Moldagem por Investimento (Lost Wax): O Método de Fundição Confiável para Componentes Metálicos Precisos

O Que é Moldagem por Investimento?

Moldagem por investimento, também conhecida como fundição por investimento ou fundição a cera perdida, é um processo usado para fabricar componentes metálicos, peças de uma máquina. A moldagem por investimento é um dos métodos de fundição que é relativamente custo-eficiente e versátil, mas mais demorado que outros. A moldagem ou fundição de metais deve seguir requisitos rigorosos. Por exemplo, o processo de moldagem deve ser resistente ao calor, pois os produtos são feitos com metais fundidos.

Além disso, a precisão dos moldes feitos por estes processos é enfatizada. Pode custar muito e exigir muito esforço quando vários trabalhos de usinagem são requeridos. No entanto, com moldagem por investimento, o processo de fabricação de moldes pode ser livre de trabalhos excessivos de usinagem, exceto pelo alisamento da superfície na última etapa.

Como Funciona a Moldagem por Investimento?

Os processos de moldagem por investimento são completados com a formação dos moldes de cera e a fundição dos metais. Em outras palavras, antes de fundir os metais, os moldes de cera devem ser feitos primeiro, então os metais são fundidos nos moldes de cera depois.

Para a formação de moldes de cera, pode ser dividido em quatro etapas, incluindo fundição do padrão de cera, montagem dos padrões de cera, configuração do invólucro (shell) e remoção da cera. Quanto à fundição dos metais, pode ser dividida em fundição do metal, corte e personalização.

Fundição do Padrão de Cera

A primeira etapa da formação de cera é verter a cera em um molde de injeção metálico, que geralmente é o molde de injeção de alumínio. Os padrões de cera resfriados devem ser maiores que os produtos metálicos finais, pois os metais expandiriam quando aquecidos e encolheriam após esfriarem.

Montagem dos Padrões de Cera

Uma vez que os padrões de cera esfriaram, eles são mergulhados em um ferro quente, a fim de permitir que os padrões de cera se fixem uns aos outros, e criem o chamado sistema de alimentação de metal. O sistema de alimentação de metal fornece cavidades para os metais fundidos serem vertidos depois, então esta é uma das etapas importantes na fundição de precisão de metais, que é a chave para reduzir os requisitos de usinagem dos produtos finais.

Configuração do Invólucro (Shell)

Depois disso, a montagem do padrão de cera, ou o sistema de alimentação de metal, seria mergulhada em uma solução cerâmica chamada slurry, e esta etapa é realizada manualmente para prevenir imperfeições da configuração pela máquina. Então a montagem mergulhada com slurry seria fortalecida revestindo com estuque de areia, e deixando secar. O processo de mergulho no slurry e o processo de revestimento com estuque de areia seriam repetidos até que a espessura desejada do molde de cera seja alcançada, que é cerca de 7,6 mm de espessura e deve levar cerca de cinco dias.

Remoção da Cera

Após o molde de cera engrossado e seco ser formado, ele seria colocado no autoclave, que é uma câmara de vapor quente, por cinco a dez minutos, a fim de derreter a cera fora do invólucro ou molde cerâmico. Uma vez que a cera é removida e o invólucro está completamente seco, os processos de formação dos moldes de cera estão terminados.

Fundição do Metal

Antes do metal fundido ser vertido no invólucro, o invólucro seria aquecido em um forno por cerca de duas a três horas, de modo a fortalecer o invólucro e estabilizar as propriedades do invólucro para reduzir a interação entre o metal fundido e o invólucro depois.

Uma vez que o metal se torna fundido e atinge a temperatura de 1.200 °C (2.200 °F), o metal fundido seria vertido na câmara do invólucro, então deixado para esfriar e endurecer. Para o alumínio, leva cerca de duas horas para esfriar, enquanto o aço leva cerca de quatro a cinco horas. Depois disso, o invólucro cerâmico quebraria e a peça metálica final permaneceria para a próxima etapa, e este processo leva cerca de cinco a dez minutos.

Corte e Personalização

Finalmente, o sistema de alimentação de metal seria cortado e retificado para alisar os acabamentos dos produtos finais, então estes produtos podem ser vendidos.

Moldagem por Investimento vs. Fundição em Areia

Moldagem por investimento ou fundição por investimento é uma das contrapartes à fundição em areia, que é outro método de fundição mas substitui a cera pela areia. Embora haja algumas variações entre eles, incluindo a complexidade do processo, os moldes requeridos e o requisito de trabalho de usinagem.

Complexidade do Processo

Comparando a moldagem por investimento e a fundição em areia, os processos da primeira são mais intrincados que os da última, pois a primeira é dedicada a fazer a integração do molde, a fim de acomodar os produtos finais requeridos. Enquanto os produtos feitos de fundição em areia não são tão versáteis quanto os de moldagem por investimento, então os processos que a fundição em areia requer são relativamente menos e mais simples que a moldagem por investimento.

Moldes Requeridos

Como o parágrafo acima mencionou, a moldagem por investimento leva mais processos para fazer o molde bem como o produto final, pois o único molde para o produto final pode cobrir toda a configuração do produto final. Em contraste, a formação do molde em fundição em areia é mais simples e leva menos etapas. Para fazer a configuração requerida, requer dois meios moldes para fazer um produto na fundição em areia, o que é mais que a moldagem por investimento.

Requisito de Trabalho de Usinagem

Como a complexidade da moldagem por investimento é relativamente maior, a integração e perfeição do molde são maiores, os trabalhos de usinagem são menos requeridos consequentemente, enquanto os moldes que a fundição em areia faz são mais rugosos. Portanto, mais trabalhos de usinagem são requeridos depois a fim de alcançar as geometrias dos produtos finais personalizados.

Moldagem por Investimento vs. Fundição sob Pressão (Die Casting)

Há outro método na fabricação de moldes ou matrizes, chamado fundição sob pressão (die casting). É um método que transfere energia elétrica em energia térmica e cria faíscas dos eletrodos a fim de fazer as cavidades dos moldes ou matrizes. Os processos de fundição sob pressão são realizados por uma máquina chamada máquina EDM, e os eletrodos que enviam a energia elétrica na forma de calor são feitos de ferro fundido cinzento, o que resulta na exigência de peças eletricamente condutivas. Isso leva à limitação das peças que a máquina EDM pode ser aplicada. Em contraste, a versatilidade dos moldes cerâmicos produzidos pela moldagem por investimento é muito maior que a máquina EDM.

No entanto, quando se trata da eficiência dos trabalhos, a fundição sob pressão supera a moldagem por investimento, pois é livre dos processos intrincados que a moldagem por investimento requer. Portanto, devido à versatilidade dos métodos de fundição e a eficiência dos trabalhos, fazer uma escolha entre estes dois pode depender das preferências e considerações pessoais dos fabricantes.