Fundição de Investimento Explicada: Um Processo de Manufatura Atemporal

A fundição de investimento é um processo industrial comum que tem sido usado por milhares de anos. É enraizada tanto no antigo Egito quanto na China. Na antiguidade, cera de abelha era o material de escolha, mas materiais de cera mais avançados e ligas são agora usados. Embora a fundição de investimento produza apenas uma peça por molde, é altamente precisa, versátil e repetível. Aqui, forneceremos uma visão detalhada do que é fundição de investimento.

Capaz de criar formas e peças complexas, o processo envolve criar um padrão de cera que é mergulhado em uma pasta cerâmica. O processo é nomeado por causa desta etapa, pois o padrão é "investido" na pasta, que então forma um molde endurecido. Uma vez que o cerâmico refratário endurece, ele é virado de cabeça para baixo e exposto ao calor; a cera escorre para criar uma casca que metal fundido é vertido. Quando o metal esfria, o molde cerâmico é quebrado.

Como o padrão de cera é derretido, ou perdido, no processo, a técnica é frequentemente referida como "fundição a cera perdida".

O Processo de Fundição de Investimento

Usado para fazer joias, pás de turbina, e peças industriais como engrenagens, catracas e cames, a fundição de investimento envolve estes passos básicos:

1. Fundição do Padrão de Cera: A cera é formada na forma da peça. É frequentemente o material de escolha porque a cera derrete facilmente e é reutilizável. Um molde ou matriz mestra é criado para fabricar padrões de cera e pode ter núcleos para formar características internas. Para produzir múltiplas peças de uma vez, uma barra de cera (ou canal) pode conectar os moldes e permite que material fundido alcance muitas peças simultaneamente. Os canais e moldes criam um sistema de alimentação de cera central semelhante a uma árvore.
2. Criação do Molde: O padrão de cera, canais e canais de alimentação (onde material fundido é vertido posteriormente), são mergulhados em uma pasta refratária cerâmica tipicamente consistindo de partículas finas de sílica, água e aglutinantes. A camada de pasta que cobre a peça torna-se o molde. Mergulhado várias vezes, o conjunto é revestido com uma camada de material de até 10 mm de espessura, e então seco. A peça é colocada de cabeça para baixo e aquecida para derreter a cera, que esvazia para formar uma casca oca.
3. Vertimento: O molde é pré-aquecido a uma temperatura muito alta (até 2.000°F) para melhorar o fluxo e prevenir danos ao molde. Metal fundido é vertido no sistema de alimentação para preencher a cavidade do molde. Gravidade é geralmente suficiente para vertimento, mas vácuo ou pressão pode ser aplicado dependendo da aplicação. À medida que o conjunto esfria, o cerâmico e o metal encolhem, melhorando a precisão. Tempo de resfriamento depende do material e sua espessura.
4. Quebra do Molde: O molde deve ser quebrado cuidadosamente para não danificar a peça fundida. Isso pode ser feito manualmente com ferramentas ou com jatos de água. Fundições individuais podem ser separadas do sistema de alimentação com corte, serragem e ferramentas de impacto. Às vezes são removidos via queima ou com nitrogênio líquido (quebra a frio) antes de limpos e finalizados.
5. Acabamento: Jateamento, retificação, soldagem ou outro tratamento térmico pode ser aplicado para remover impurezas, endireitar a peça, ou suavizar suas superfícies. Prensas hidráulicas podem ser usadas para endireitar. Usinagem secundária adiciona tempo ao processo e pode ser inadequada para pedidos de alto volume. Em geral, criar um padrão de cera para completar o processo de fundição leva cerca de sete dias, com grande parte disso envolvendo formação/secagem do molde cerâmico.

Tecnologias de Impressão 3D

Padrões baseados em resina agora podem ser feitos via impressão 3D. Estereolitografia (SLA) e processamento digital de luz (DLP) são comumente usados. Estas tecnologias simplificam a fundição de investimento tomando o lugar de etapas tradicionais como criação de molde e produção de padrão de cera.

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