Principais conclusões
| Pontos-chave | Fundição de Investimento | Fundição sob pressão |
|---|---|---|
| Processo | Utiliza um padrão de cera revestido em cerâmica; cera derretida para criar o molde. | Metal fundido forçado sob alta pressão em uma matriz de aço reutilizável. |
| Materiais | Metais de alto ponto de fusão (aço, aço inoxidável, titânio, superligas). | Metais não ferrosos (alumínio, zinco, magnésio, cobre). |
| Tolerâncias | Moderado (±0,5 mm a ±0,1 mm). | Apertado (±0,05 mm a ±0,2 mm). |
| Acabamento de superfície | Bom (Ra 1,6–6,3 μm); pode exigir acabamento. | Excelente (Ra 0,8–3,2 μm); pós-processamento mínimo. |
| Custo | Maior custo por unidade para lotes pequenos; menor custo de ferramental. | Alto custo inicial da matriz; menor custo por unidade para grandes volumes. |
| Volume de produção | Ideal para baixo a médio volumes (protótipos, peças personalizadas). | Melhor para alto volume produção em massa. |
| Complexidade da Parte | Geometrias altamente complexas, detalhes intrincados e características internas. | Complexidade moderada; paredes finas e detalhes finos são possíveis. |
| Aplicações | Aeroespacial, joias, implantes médicos, arte. | Peças automotivas, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, hardware. |
O que é Fundição de Investimento
A fundição de investimento é um método de conformação de metais de precisão que cria peças complexas com excelente acabamento superficial e precisão dimensional.
A fundição de investimento remonta a milhares de anos. Civilizações antigas na China, Egito e México usaram formas iniciais dessa técnica para criar itens de bronze e joias intrincados por volta de 4500 a.C.
O processo também era chamado de “fundição em cera perdida” porque usava padrões de cera que eram derretidos.
Durante a Revolução Industrial, os dentistas adotaram o método para fazer coroas e incrustações.
Na década de 1940, a Segunda Guerra Mundial criou uma alta demanda por peças de precisão, impulsionando a fundição de investimento para a manufatura convencional.
Hoje, a modelagem computacional e o equipamento automatizado melhoraram dramaticamente o processo. A fundição de investimento moderna pode produzir peças com tolerâncias tão apertadas quanto ±0,5 mm.
Processo e Técnicas
A fundição de investimento começa com a criação de um molde de cera que é uma réplica exata da peça desejada.
Em seguida, o padrão é fixado a uma “árvore” com outros padrões de cera. Essa montagem é mergulhada repetidamente em pasta de cerâmica e revestida com material de estuque para construir uma concha.
(A “árvore” se refere a uma estrutura ramificada que mantém vários padrões de cera juntos durante o processo de fabricação do molde.)
Uma vez que a casca endurece, ela é colocada em um forno de cabeça para baixo. A cera derrete e escorre (daí o termo “cera perdida”), deixando um molde cerâmico oco.
O molde é pré-aquecido a altas temperaturas antes que o metal derretido seja despejado. Após o resfriamento, a casca de cerâmica é quebrada para revelar as peças fundidas. As etapas finais incluem cortar peças da árvore e executar operações de acabamento.
Materiais usados na fundição de investimento
Fundição de investimento funciona com uma ampla gama de metais e ligas. Materiais comuns incluem:
Ligas ferrosas:
- Aços carbono e baixa liga
- Aço inoxidável
- Aços para ferramentas
Ligas não ferrosas:
- Alumínio
- Ligas à base de cobre (bronze, latão)
- Ligas à base de níquel
- Titânio
Os materiais de revestimento cerâmico consistem tipicamente de silicatos de sílica, zircão e alumínio. Esses materiais podem suportar temperaturas extremamente altas necessárias para despejar metais fundidos.
Visão geral da fundição sob pressão
Die casting é um processo popular de conformação de metais que oferece altas velocidades de produção e excelente precisão dimensional. É amplamente usado em indústrias que exigem peças metálicas complexas com qualidade consistente.
Diferentemente da fundição de investimento, a fundição sob pressão é projetada para séries de produção de alto volume. As matrizes são feitas de aço ferramenta durável que pode suportar milhares de ciclos de fundição.
As máquinas de fundição sob pressão vêm em dois tipos principais: câmara quente e câmara fria máquinas.
Máquinas de Câmara Quente:
- Ideal para metais de baixo ponto de fusão, como zinco e magnésio
- O metal derrete diretamente na máquina
- Tempos de ciclo mais rápidos
- Bom para peças menores
Máquinas de Câmara Fria:
- Melhor para alumínio, cobre e outras ligas de alta temperatura
- O metal é derretido separadamente e adicionado à máquina
- Pode lidar com peças maiores
- Mais comumente usado em aplicações industriais
Ligas comumente usadas
Ligas de alumínio são mais populares devido à sua excelente combinação de propriedades leves e resistentes.
Ligas de zinco proporcionam excelente reprodução de detalhes e capacidades de fundição de paredes finas.
Ligas de magnésio oferecem a opção mais leve, mantendo boa resistência.
Ligas de cobre como latão e bronze, proporcionam resistência superior, condutividade elétrica e resistência à corrosão, mas são mais caros e difíceis de fundir.
Comparando fundição de investimento e fundição sob pressão.
Principais diferenças
A maior diferença está nos moldes. A fundição sob pressão usa moldes de metal reutilizáveis, enquanto a fundição de investimento requer um novo molde para cada peça. Isso torna a fundição sob pressão mais econômica para grandes tiragens de produção, mas a fundição de investimento é melhor para peças complexas ou detalhadas.
Qualidade e Precisão
A fundição de investimento normalmente oferece melhores acabamentos de superfície e pode manter tolerâncias mais rígidas. Você pode obter detalhes tão finos quanto 0,1 mm com este método. O processo permite geometrias e recursos internos mais complexos que podem ser impossíveis com fundição sob pressão.
A fundição sob pressão proporciona boa precisão dimensional, mas pode ter limitações com certos formatos complexos.
Velocidade e volume de produção
A fundição de investimento leva consideravelmente mais tempo. Cada parte requer a criação de um novo padrão de cera e casca de cerâmica, o que adiciona dias ao cronograma de produção. Para pequenos lotes com menos de 100 peças, isso pode não importar muito.
Se o seu projeto precisar de mais de 10.000 peças, a fundição sob pressão se torna muito mais econômica.
Vantagens e Limitações
Prós e contras da fundição de investimento
Vantagens:
- Excelente para projetos complexos com detalhes intrincados e paredes finas
- Alta precisão dimensional (0,005 polegada por polegada)
- Acabamento de superfície superior requerendo pós-processamento mínimo
- Ampla seleção de materiais incluindo aços, aços inoxidáveis e ligas exóticas
- Bom para pequenas tiragens de produção com menores custos de ferramentas
Limitações:
- Maior custo por unidade comparado à fundição sob pressão
- Taxa de produção mais lenta devido a múltiplas etapas do processo
- Limitações de tamanho (tipicamente peças menores)
- Processo trabalhoso requerendo técnicos qualificados
- Prazos de entrega mais longos do design à peça acabada
Prós e contras da fundição sob pressão
Vantagens:
- Taxas de produção muito rápidas para fabricação em grande volume
- Baixo custo por unidade uma vez que a ferramenta é estabelecida
- Boa consistência dimensional em grandes tiragens de produção
- Excelente para peças de paredes finas (tão fino quanto 0,5 mm)
- Acabamento de superfície lisa com boa reprodução de detalhes
Limitações:
- Altos custos iniciais de ferramentas que deve ser amortizado
- Limitado a metais não ferrosos como alumínio, zinco e magnésio
- Potencial para problemas de porosidade em seções mais grossas
- Não é ideal para pequenas tiragens de produção devido aos custos de instalação
- Menos adequado para peças que exigem alta resistência
Perguntas frequentes
Quais são os principais fatores que afetam a escolha entre fundição de investimento e fundição em areia?
Fundição de investimento produz melhores acabamentos de superfície e tolerâncias mais apertadas do que fundição em areia. Se sua peça precisa de precisão ou boa aparência, a fundição de investimento tem a vantagem.
A fundição em areia é tipicamente menos dispendiosa para peças muito grandes, onde a fundição de investimento seria impraticável. As limitações de tamanho da fundição de investimento tornam a fundição em areia melhor para componentes maiores.
Os custos de ferramentas para fundição em areia são menores do que os de investimento e fundição sob pressão, o que a torna boa para protótipos ou peças únicas, onde o custo é a principal preocupação.