Fundição de Precisão a Vácuo: Precisão, Qualidade e Confiabilidade para Peças Metálicas de Alta Integridade

A fundição de precisão a vácuo produz peças metálicas de qualidade extremamente alta com detalhes finos e excelente acabamento superficial. Também é mais complexa que a fundição de precisão convencional e requer equipamentos sofisticados de fusão e enchimento de molde. Como resultado, é reservada para fundir peças que precisam de níveis muito altos de integridade estrutural e onde defeitos são caros.

Por Que Usar Vácuo?

Metal líquido tende a "agitar-se" enquanto flui para um molde. Esta turbulência leva a dois tipos de defeitos: óxidos e porosidade.

Óxidos são formados quando átomos de metal ligam-se com oxigênio. Isso ocorre na interface metal-ar onde forma uma camada de óxido. Em alguns metais, como alumínio, a oxidação superficial é benéfica pois cria uma camada resistente à corrosão. No entanto, é um problema durante a fundição.

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

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

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

O Processo de Fundição de Precisão a Vácuo

A fundição de precisão é usada para criar peças metálicas complexas que precisam de pouca usinagem secundária. O molde é formado revestindo um modelo de cera com uma pasta cerâmica. Após a pasta secar até uma carcaça dura, a cera é derretida para deixar uma cavidade para o metal preencher.

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

Em uma configuração VIM, a máquina consiste em duas câmaras dispostas verticalmente. Outra configuração VIM contém um sistema horizontal de três câmaras de indução a vácuo eficiente. A configuração vertical de duas câmaras tem uma câmara superior e inferior que estão sob vácuo. A carcaça cerâmica de fundição de precisão é colocada na câmara inferior e bombeada para um nível de mícron baixo. Em seguida, uma válvula de isolamento é aberta e o molde é elevado para uma posição, próxima ao cadinho de fusão, para vazamento. Uma vez cheio com metal, a carcaça é removida 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 tem válvulas de isolamento que permitem consistência de nível de vácuo entre câmaras. A eficiência é aumentada pela compactação e fusão do cadinho integral ao ciclo de fundição proporcionando mais fusões/mais libras vazadas por hora enquanto mantém altos níveis de vácuo e qualidade superior de fundição.

Em uma variação deste processo, a câmara do cadinho pode ser pressurizada. (Usar um gás inerte evita oxidação.) A pressão aumenta a velocidade de enchimento do molde e ajuda a garantir que cada parte da cavidade do molde seja preenchida.

Benefícios da Fundição de Precisão a Vácuo

A vantagem principal deste processo é a eliminação quase total de defeitos e falhas de oxidação e porosidade dentro da peça fundida. (Apenas "quase" porque é impossível extrair cada molécula de oxigênio do molde.) Além disso, previne não-enchimentos causados por bolsas 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 superficial é excelente.

Metais para Fundição de Precisão 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 baseadas em cobalto e ligas de titânio, pois estes metais têm afinidade excepcionalmente alta por oxigênio e formam óxidos prontamente. Além disso, o alto valor destes metais e seu uso em produtos complexos de alto valor torna benéfico minimizar sucata.

Você Deve Usar Fundição de Precisão a Vácuo?

Criar vácuo em ferramentas de molde antes do metal ser vertido previne o ar de criar defeitos dentro do corpo de uma fundição. Combinado com fundição de precisão, esta técnica permite produção de peças de alta qualidade adequadas para aplicações de alta carga e alto estresse. A economia do processo torna a fundição de precisão a vácuo especialmente atraente para metais de alto valor como níquel, superligas baseadas em cobalto e ligas de titânio.

Especialistas em fundição da Impro podem ajudá-lo a decidir se a fundição de precisão a vácuo seria adequada para as peças que você fabrica. Entre em contato conosco para iniciar essa discussão.