Microfusão Explicada: História, Processo e Técnicas Modernas

A microfusão é um dos processos de manufatura de metal mais antigos, remontando a 5.000 anos. Em suas formas mais antigas, cera de abelha era usada para formar os modelos necessários. Hoje, ceras mais avançadas, materiais refratários e ligas especiais são tipicamente usados para fazer modelos. Metal fundido é vertido em um molde consumível formado por material cerâmico refratário com um modelo de cera envolvido. A cera é derretida e o metal fundido solidifica dentro do molde cerâmico, e então as peças fundidas emergem. Por isso a microfusão é frequentemente chamada de "fundição a cera perdida".

A microfusão recebe esse nome porque o processo "investe" (envolve) o modelo com material refratário para fazer um molde, e uma substância fundida é vertida no molde. A maioria dos metais pode ser fabricada por microfusão, como ligas de alumínio, latão, ligas de cobre, ligas de bronze, ligas de aço, ferro fundido, aço inoxidável.

A cavidade dentro do molde refratário é uma duplicata exata da peça desejada. Devido à dureza dos materiais refratários usados, o processo de cera perdida normalmente gera peças complexas de alta precisão com excelente acabamento superficial, como pás de turbinas ou componentes de armas de fogo. Aplicações de alta temperatura também são comuns, incluindo peças para indústrias automotiva, aeronáutica e militar. Às vezes a microfusão pode também reduzir ou até eliminar a necessidade de usinagem, sendo muitas vezes a única forma de fabricar uma peça economicamente.

Microfusão com silicato de sódio (water glass) e microfusão com sílica sol são os dois principais métodos atualmente. As principais diferenças são a rugosidade superficial e o custo. O método water glass desceva em água de alta temperatura, e o molde cerâmico é feito de areia de quartzo com silicato de sódio. O método sílica sol desceva em fogo rápido, e areia de zircônia com sílica sol forma o molde cerâmico. O método sílica sol custa mais, mas tem superfície melhor que o water glass. A Precise Cast oferece ambos como opções para clientes em diferentes indústrias, cobrindo vários pesos de componentes fundidos.

Principais Etapas do Processo de Microfusão

(Imagem do fluxo de processo)

Etapas do Processo de Microfusão na Precise Cast:

Podemos produzir microfusões de alto nível em várias dimensões e formas. Em nossa fundição, o processo é operado com a tecnologia mais avançada da China. Em todo o processo, todas as ligas metálicas estão disponíveis, podemos personalizar microfusões conforme suas especificações de material.

Projeto e Fabricação do Molde de Microfusão:

É o primeiro passo do processo de microfusão de metal, a base para alcançar produtos de precisão, e também o passo básico para fazer modelos de cera. A Precise Cast possui centros de usinagem CNC de classe mundial para produzir moldes de fundição de alta precisão e oferece serviço de ferramentas rápidas para nossos clientes.

Fabricação do Modelo de Cera:

Um modelo que duplica as geometrias da peça final é feito por dois métodos principais:

• Molde de injeção de cera: O modelo de cera é obtido injetando cera no molde. Obtemos um modelo com as mesmas dimensões do produto desejado. Repetimos o trabalho de injeção para mais modelos de cera.
• Modelo de cera impresso em 3D

Montagem de Cera:

Após os modelos de cera finalizados, eles são montados em canais de alimentação (runners), formando uma árvore completa pronta para ser mergulhada.

Estucagem (Stuccoing):

Após o revestimento com a pasta (slurry), partículas de areia são depositadas na superfície da árvore úmida, o que ajuda a engrossar e fortalecer a camada de revestimento na superfície da montagem de cera.

Desceva (Dewaxing):

A cera dentro da casca recém-construída é removida colocando a casca em um autoclave de desceva a vapor ou forno de fogo rápido. A cera derrete e escorre pelo canal de alimentação e funil de vazamento sob alta temperatura. Os moldes de casca cerâmica devem ser cozidos para queimar os últimos vestígios de material do modelo e pré-aquecer o molde em preparação para a fundição. Geralmente na faixa de 870-1090°C (1600-2000°F), por isso a microfusão também é chamada de "fundição a cera perdida".

Fundição ou Vazamento (Casting/Pouring):

O metal fundido é vertido nas cavidades do molde pré-aquecido. A fundição ou vazamento é a etapa-chave em todo o processo de microfusão.

Resfriamento (Cooling):

O molde então permanece para permitir que o metal fundido esfrie e solidifique à temperatura ambiente, tornando-se os fundidos finais.

Remoção da Casca (Shell Removal):

O material da casca é removido através de processos como nocaute com martelo, vibração ou jateamento de granalha de aço.

Corte dos Fundidos (Cut Off Castings):

As peças fundidas finalizadas são então cortadas livres do sistema de canal de alimentação e funil, e remove-se o excesso de metal do corpo do fundido por retificação.

Acabamento (Finishing):

Várias técnicas de acabamento são empregadas, incluindo tratamento térmico, retificação, polimento, jateamento de granalha/areia e revestimento para alcançar a superfície final solicitada.

• Tratamento Térmico: Melhora as propriedades mecânicas dos brutos de fundição. Principais processos: normalização, têmpera, recozimento, cementação.
• Jateamento de Granalha/Areia: Para remover incrustações e obter melhor acabamento, as microfusões são jateadas com pequenas esferas de aço.
• Pintura com Óleo Antiferrugem & Tratamentos Superficiais: Para evitar ferrugem, os fundidos são imersos em água ou óleo antiferrugem. Outros tratamentos superficiais também podem ser realizados, como pintura, galvanização.

Inspeção de Qualidade:

A inspeção é também uma das etapas mais importantes para controle de qualidade de peças de microfusão. Após as operações de acabamento, as peças são inspecionadas conforme desenhos técnicos e requisitos. Inspeção visual e por líquido penetrante fluorescente para superfícies e raio-X para identificação de defeitos subsuperficiais.

Principais Aplicações da Microfusão

• A microfusão é benéfica para fundir metais com altos pontos de fusão. Devido a todos os tipos de produtos que pode produzir, tem aplicações universais na indústria.

• Peças tipicamente produzidas por microfusão incluem aquelas com estruturas complexas, como pás de turbinas ou componentes de armas de fogo (receptores, gatilhos, martelos). Microfusões são usadas até por fabricantes de equipamentos de bebidas e fabricantes internacionais de válvulas de alívio de pressão na indústria de petróleo e gás. Peças de microfusão são amplamente usadas nas indústrias aeroespacial, médica, joalheria, automotiva, aeronáutica e militar.

• Componentes fabricados pelo processo de microfusão também resultam em produtos como fixadores dentários, engrenagens, cames, catracas, joias, componentes de máquinas e outras peças de geometria complexa. Portanto, é seguro dizer que, independentemente da sua indústria, se seu negócio pode se beneficiar das vantagens de peças e componentes de microfusão, eles podem ser a opção metálica perfeita para todos os seus projetos.

Vantagens do Processo de Microfusão

Gama de Tamanhos:

Peças fundidas de mais de 450 kg podem ser produzidas, embora a maioria seja pequena. Essa capacidade é limitada a poucas fundições e requer método de tratamento profissional especial. Para a maioria das peças, o peso varia de onças a 9 kg (20 lbs).

Multifuncional e Formas Complexas:

• A microfusão pode atingir tolerâncias de alta precisão e contornos externos complexos das peças, podendo até atender requisitos técnicos que máquinas-ferramenta não conseguem. A microfusão permite que as peças atinjam o padrão de forma líquida (net shape) ou quase forma líquida (near-net shape), reduzindo drasticamente o custo de usinagem após a fundição.

• O processo de microfusão é a melhor alternativa a processos de soldagem e fabricação. A microfusão pode realizar a combinação de múltiplos componentes em uma única fundição para produção, o que não só reduz a complexidade de produção, mas também melhora a eficiência e a precisão dimensional.

Superfície Precisa e Lisa:

• Vertendo cera em um molde de alumínio polido, um modelo liso será produzido. Acabamento 125 micro é o padrão, e superfícies ainda mais finas são comuns.

• A casca cerâmica é construída baseada no modelo. Diferente dos dois meios-moldes da fundição em areia, a microfusão não tem linha de partição por ter um molde único. O padrão para defeitos superficiais será acordado após discussão com o cliente baseado em sua função.

Precisão Dimensional:

• Geralmente, a tolerância padrão para a primeira polegada da microfusão é +/-0,010", e a tolerância para cada polegada subsequente é +/-0,004".
• A etapa de projeto do desenho pode diminuir ou até omitir os requisitos de usinagem subsequente dos fundidos, comparado à mesma peça sem projeto de desenho.
• Seja fundição, peça usinada ou componente fabricado, o custo de produção da peça é diretamente proporcional ao requisito de precisão dimensional. Através da revisão rigorosa do projeto da peça, as tolerâncias, rebaixos, furos cegos, etc. são modificados para aumentar a produtividade e reduzir o custo da peça. Quanto maior a precisão da tolerância de fundição, menos usinagem subsequente é necessária para microfusões do que para outras fundições tradicionais ou componentes fabricados.

Qualidade e Integridade:

Uma característica vital neste processo é a integridade da fundição. A microfusão tem longa história de fornecimento para setores exigentes, como motores a turbina a gás, petróleo, química, defesa e médica.

Precauções ao Usar Microfusão

Custo de Processamento:

Para requisitos de baixo volume, a microfusão pode ser mais cara que outros processos de manufatura se ferramental for buscado. Nessa condição, SLA ou impressão 3D pode ser uma alternativa econômica (mesmo para quantidade de um).

O custo inicial do molde também é fator chave para determinar se a microfusão traz o maior valor. O molde de microfusão geralmente consiste em múltiplas partes ajustadas para fazer peças de formato complexo. Esse custo inicial não é insignificante, mas pode ser compensado pela falta de usinagem e/ou fabricação subsequente.

Restrições de Tamanho:

A microfusão é capaz de criar várias peças com grande gama de tamanhos e tem menos limitações comparada a outros processos, como fundição em areia.

Tempo:

Comparado com outros processos, embora o processo de microfusão de múltiplas etapas leve mais tempo, requer menos operações subsequentes de usinagem CNC que outros processos.

Nossos Equipamentos

Nome do Equipamento	Quantidade	Tempo Médio de Serviço
Máquina de Injeção de Cera	30 conjuntos	4 anos
Máquina de Polimento Vibratório	12 conjuntos	3 anos
Soldadora a Água	3 conjuntos	3 anos
Máquina de Solda	15 conjuntos	4 anos
Máquina de Brochar	2 conjuntos	5 anos
Forno de Tratamento Térmico	2 conjuntos	5 anos
Suporte de Polimento e Lustração	50 conjuntos	4 anos
Máquina de Jateamento	15 conjuntos	8 anos
Forno de Sinterização	9 conjuntos	8 anos
Máquina de Lavagem	10 conjuntos	8 anos
Torno CNC Automático Tipo Suíço	20 conjuntos	4 anos
Tornos CNC	30 conjuntos	5 anos
Centro de Usinagem CNC	25 conjuntos	4 anos
Unidades de Rosqueamento e Furação	80 conjuntos	6 anos

Você obterá melhor serviço na Precise Cast, pois podemos atender a todas as suas necessidades únicas de prototipagem rápida e microfusão. Podemos fornecer constantemente serviços de prototipagem rápida e produção, nos esforçando ao máximo para tornar suas ideias de design realidade. Se você tem requisitos específicos para microfusões de protótipo, solicite um orçamento para saber mais.