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Um dos mais antigos e ainda mais fundamental dos processos industriais conhecida pelo homem é a carcaça do metal. Iniciado na antiguidade para criar jóias e armas, a fundição é um processo em que o metal líquido é derramado dentro de certos moldes para produzir rapidamente formas complexas. Nos tempos modernos, procedimentos padrão foram desenvolvidos para criar peças altamente complexas, especificamente com um processo conhecido como fundição de investimento. A fundição de investimento usa cera, lama e moldes para produzir peças de baixa tolerância e alta resolução sem o incômodo de métodos mais tradicionais. O processo de fundição de investimento, como funciona, suas vantagens e suas aplicações serão mostrados neste artigo para que os designers possam potencialmente implementar essa técnica em seus próprios projetos.

o que é fundição de investimento e como funciona?A fundição de investimento é um tipo de processo de fundição pelo qual peças altamente complexas podem ser feitas rapidamente (para saber mais sobre Fundição, Leia nosso artigo sobre os tipos de processos de fundição). Existem quatro etapas principais para os processos de fundição de investimento, mostradas na Figura 1, e explicadas abaixo.

crédito da Imagem: https://www.custompartnet.com/wu/investment-casting

A primeira etapa envolve a criação do padrão de cera que, eventualmente, será a forma final da peça(s). A cera é utilizada porque é facilmente derretida e reutilizada, mas isso também significa que um padrão de cera só pode ser usado uma vez cada vez que uma peça é feita. Essa limitação requer que o fabricante tenha algum tipo de molde mestre, que pode ser reutilizado para criar os padrões de cera. Estes podem ser caros porque devem ser adaptados a cada parte e são difíceis de aperfeiçoar se forem necessárias tolerâncias especialmente baixas. No entanto, se muitos desses moldes forem feitos, eles podem ser conectados por meio de uma barra de cera (conhecida como “corredor”) que permite que um derrame lance muitas partes. Finalmente, um copo de cerâmica (conhecido como “sprue”) é adicionado ao topo do padrão de cera, para que os fabricantes tenham um funil para derramar o metal fundido no molde final.

o segundo passo no processo de fundição de investimento é quando este padrão de cera finalizado, completo com corredores e sprues, é mergulhado em uma pasta refratária cerâmica. Este líquido geralmente contém sílica, água e outros ligantes extremamente finos. Quando mergulhada, a peça será coberta por uma fina camada de pasta, que é efetivamente um molde do padrão de cera. Esta etapa de imersão é feita muitas vezes para atingir uma certa espessura de revestimento (geralmente 5-10mm) e, em seguida, a peça é seca. Após a secagem, a peça é virada de cabeça para baixo e aquecida para remover o excesso de umidade e derreter a cera por dentro. Agora, os fabricantes ficam com um molde de cerâmica oco da peça desejada.

o terceiro passo ocorrerá logo após o segundo, onde os fabricantes despejarão metal fundido no molde cerâmico quando ainda estiver quente com o processo de secagem/fusão. Este pré-aquecimento da etapa anterior evita que o metal fundido danifique o molde cerâmico, além de melhorar o fluxo do metal em cantos/áreas de detalhes finos. Além disso, à medida que a montagem esfria, tanto o molde de cerâmica quanto o metal encolherão, proporcionando melhor precisão dimensional ao padrão de cera original. Depois que o metal é fundido, os fabricantes esperam que ele esfrie completamente.

o quarto e último passo para a fundição de investimento é romper o molde cerâmico quando ele está completamente sólido. Isso geralmente é feito com jatos de água ou outros métodos de remoção da camada cerâmica sem danificar o metal subjacente. Neste ponto, as peças acabadas estão prontas para serem cortadas de seus corredores e limpas até o acabamento desejado do produto final.

vantagens e desvantagens da fundição de investimento

a fundição de investimento é um método de fundição altamente popular e por um bom motivo. Tem muitas vantagens sobre outros métodos e fornece peças altamente detalhadas leais aos seus moldes; no entanto, existem algumas desvantagens notáveis que devem ser discutidas.

Abaixo estão as principais vantagens do processo de fundição de investimento:

• Permite que o vazamento de altamente complexo, extremamente precisas peças com bom acabamento superficial, para a direita fora do molde
• Pode elenco muito fina (~0.015 dentro) seções com tolerâncias incredibly baixas (~0.003 dentro)
• permite o uso de quase todo o metal capaz da carcaça (Alumínio, bronze, ferro, etc.)
• A fundição de investimento processo pode ser automatizado, gerando uma enorme quantidade de peças rapidamente
• A cera pode ser recuperado e reutilizado para muitos padrões de

Essas vantagens têm um preço significativo, então, vamos examinar as desvantagens de fundição de investimento:

• Peças são melhores se comportado em tamanhos menores, com peso de até cerca de 75 kg, com peças grandes, sendo geralmente mais adequados para outros processos de fundição
• O processo é complexo e, normalmente, envolve equipamentos caros e/ou técnicos para operar
• O alto custo de matrizes para fazer a cera padrões de limites de processos para a produção de alto volume de projetos
• Peças com núcleos ou furos menores que 1,6 mm ou buracos mais profundos do que 1.5 vezes o diâmetro da peça são difíceis de investimento elenco

Assim, embora altamente precisas e facilmente reproduzível, fundição de investimento tem um custo alto e complexo funcionamento. Além disso, existem algumas geometrias de peças que não podem ser feitas com esse tipo de fundição, portanto, verifique as propriedades de sua peça para ver se ela é compatível.

aplicações de fundição de investimento

a fundição de investimento é um ótimo processo se forem desejados detalhes, reprodutibilidade e grandes volumes de produtos. Embora geralmente mais caro do que outros processos de fundição, como fundição em areia, é de longe o método mais fácil e rápido de fabricar formas pequenas e aparentemente impossíveis (saiba mais sobre Fundição em areia em nosso artigo sobre Fundição em areia). Pode, portanto, ser usado em qualquer número de aplicações, mas é particularmente útil nos setores aeroespacial e automotivo, pois esses mercados precisam de altos volumes de peças complexas que devem ser exatas. As aplicações de geração de energia, petróleo e gás e armas de fogo também se beneficiam muito da fundição de investimento, pois também exigem peças pequenas e precisas.

a quantidade de aplicativos é efetivamente ilimitada, portanto, o uso de fundição de investimento só aumentará com o tempo. Os fabricantes devem considerar a fundição de investimento um processo se a precisão dimensional e o volume das peças forem especificações importantes. Se estas não são necessidades de condução para o projeto, ou se grandes peças são necessárias, o alto preço e complexidade da fundição de investimento pode não pagar. Independentemente disso, o processo de fundição de investimento é uma invenção antiga, mas versátil, que aumentará a produtividade e a confiabilidade na maioria dos processos de fabricação nos quais é implementado.

resumo

este artigo apresentou uma breve visão geral do processo de fundição de investimento. Para obter informações sobre outros produtos, consulte nossos guias adicionais ou visite a plataforma Thomas Supplier Discovery para localizar fontes potenciais de fornecimento ou visualizar detalhes sobre produtos específicos.