida, é uma técnica de fabricação com uma história que remonta a milhares de anos. É reconhecida por produzir peças com acabamento superficial superior, alta precisão dimensional e detalhes intrincados. Este processo é usado em muitas indústrias, como a aeroespacial, automotiva e médica, para criar peças difíceis de fabricar por outros métodos de fundição. O processo de fundição de cera perdida demonstra a versatilidade e precisão da Investment & Precision Casting Ltd.

Processo de Fundição de Cera Perdida

O processo de fundição de cera perdida envolve várias etapas cruciais. A seguir, o passo a passo detalhado:

Criação do Modelo

O processo começa com a criação de um modelo de cera que replica o produto final. Este modelo é geralmente fabricado por injeção, onde cera fundida é injetada em um molde metálico e deixada para solidificar.

Montagem dos Modelos de Cera e Formação da Árvore

Após a confecção dos modelos de cera, estes são montados em um canal de alimentação para formar uma estrutura semelhante a uma árvore. Esse arranjo permite fundir várias peças simultaneamente, aumentando a eficiência do processo.

Formação da Casca Cerâmica

A “árvore” de cera é então mergulhada em uma suspensão cerâmica para criar uma casca em torno dos modelos. Esse processo é repetido várias vezes, com tempo de secagem entre cada imersão.

Remoção da Cera

Depois que a casca cerâmica estiver seca, a cera é fundida em um forno, deixando um molde oco. Daí o nome cera perdida.

Fusão e Fundição

O molde é pré-aquecido e preenchido com metal fundido. O metal solidifica dentro do molde cerâmico, formando a peça final.

Operações Finais

Após o resfriamento e solidificação, a casca cerâmica é quebrada e as peças são destacadas da árvore. Para obter as dimensões e o acabamento superficial desejados, as peças passam por operações de retificação, lixamento ou usinagem.

Visão Geral dos Materiais Utilizados

A versatilidade desse processo reflete-se na variedade de materiais disponíveis. A escolha depende da aplicação, custo, propriedades mecânicas e características de fundição. Os materiais mais comuns incluem aço inoxidável, alumínio e ligas especiais.

O processo aceita ampla gama de materiais, cada um com propriedades únicas:

Aço Inoxidável

Reconhecido por sua resistência à corrosão e excelentes propriedades mecânicas, o aço inoxidável é amplamente usado nas indústrias de alimentos, médica e naval.

Aço Baixa Liga

Oferece melhores propriedades mecânicas que o aço carbono e é usado onde se exige alta resistência e tenacidade. O aço baixa liga garante peças robustas para ambientes exigentes.

Alumínio Fundido

Leve e resistente à corrosão, o alumínio fundido é utilizado nas indústrias automotiva e aeroespacial.

Aço Carbono

O aço carbono é econômico e oferece bom equilíbrio entre resistência e ductilidade.

Superligas

As superligas suportam altas temperaturas e ambientes corrosivos, sendo usadas em turbinas a gás e motores de aeronaves.

Ferro Fundido

Conhecido por sua excelente fundibilidade e usinabilidade, o ferro fundido é usado em aplicações automotivas e industriais.

Ligas de Cobre

As ligas de cobre, incluindo latão e bronze, são conhecidas por sua excelente condutividade e resistência à corrosão.

Ligas Especiais

Ligas especiais são usadas em aplicações que exigem propriedades únicas, como alta resistência a temperaturas elevadas, propriedades magnéticas ou resistência ao desgaste. Incluem ligas de titânio, ligas de cobalto e ligas de níquel.

Tratamentos de Superfície

Os tratamentos de superfície melhoram a aparência, resistência à corrosão, modificam propriedades do material e protegem a superfície. O tipo de tratamento depende do produto final.

Diversos Tratamentos de Superfície

Empregam-se vários métodos:

Galvanização

Galvanização Eletrolítica

A galvanização eletrolítica utiliza corrente elétrica para reduzir íons metálicos em uma solução e depositar uma fina camada metálica em um objeto condutor. A peça atua como cátodo, enquanto o metal da ânodo se dissolve para formar o revestimento, melhorando a resistência à corrosão e ao desgaste, além de proporcionar acabamento estético.

PVD

PVD (Deposição Física de Vapor) vaporiza o material de revestimento e o deposita como um filme fino na superfície, oferecendo revestimentos duros, aderentes e decorativos, utilizados em ferramentas, automotivo, aeroespacial e médico.

Polimento

O polimento utiliza abrasivos e movimentos circulares para criar uma superfície lisa e espelhada, removendo irregularidades e melhorando a aparência e limpeza.

Endurecimento de Superfície

O endurecimento de superfície endurece seletivamente a camada externa enquanto mantém o núcleo dúctil. Métodos incluem cementação, nitruração e tratamento a laser, resultando em superfície resistente ao desgaste com núcleo tenaz.

Pintura Eletrostática

A pintura eletrostática aplica partículas de tinta carregadas eletricamente na peça, que são fundidas e curadas no forno, formando uma camada dura, uniforme e resistente à corrosão e impacto.

Tolerâncias

O processo oferece tolerâncias repetíveis: tipicamente ±0,003 a ±0,004 polegadas por polegada (±0,076–0,102 mm/cm) em medições repetidas.

Fatores que influenciam a tolerância:

• Geometria da peça: formas simétricas e seções uniformes reduzem variações.

• Tolerâncias de ferramentas e moldes: cerca de 10 % da variação total.

• Variações de processo: cerca de 70 %, incluindo modelo de cera, casca cerâmica e fundição.

Estratégias de melhoria:

• Redesign da peça (adição de nervuras e reforços).

• Otimização do molde de injeção de cera após a primeira peça.

• Retificação e tratamentos térmicos.

• Inspeções e medições adicionais.

• Mecanização de acabamento.

Em algumas características, tolerâncias de ±0,002 polegadas (±0,051 mm) são alcançáveis; ±0,004 polegadas por polegada é a norma premium.

Vantagens

A fundição de cera perdida oferece:

• Produção de peças em quase qualquer tamanho.

• Fabricacao de geometrias complexas não viáveis por outros métodos.

• Acabamento e precisão excepcionais sem pós-processamento.

• Tolerâncias repetíveis.

• Excelentes propriedades mecânicas e integridade estrutural.

Considerações

Apesar das vantagens, considere:

• Alto custo de moldes para formas complexas.

• Limitações de tamanho conforme capacidade da fundição.

• Dificuldades com estruturas muito pequenas ou detalhadas.

• Tempo mais longo para peças complexas ou grandes volumes.

Conclusão

A fundição de cera perdida é um método versátil para peças complexas, precisas e com acabamento superior. Ao escolher, avalie requisitos do projeto: materiais, tratamentos de superfície e tolerâncias.