Histria Microfuso tambm conhecida como fundio por cera

História • Microfusão também conhecida como fundição por cera perdida, fundição de precisão; • É um dos processo mas antigo que se tem conhecimento; • Iniciou-se na idade do Bronze; • Processo bastante utilizado na Europa; • Grande desenvolvimento a partir da 2° Guerra Mundial;

O Processo • É uma forma econômica de se fabricar componentes próximos de sua forma final, com precisão e acabamento; • O processo de fundição consiste em aplicar lama cerâmica em torno de um modelo consumível; • Para a produção dos moldes há dois métodos distintos: Molde sólido e casca cerâmica; • A cera é o material preferido, caracterizando assim o processo de fundição por cera perdida • Bastante utilizado pelas indústrias : aeroespacial, bélica, Eletrônica, mecânica, lazer, etc. . .

Etapas do processo: • Produção do modelo de cera, por meio da injeção de cera em uma matriz geralmente, metálica; • Montagem da árvore ou cacho de modelos; • Produção do molde ou casca cerâmica mediante: -imersão do molde ou casca no banho de lama cerâmica; -estucagem, que consiste no recobrimento com partículas refratárias; -secagem dos moldes;

• Deceragem - retirada da cera do molde; • Calcinação do molde para aumento da resistência da casca e retirada de resíduos de cera; • Fusão e vazamento; • Quebra da casca(manual ou mecânica); • Acabamento; • Inspeção;

Etapas:

Produção dos moldes • O modelo deve ser produzido com um ou mais canais de entrada, normalmente localizados nas seções de maior massa; • Esse canal tem três funções distintas: -ligar esse modelo a uma vareta ou canal, formando um cacho; -servir de saída para o material do modelo(cera) durante a deceragem; -servir de entrada do metal líquido durante o vazamento, garantindo enchimento completo e solidificação dirigida;

Matrizes: • O processo permite várias opções quanto ao tipo de matriz, devido ao baixo ponto de fusão, à boa fluidez e ausência de abrasividade das ceras; • O modelo deve ser feito ligeiramente maior, compensando a contração volumétrica da cera e a contração volumétrica da solidificação do metal; • Alguns dos importantes dados a serem levantados a partir da peça são: -tipo de liga; -tolerância; -requisitos de acabamento; -dimensões críticas;

-pontos de referência de usinagem; -requisitos de inspeção; -condições de tratamento térmico; • As matrizes podem variar de tipo ; • Estas matrizes podem ser usinadas ou fundidas; • Muitos materias (alumínio, aço, bismuto e outros) podem ser utilizados, porém o alumínio é normalmente preferido, pois apresenta economia, boa condutividade térmica e é convenientemente mais leve;

Material para fabricação de matrizes

Modelos de cera • Um grande número de materias tem sido investigado para o uso na fabricação de modelos; • A cera é o material que melhores resultados apresentou; • A fabricação dos modelos de cera é complexa e requer a adição de novos materiais visando a melhoria das propriedades; • Tais como: resinas, plásticos, fillers(enchedores) e outros; • As principais propriedades exigidas para a cera estão correlacionadas, principalmente, com a possibilidade de injeção extração, manuseio, montagem, controle dimensional, molhabilidade, deceragem e queima;

• Portanto são características importantes: -resistência; -dureza; -viscosidade; -ponto de fusão; -bom acabamento superficial; -baixo teor de cinzas; -contração mínima; -estabilidade dimensional; -tenacidade desmoldabilidade; -compatibilidade com os materias que serão utilizados na produção da casca;

• A maior parte das ceras para modelo é feita por misturas de petróleo( 30 a 70%, normalmente, mais de um tipo), resinas(20 a 60%, uma ou duas) e aditivos(0 a 20%) selecionados para fornecer características especiais. • Ceras provenientes do petróleo- parafina, cera microcristalina e outros derivados de petróleo; • Cera natural e resina: as ceras vegetais são as mais importantes ceras naturais; • A cera de carnaúba e a candelilla, que são derivadas de árvores encontradas na América do Sul ;

Injeção • As variáveis que normalmente afetam a produção dos modelo de cera e que, portanto, exigem controle são: -tempo de duração sob pressão; -pressão de injeção; -temperatura da matriz; -temperatura do bico de injeção; -projeto dos canais; -lubrificação da matriz; -taxa de fluxo da cera; -resfriamento após a injeção; -respiro da matriz; -superfície da matriz;

Produção do cacho • Dentre os fatores que devem ser considerados para o posicionamento dos modelos no cacho, incluem-se: -facilidade na montagem; -número de partes processadas em um tempo; -rendimento metálico; -resistência para manuseio; -facilidade na produção da casca(imersão e secagem); -facilidade de remoção da cera;

-fluxo do metal líquido, enchimento das seções finas, alimentação, controle do tamanho e forma do grão; -remoção da casca; -facilidade de corte e acabamento, considerando equipamentos e processos disponíveis; • Modelos grandes são feitos e processados individualmente, mas os pequenos e médios são montados em cachos com muitos modelos para economia do processo;

Montagem • Os modelos são fixados pelos canais de entrada a uma ou mais varetas(canais), e essas fixadas a um copo ou massalote. • Esse conjunto de moldes e canais , varetas e copos é feito de cera e o conjunto, por isso recebe o nome de árvore ou cacho. • A quantidade de modelos por cacho varia consideravelmente, de um até centenas de modelos; • A montagem pode ser manual ou automática

Limpeza • O produto( desmoldante ) que foi utilizado para facilitar a extração do modelo de cera, geralmente, fica aderido ao modelo, exigindo a limpeza do cacho, que pode ser feita com álcool.

Produção dos moldes cerâmicos • Os moldes em casca, na fundição de precisão, são feitos pela imersão da árvore em banho cerâmico; • A seguir ocorre a remoção do banho, para escoamento da lama em excesso e produção de uma camada uniforme, e finalmente a cobertura com uma camada de partículas( estuco ) de material refratário granulado; • Saída do material termoplástico( cera ) sob ação do calor; • Entrada do metal líquido e suportá-lo até a completa solidificação; • A espessura da casca varia, normalmente, de 5 a 16 mm;

• Os materiais normalmente utilizados para a produção da lama são: -refratários; -aglomerados; -agentes de molhamento; -nucleantes; -antiespumantes; Os refratários normalmente utilizados são: -Sílico-aluminoso; -Mulita;

Parâmetros de controle da lama • A maioria das microfusões que produzem peças de alta qualidade considera este sucesso resultante de um controle consistente do processo. A implementação deste controle deve ocorrer em todas as etapas do processo, desde a definição de critérios de projeto da matriz até as etapas de fusão e acabamento. • Testes para controlar a produção das cascas, sendo os principais: -controle da umidade relativa da sala, 45 e 60%( para aglomerantesílica coloidal); -controle da temperatura na sala de secagem em faixas de 2°c; -controle do p. H, viscosidade e percentual de Si. O 2.

Deceragem • A remoção do modelo é a operação que submete a casca às maiores tensões, gerando, freqüentemente, problemas; • A expansão térmica da cera dos modelos é normalmente muito maior que a dos refratários utilizados para produzir o molde ( casca ); • Quando a casca é aquecida para remover a cera, esta diferença de expansão provoca enormes pressões, capazes de gerar trincas e até mesmo quebrar a casca; • Na prática, este problema é resolvido com o aquecimento extremamente rápido de fora para dentro da casca, proporcionando a fusão da camada superficial da cera.

Autoclave • Processo largamente utilizado. Este processo permite a recuperação da cera, uma vez que está é retirada a temperaturas relativamente baixas, cerca de 170°c.

Queima rápida • Os cachos são introduzidos num forno a temperaturas elevadas. • Neste processo são produzidas fumaças escuras e densas, e a cera, normalmente, não pode ser recuperada. O forno é geralmente equipado com um fundo aberto, que permite coletar a cera logo que esta se funde.

Imersão do cacho em cera quente • Técnica que não requer muito investimento; porém, os ciclos de deceragem são muito lentos e, portanto, não é muito utilizada. Deceragem em microondas • Técnica pouco utilizada.

Calcinação, fusão e vazamento • A calcinação tem os seguintes objetivos: -fortalecimento da casca cerâmica; -retirada de todo o resíduo de cera remanescente no interior do molde; • A calcinação é normalmente realiza entre 900 e 1050°c. • Após a calcinação, retira-se a casca do forno e faz-se rapidamente o vazamento.

• Para a fusão, a maioria das microfusões utiliza fornos de indução; • Esses fornos são largamente aplicados para fundir aços, ferro, ligas de cobalto e níquel. • São dois os vazamentos: por gravidade e por vácuo. • Vazamento por gravidade é utilizado para ligas de alumínio, magnésio, cobre, ouro, prata, todos os tipos de aços; • Vazamento a vácuo proporciona metais mais limpos(sem impurezas), que não podem ser vazados por gravidade, tais como: titânio e metais refratários.

Vantagens • Este processo permite obter com qualidades tais como estreita tolerância dimensional e ótimo acabamento superficial; • Redução da usinagem; • Redução de gastos com acabamento superficial; • Transformação de um conjunto de peças; • Custo inicial baixo com ferramental; • Eliminação de desperdícios; • Flexibilidade e capacidade de projeto;