Qual é o processo de fundição de peças de aço?

A fundição por cera perdida, também conhecida como processo de fundição por cera perdida, existe há milhares de anos. É um método de fabricação altamente preciso que permite a produção de peças de aço complexas e detalhadas. Como fornecedor líder de peças de aço fundido, tenho o prazer de compartilhar com vocês o processo passo a passo de peças de aço fundido, desde o conceito até o produto final.

Etapa 1: Criação de Padrão

O primeiro passo na fundição de precisão é a criação de um padrão. Este padrão é uma duplicata exata da peça de aço desejada e serve como modelo para as etapas subsequentes. Os padrões são normalmente feitos de cera, embora outros materiais, como plástico, também possam ser usados.

Usamos usinagem de alta precisão ou técnicas de impressão 3D para criar o padrão mestre inicial. A impressão 3D revolucionou esta etapa, permitindo-nos produzir rapidamente padrões complexos com alta precisão. Assim que o padrão mestre estiver pronto, criamos um molde a partir dele. Este molde é então usado para produzir vários padrões de cera. Os padrões de cera são injetados no molde sob pressão, garantindo que cada detalhe do padrão mestre seja replicado.

Etapa 2: montagem do padrão

Após a criação dos padrões de cera, eles são montados em um canal de cera central, que atua como um conduíte para o aço fundido durante o processo de fundição. Os padrões de cera são fixados ao sprue com cera ou adesivo especial, formando um aglomerado. Este cluster foi projetado para otimizar o fluxo do aço fundido e garantir o enchimento uniforme dos moldes. A disposição dos padrões no sprue também afeta o processo de solidificação, que é crucial para a qualidade das peças fundidas finais.

Etapa 3: construção da casca

O próximo passo é a criação da casca de cerâmica ao redor do conjunto de padrões de cera. Isto é feito através de uma série de processos de imersão e revestimento. Primeiro, o aglomerado de cera é mergulhado em uma pasta de cerâmica, que contém partículas finas de cerâmica suspensas em um aglutinante. Após a imersão, o cacho é revestido com uma camada de areia refratária grossa. Este processo é repetido várias vezes, formando uma camada de cerâmica espessa e durável em torno dos padrões de cera.

Cada camada do revestimento cerâmico tem uma finalidade específica. As camadas internas, feitas de partículas mais finas, proporcionam um acabamento superficial liso para as peças fundidas finais. As camadas externas, com areia mais grossa, conferem resistência e estabilidade à casca. Durante este processo, a casca precisa ser seca cuidadosamente entre cada imersão e revestimento para garantir adesão e resistência adequadas.

Etapa 4: desparafinação

Assim que a casca cerâmica estiver totalmente formada e seca, o próximo passo é remover a cera de dentro da casca. Isso normalmente é feito colocando o invólucro em uma autoclave ou forno a vapor. O calor faz com que a cera derreta e saia da casca através de pequenas aberturas na parte inferior. A cera é então coletada e pode ser reciclada para uso futuro.

É importante garantir que toda a cera seja removida da casca, pois qualquer cera remanescente pode causar defeitos nas peças fundidas finais. O processo de desparafinação requer um controle cuidadoso da temperatura e da pressão para evitar rachaduras ou deformação do revestimento cerâmico.

Etapa 5: pré-aquecer a casca

Após a desparafinação, a casca cerâmica é pré-aquecida em um forno. O pré-aquecimento é uma etapa essencial, pois ajuda a remover qualquer umidade remanescente da casca e aumenta sua resistência. Também garante que o aço fundido não esfrie muito rapidamente quando é derramado na casca, o que pode levar a defeitos como enchimento incompleto ou fechamento a frio.

A temperatura e o tempo de pré-aquecimento dependem do tipo de revestimento cerâmico e da liga de aço utilizada. Normalmente, as cascas são pré-aquecidas a temperaturas entre 800°C - 1200°C.

Etapa 6: derreter e despejar o aço

O aço é fundido em forno elétrico a arco ou forno de indução. A composição do aço é cuidadosamente controlada para atender às necessidades específicas do cliente. O aço fundido é aquecido a uma temperatura precisa para garantir a fluidez adequada para a fundição.

Assim que o aço estiver na temperatura correta, ele é despejado na casca de cerâmica pré-aquecida. Isto deve ser feito de forma rápida e suave para garantir que o aço preencha toda a cavidade da casca. O processo de vazamento é frequentemente realizado sob vácuo ou em ambiente de gás inerte para evitar a oxidação e melhorar a qualidade das peças fundidas.

Etapa 7: Solidificação e Resfriamento

Após o vazamento, o aço fundido começa a solidificar dentro da casca cerâmica. O processo de solidificação é monitorado cuidadosamente, pois a taxa de resfriamento pode ter um impacto significativo na microestrutura e nas propriedades das peças fundidas finais. O resfriamento controlado ajuda a prevenir a formação de tensões internas e rachaduras.

As peças fundidas são deixadas na casca até que estejam totalmente solidificadas e resfriadas a uma temperatura segura. Isso pode levar várias horas, dependendo do tamanho e da complexidade das peças.

Etapa 8: nocaute e remoção da casca

Depois que as peças fundidas esfriarem, o invólucro cerâmico é removido. Isso normalmente é feito por meios mecânicos, como um martelo ou uma mesa vibratória. A carcaça se estilhaça, revelando as peças fundidas de aço presas ao canal.

Após a remoção da carcaça, as peças fundidas individuais são cortadas do canal de entrada usando uma serra ou um maçarico de corte. As áreas de comporta e riser, onde o aço foi vazado no molde, também são removidas nesta fase.

Etapa 9: operações de acabamento

As peças fundidas passam então por uma série de operações de acabamento para atingir o acabamento superficial, a precisão dimensional e as propriedades mecânicas desejadas. Essas operações podem incluir retificação, usinagem, tratamento térmico e revestimento de superfície.

A retificação é usada para remover arestas ou excesso de material das peças fundidas. A usinagem, como fresamento, torneamento e furação, é realizada para obter dimensões e tolerâncias precisas. O tratamento térmico é aplicado para melhorar a dureza, resistência e tenacidade das peças fundidas de aço. O revestimento de superfície, como pintura ou galvanização, pode ser usado para aumentar a resistência à corrosão das peças.

Etapa 10: Inspeção e Controle de Qualidade

Antes de as peças fundidas serem enviadas ao cliente, elas passam por um abrangente processo de inspeção e controle de qualidade. Isso inclui inspeção visual, medição dimensional e métodos de teste não destrutivos, como teste ultrassônico, inspeção de partículas magnéticas e inspeção por raios X.

A inspeção visual é usada para detectar quaisquer defeitos superficiais, como rachaduras, porosidade ou inclusões de areia. A medição dimensional garante que as peças fundidas atendam às tolerâncias especificadas. Métodos de testes não destrutivos são usados ​​para detectar defeitos internos que podem não ser visíveis a olho nu. Somente peças fundidas que passam em todos os testes de controle de qualidade são aprovadas para envio.

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Referências

• "Manual de Fundição, Conformação e Soldagem" - Society of Manufacturing Engineers
• "Fundição de Investimento: Um Guia Abrangente" - Publicação Industrial