O que é o processo de fundição a vácuo?

A fundição a vácuo produz peças metálicas de altíssima qualidade com detalhes finos e excelente acabamento superficial. Também é mais complexo do que a fundição convencional e requer equipamentos sofisticados de fusão e preenchimento de moldes. Como resultado, é reservado para peças fundidas que precisam de níveis muito altos de integridade estrutural e onde os defeitos são caros.

Por que usar o vácuo?

O metal líquido tende a “agitar” à medida que flui para um molde. Essa turbulência leva a dois tipos de defeitos:óxidos e porosidade.

Os óxidos são formados quando os átomos de metal se ligam ao oxigênio. Isso ocorre no metal-ar, onde forma uma camada de óxido. Em alguns metais, como o alumínio, a oxidação da superfície é benéfica porque cria uma camada resistente à corrosão. No entanto, é um problema durante a transmissão.

Isso ocorre porque, à medida que o metal líquido se agita, os óxidos se formam na superfície e são incorporados ao corpo da peça fundida. Uma vez que o metal solidifica, essas descontinuidades formam áreas de fraqueza.

A porosidade é a formação de bolhas dentro do corpo do metal. Como os óxidos, estes reduzem a resistência, especialmente em áreas de alta tensão quando expostas pela usinagem.

Uma forma de minimizar a turbulência, oxidação e porosidade é encher lentamente a partir do fundo do molde. A maioria das empresas de fundição tenta fazer isso, mas o design da peça e as restrições de tempo de ciclo geralmente limitam o que é possível. Outro método é extrair o ar do molde antes que o metal flua.

O Processo de Fundição de Investimento a Vácuo

A fundição de precisão é usada para criar peças metálicas complexas que precisam de pouca usinagem secundária. O molde é formado pelo revestimento de um padrão de cera com uma pasta cerâmica. Depois que a pasta seca até formar uma casca dura, a cera é derretida para deixar uma cavidade para o metal preencher.

Na fundição a vácuo, o molde é feito da mesma maneira, mas o ar é bombeado para fora da cavidade do molde, antes de ser preenchido com metal. Como o objetivo é evitar que o metal líquido oxide, durante a fusão e o vazamento, ambos são feitos sob vácuo. Isso ocorre em uma máquina de fusão por indução a vácuo (VIM).



Em uma configuração de VIM, a máquina consiste em duas câmaras dispostas verticalmente. Outra configuração do VIM contém um eficiente sistema de indução de vácuo horizontal de três câmaras. A configuração vertical de duas câmaras tem uma câmara superior e uma câmara inferior que estão sob vácuo. A carcaça de microfusão cerâmica é colocada na câmara inferior e então bombeada para um nível baixo de mícrons. Em seguida, uma válvula de isolamento é aberta e o molde é elevado para uma posição próxima ao cadinho de fundição, para vazamento. Uma vez cheia, com metal, a casca é retirada da câmara de vácuo do molde. Quando a solidificação está completa, a cerâmica é quebrada para revelar as peças fundidas. O sistema VIM horizontal de três câmaras possui válvulas de isolamento que permitem a consistência do nível de vácuo entre as câmaras. A eficiência é aumentada pela compactação e fusão do cadinho, parte integrante do ciclo de fundição, proporcionando mais derretimentos/mais libras vertidas por hora, mantendo altos níveis de vácuo e qualidade de fundição superior.

Em uma variação deste processo, a câmara do cadinho pode ser pressurizada. (O uso de um gás inerte evita a oxidação.) A pressão aumenta a velocidade de enchimento do molde e ajuda a garantir que todas as partes da cavidade do molde sejam preenchidas.

Benefícios da fundição a vácuo

A principal vantagem deste processo é a eliminação quase total de defeitos e falhas de oxidação e porosidade dentro da peça fundida. (Apenas “perto” porque é impossível extrair todas as moléculas de oxigênio do molde.) Além disso, evita o não preenchimento causado por bolsões de ar.

Outros benefícios são que o processo pode formar características muito finas e seções de paredes excepcionalmente finas, porque o vácuo garante que a cavidade seja completamente preenchida. Além disso, a qualidade da superfície é excelente.

Metais para Fundição a Vácuo

Qualquer metal adequado para fundição de precisão pode ser processado sob vácuo. No entanto, o processo é mais frequentemente usado com níquel, superligas à base de cobalto e ligas de titânio, pois esses metais têm afinidade excepcionalmente alta pelo oxigênio e formam óxidos prontamente. Além disso, o alto valor desses metais e seu uso em produtos complexos e de alto valor tornam benéfico minimizar a sucata.

Você deve usar a fundição a vácuo?

Aspirar as ferramentas do molde antes que o metal seja derramado evita que o ar crie defeitos dentro do corpo de uma peça fundida. Combinada com a fundição por microfusão, esta técnica permite a produção de peças de alta qualidade adequadas para aplicações de alta carga e alta tensão. A economia do processo torna a fundição a vácuo especialmente atraente para metais de alto valor como níquel, superligas à base de cobalto e ligas de titânio.

Os especialistas em fundição de improviso podem ajudá-lo a decidir se a fundição a vácuo seria adequada para as peças que você fabrica. Entre em contato conosco para iniciar essa discussão.