A fundição com molde descartável é um processo flexível de fabricação de produtos de metal por meio do derramamento de metal fundido em moldes que são destruídos após cada processo de produção. Moldes descartáveis. Ao contrário dos moldes permanentes, que podem ser regenerados, os moldes descartáveis são feitos de materiais como areia, gesso ou cerâmica e são descartáveis após a fundição. É a maneira correta de fabricar peças com formas complexas, extrema precisão e detalhes minuciosos que provavelmente não seriam simples ou viáveis com outros processos. 

Os setores que exigem produção de baixo a médio volume de alta qualidade na criação de moldes incluem o aeroespacial, o automotivo, o médico e o de defesa, entre outros. O processo pode não ser adequado para a produção em larga escala, pois envolveria a fabricação de novos moldes para cada peça produzida e, portanto, seria caro, mas sua capacidade de fabricar projetos complexos o torna inestimável no caso da fabricação de itens que exigem resistência, durabilidade e precisão.

História da fundição de moldes descartáveis

Fundição em molde descartável tem uma longa história e sua presença pode ser rastreada até milhares de anos atrás. As civilizações que usaram o processo para fundir objetos incluem os egípcios, os gregos e os romanos, e os objetos fundidos incluem joias, moedas e armas. Com o passar do tempo, o processo mudou com o surgimento de novos materiais e melhorias tecnológicas que permitiram uma fundição mais complicada e precisa.

O surgimento das modernas técnicas de fundição em moldes descartáveis pode ser atribuído à revolução industrial nos séculos 18 e 19, quando houve um intenso progresso nas tecnologias de usinagem de metais. Com o advento de métodos como a fundição em areia e a fundição por cera perdida, tornou-se possível produzir peças de metal de uma maneira totalmente diferente e, atualmente, o fato de que os moldes descartáveis são usados no processo de fabricação é um dado adquirido. 

O que é fundição de molde descartável?

A fundição com molde descartável pode ser definida como um processo de fabricação aplicado na produção de peças em metais, pois as peças fabricadas são colocadas em um molde que é deliberadamente projetado para ser destruído após um único uso. Em comparação com a fundição de molde permanente, que permite a reutilização do molde várias vezes, a fundição de molde descartável envolve moldes reutilizáveis. Depois que o metal derretido esfria e se solidifica, o padrão ou o molde é destruído para que o produto acabado seja adquirido.

Esse processo é especialmente adequado para a fundição de peças complicadas que podem ser de alta precisão e que, de outra forma, seriam caras e até mesmo impossíveis de serem criadas usando outras técnicas. O termo dispensável significa que o molde é consumido em um ciclo, ou seja, após cada uso, um novo molde precisa ser desenvolvido para fazer uma peça diferente.

Como usar a fundição em molde descartável

Criação de padrões

Na fundição com molde descartável, a etapa inicial é fazer um padrão da peça a ser fundida. O padrão é composto de materiais como cera, espuma ou metal e é configurado para imitar a forma do produto final.

Formação de moldes

Uma substância de molde, que pode ser areia, gesso ou cerâmica, envolve o padrão, e o material pode ser removido por uma variedade de métodos, dependendo do processo de fundição empregado.

Remoção de padrões

Quando o material do molde endurece, o padrão é retirado e, na maioria das vezes, isso é feito por meio de fusão, queima ou esmagamento. Isso forma um orifício oco no molde que tem o formato exato do padrão original.

Derramamento de metal

Quando a cavidade do molde tiver sido preparada, o metal fundido é introduzido no molde, preenchendo a cavidade deixada pelo padrão. O metal é resfriado e solidificado.

Destruição de mofo

Quando o metal estiver resfriado e sólido, o molde é destruído (geralmente por quebra e esmagamento ou dissolução) para recuperar a fundição.

Pós-processamento

Depois que a peça fundida é removida do molde, ela ainda pode ser refinada por meio de técnicas de acabamento secundário, como processos de usinagem ou polimento, para atingir as especificações necessárias.

Tipos de fundição de molde descartável

Vamos nos aprofundar um pouco mais no tipo de fundição de molde descartável:

1. Fundição em areia

Fundição em molde descartável. Uma das formas mais comuns de fundição em areia é a fundição em areia. Ela requer a fabricação de um molde, o que é feito com o empacotamento de areia, que geralmente é misturada com uma mistura de argila e água em torno de um padrão (modelo do que será fundido). Geralmente, usa-se um padrão de metal ou cera e, depois que o molde se solidifica, o padrão é quebrado ou derretido.

Visão geral do processo:

• Um material, como metal ou cera, é feito na forma de um padrão.
• A mistura de areia, argila e água é então revestida ao redor do padrão.
• O padrão é repelido, e o endurecimento da areia ocorre por meio do aquecimento do molde.
• A cavidade deixada pelo padrão é preenchida com metal derretido que é fundido.
• Depois que o metal se solidifica, o molde é quebrado para expor a peça fundida.

Vantagens:

• Funciona de forma econômica quando o volume de produção é baixo ou médio.
• Capacidade de produzir peças fundidas em massa com geometria simples.
• Multiuso, pode ser feito de diferentes materiais, alumínio, ferro e aço.
• É desenfreado nos setores automotivo, pesado e de maquinário.

Desvantagens:

• O acabamento da superfície não é tão suave quanto os outros métodos de fundição.
• Desenhos muito finos não funcionam bem.

2. Fundição por revestimento (fundição por cera perdida)

Outro método de fundição de molde descartável muito preciso é a fundição de investimento, também conhecida como fundição por cera perdida. É um processo de aplicação de um padrão de cera com uma casca de cerâmica que seca para endurecer. Em seguida, a cera é derretida e drenada, deixando um molde oco de cerâmica no qual o metal fundido é derramado.

Visão geral do processo:

• O padrão de cera é formado por um padrão que é moldado no design preferido.
• Para fazer uma casca grossa, o padrão de cera é coberto com uma camada dessa pasta e, em seguida, com areia.
• Todo o molde é então aquecido e a cera derretida é esvaziada.
• O invólucro de cerâmica é, então, metal fundido.
• Depois que o metal tem tempo para solidificar, a concha de cerâmica é quebrada para mostrar o molde.

Vantagens:

• Essas qualidades de alta precisão e acabamentos de superfície muito bons.
• Melhor quando usado para fundir detalhes minúsculos e peças complexas.
• Ele pode ser aplicado a um amplo espectro de metais, como aço inoxidável, titânio e metais preciosos.

Desvantagens:

• Os termos especiais são mais caros do que a fundição em areia.
• Isso consome mais tempo.
• Adequado para pequenas séries de fabricação de componentes, inadequado para produção que envolva volume de fabricação.

3. Moldagem de conchas

Moldagem em concha A moldagem em concha também é um processo de fundição que, em princípio, está intimamente relacionado à fundição por cera perdida, no entanto, o padrão agora é uma concha à base de areia em torno de um padrão feito de metal. O processo também é creditado pela alta precisão do dimensionamento das peças, bem como pelo acabamento suave da superfície das peças.

Visão geral do processo:

• Um padrão de metal é temperado e submerso em uma pasta de areia fina.
• O padrão se fixa na areia, formando a concha.
• Quando a carcaça estiver pronta, ela será aquecida até que não haja mais nenhum material de padrão remanescente.
• A concha preenchida com metal fundido é derramada e, quando o metal se solidifica, a concha é quebrada para remover a fundição.

Vantagens:

• Fabrica peças com excelente precisão dimensional e bordas passadas a ferro.
• Ele é adequado para a fundição de peças complicadas.
• Pode trabalhar com metais com alto ponto de fusão, como aço e ferro.

Desvantagens:

• É mais caro do que a fundição em areia.
• Como é preciso muito tempo para criar uma concha precisa, eles se limitam a peças menores.
• Não é tão diversificado com relação à escolha do material quanto a fundição em areia.

4. Fundição de espuma perdida (LFC)

A fundição por espuma perdida (LFC) é uma nova forma de fundição de molde descartável que utiliza padrões de espuma em vez de padrões de metal ou cera. O padrão de espuma é coberto com areia e o metal derretido é derramado no orifício, o que torna indistinto o uso da espuma.

Visão geral do processo:

•  É feito um molde de espuma da peça a ser fundida.
• Em seguida, uma camada de areia é aplicada ao padrão da espuma, e a areia é prensada para formar um molde.
• O molde é aquecido e o metal derretido é despejado nele.
• O padrão coberto com espuma é vaporizado pelo metal fundido, e o restante é a seção solidificada.

Vantagens:

• Ele é perfeito para a fundição de geometrias complexas com baixo trabalho destruído.
• Ele é capaz de produzir peças com alto nível de detalhes e incrivelmente suaves.
• Acessível para volumes baixos e médios.

Desvantagens:

• Ele é restrito a peças pequenas.
• Moldes caros, ao contrário da fundição em areia convencional.
• Não se aplica a todos os tipos de metais porque a temperatura e a pressão devem ser ajustadas com cuidado.

5. Fundição Moldagem de gesso

A fundição de moldes de gesso incorpora o processo de moldagem de gesso. O gesso é combinado com água e, em seguida, aplicado em um padrão, geralmente depois o padrão é removido quando endurece. É aplicado principalmente a peças pequenas com detalhes.

Visão geral do processo:

• Um modelo é feito de metal ou de alguma substância relacionada.
• O padrão é mergulhado em uma solução de gesso, água e outros materiais para produzir um molde.
• Posteriormente, o molde é endurecido e aquecido para a fundição do reticulado.
• A produção de fundição é feita despejando metais fundidos no molde.

Vantagens:

• Fabrica peças de boa qualidade com um bom acabamento superficial.
• Aplicável a peças pequenas, bem como a peças caracterizadas por detalhes finos.
• É aplicável em produções de baixo volume.

Desvantagens:

• Métodos como esses são caros e demorados.
• Restrito a componentes menores e metais que derretem em uma temperatura baixa.

6. Padrão permanente - fundição em areia

Essa é uma abordagem reutilizável (usando um padrão reutilizável, em oposição a um padrão descartável), embora o padrão reutilizável seja um molde descartável. É um método combinado em que o molde é reciclado, mas o molde de areia é demolido após cada fundição.

Visão geral do processo:

• Uma caixa de molde é feita com um padrão permanente dentro dela e areia ao redor.
• Depois de fazer o molde de areia, o padrão é retirado e o metal derretido é despejado na cavidade.
• O processo de fundição destrói a areia para remover o produto final.

Vantagens:

• Durante a produção de volumes baixos a médios, é mais econômico do que a moldagem por injeção.
• Ele é adequado para peças maiores, como blocos de motor e quadros.

Desvantagens:

• Pouca precisão e acabamento superficial quando comparado à fundição de investimento.

7. CGP ou Cold Box Process

As peças fundidas em areia quimicamente ligadas a partir de moldes de areia quimicamente ligados são fundidas usando o processo de caixa fria. A areia é combinada com um agente aglutinante, e o conjunto de moldagem é usado sem aquecimento. Isso ocorre principalmente na fabricação de peças de setores que precisam de durabilidade e resistência, como petróleo e gás.

Visão geral do processo:

• O molde é feito de areia combinada com um aglutinante químico e compactado.
• Uma vez no molde, ele é curado em um ambiente frio, e o molde endurece sem a necessidade de usar calor.
• O metal derretido é derramado no molde, depois é permitido que ele se solidifique e o molde é removido.

Vantagens:

• É aplicável quando é necessário um alto nível de resistência nas peças que estão sendo fundidas.
• Fundições ideais: adequadas para metais que podem ser difíceis de fundir nos moldes de areia normais.

Desvantagens:

• Os aglutinantes químicos que são necessários no processo de fabricação de moldes podem não se adequar a todos os metais.
• Ele é restrito a materiais e aplicações.

Materiais aplicados na fundição de moldes descartáveis

Na fundição com molde descartável, o molde deve ser construído com material projetado para ser destruído após um uso. O material usado também é determinado pelo processo usado para a fundição, pelo material a ser fundido e pelas necessidades de uma peça específica. Alguns dos materiais usados com frequência na fundição de moldes descartáveis são apresentados a seguir:

1. Areia

Os moldes descartáveis feitos de areia são os mais usados e mais comuns na fundição em areia. A areia é combinada com algum tipo de aglutinante (por exemplo, argila ou resina) e fundida em um molde capaz de resistir ao calor do metal fundido. Os moldes de areia são flexíveis, econômicos e podem ser usados para fabricar componentes grandes.

2. Gesso

Na fundição de moldes de gesso, os moldes são feitos com uma mistura de gesso e água. O material pode ser usado para fundir peças pequenas e com muitos detalhes, onde são necessárias superfícies lisas e detalhes finos. Os moldes de gesso são normalmente empregados para produzir metais não ferrosos em volumes menores.

3. Cerâmica

A fundição por revestimento (fundição por cera perdida) e a moldagem por concha utilizam materiais cerâmicos. Um padrão é coberto com uma fina camada de cerâmica e, após a secagem, é criado um molde rígido adequado para resistir a altas temperaturas. A fundição de aços, titânio e ligas de alto desempenho é realizada com o uso de moldes de cerâmica.

4. Cera

A cera é utilizada principalmente na fundição de investimento (fundição por cera perdida). Ele é feito em cera e uma concha de cerâmica é adicionada a ele. A única casca que restará após a remoção do padrão por fusão é a casca na qual a fundição é feita. A cera é ideal para fazer peças muito detalhadas e complexas.

5. Espuma

Na fundição de espuma perdida, a espuma atua como o material do padrão. O padrão de espuma é coberto com areia e, ao despejar metal fundido nele, a espuma vaporiza, deixando o molde de metal fundido solidificado. Os moldes de espuma também são vantajosos para a fundição de projetos geométricos complicados com desperdício reduzido.

6. Resina

Em outras técnicas avançadas de fundição, os materiais de resina são aplicados para formar moldes altamente precisos e resistentes. A moldagem em caixa fria e em concha geralmente ocorre com o uso de areia aglutinada com resina. As resinas também podem ser úteis para proporcionar um bom acabamento de superfície e uma fundição detalhada na fundição final.

7. Ligas metálicas (para ter padrões)

Em alguns sistemas de fundição de moldes descartáveis, como a fundição em areia com padrão de metal, o padrão é feito de ligas metálicas. Os moldes são então fundidos e o metal fundido é derramado, e esses padrões de metal são retirados posteriormente.

Vantagens da fundição em molde descartável

A fundição em molde descartável tem várias vantagens, o que a torna a escolha de muitas aplicações. Entre esses benefícios, estão:

1. Capacidade de fundição de formas complexas

As técnicas de fundição por moldagem descartável (por exemplo, fundição por cera perdida e fundição por espuma perdida) têm o potencial de produzir peças com designs complexos que não poderiam ser produzidas por meio de fabricação alternativa, como usinagem ou estampagem. Isso a qualifica para ser usada em setores em que são necessárias peças complicadas, como os setores aeroespacial e automotivo.

2. Acabamento de superfície e alta precisão

Algumas técnicas, como a fundição por cera perdida e a moldagem em casca, resultam em ótimos acabamentos de superfície e pequenos detalhes na peça. Isso permite menos processos extras de usinagem e acabamento, o que resulta em menor custo em determinados casos de trabalho.

3. Versatilidade de materiais

A fundição em molde descartável tem uma latitude muito ampla na variedade de materiais que podem ser usados, incluindo metais como alumínio, aço e titânio e ligas mais exóticas. Essa adaptabilidade é o que a qualifica para ser usada em muitos setores, incluindo o automotivo e o médico.

4. Prazo de entrega curto

Os moldes no processo de fundição com molde descartável são descartáveis, portanto, a preparação dos moldes e das peças fundidas pode levar relativamente menos tempo, ao contrário de outros processos de fundição que usam moldes reutilizáveis. O resultado é que a fundição com molde descartável é adequada para produções de baixo a médio volume.

5. Pequena tiragem Custo-benefício

O capital necessário para instalar tecnologias de fundição de moldes descartáveis, como a fundição por cera perdida, pode ser bastante alto, mas o preço por peça é reduzido substancialmente nos casos em que são necessárias produções de pequeno e médio porte. Isso é útil principalmente nos setores que exigem pequenas quantidades de peças altamente precisas, mas não querem arcar com os custos da produção em larga escala.

Problemas da fundição em molde descartável

Embora o método tenha muitos benefícios, a fundição de moldes descartáveis também tem sua parcela de desafios:

1. Destruição do molde

Isso pode causar um alto custo de produção de alto volume, pois o molde se estraga após uma fundição. Novos moldes precisam ser feitos cada vez que o molde é destruído e esse pode ser um processo caro, tornando a fundição de moldes descartáveis menos atraente em produções em massa.

2. A possibilidade de reutilização do molde é restrita

Com uma fundição de molde permanente, os moldes são reutilizáveis e podem ser reutilizados várias vezes; em contrapartida, os moldes usados na fundição de molde descartável precisam ser reproduzidos a cada nova peça. Isso aumenta os custos usados em termos de material e mão de obra envolvidos no processo.

3. Produção em pequena escala

Molde descartável Realmente, como as tiragens de produção são menores, a fundição de moldes descartáveis às vezes é melhor, dependendo de quão caro e demorado é fundir um novo molde. Outras técnicas, como a fundição sob pressão ou a fundição de molde permanente, são mais econômicas na produção de grandes volumes.

Usos da fundição de moldes descartáveis

A fundição em molde descartável é usada em muitos setores em que são necessárias geometrias complexas em peças de alta precisão. Um dos principais usos pode ser descrito como:

1. Indústria aeroespacial

Exemplos de itens fabricados no setor aeroespacial por meio de fundição de molde descartável são lâminas de turbo-cisalhamento, carcaças e outros componentes que exigem alta resistência, precisão e capacidade do material de resistir a temperaturas severas. A fundição por cera perdida é especialmente favorável nesse setor porque pode produzir formas complicadas, com tendência a acabamentos de superfície superiores.

2. Setor automotivo

O setor automotivo depende da fundição de moldes descartáveis para fabricar componentes como blocos de motor, carcaças de transmissão e outros componentes que precisam ser fortes e duráveis. Esse setor normalmente usa fundição em areia e moldagem em casca.

3. Fabricação de dispositivos médicos

Equipamentos médicos, incluindo equipamentos cirúrgicos, implantes e próteses, são produzidos com o uso de fundição em molde descartável. Isso é mais adequado para a área médica, pois o ajuste e a funcionalidade são essenciais e a complexidade das peças pode ser facilmente fornecida por essa tecnologia.

4. Militar e defesa

No setor de defesa, a fundição em molde descartável é utilizada na fabricação de armas, blindagens e outras peças de equipamentos militares. Nesse setor, o desempenho e a confiabilidade são fatores importantes, e a capacidade de construir componentes complexos e robustos é fundamental.

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Conclusão

A fundição em molde descartável é um procedimento de fabricação variável e necessário que foi longe. Esse método permite a produção de peças com formas complexas, precisão e excelentes acabamentos de superfície, utilizando revestimentos feitos de um material descartável nos moldes. Embora possa não ser ideal em aplicações que exijam grandes volumes de produção, sua capacidade de produzir peças complexas, bem como peças personalizadas, torna-o inestimável em setores como o aeroespacial, automotivo, médico e de defesa.

Com o avanço da tecnologia, é mais provável que haja mais formas e meios de fundição de moldes descartáveis, e esse processo só se tornaria ainda mais significativo na esfera da manufatura. Seja um dispositivo médico em miniatura ou uma peça aeroespacial enorme, a fundição de molde descartável tem o que é preciso em termos de flexibilidade, precisão e versatilidade de material para acompanhar os desafios dos setores modernos.

Perguntas que são feitas com frequência 

1. Qual é a maior vantagem de usar a fundição com molde descartável?

Os moldes são fundidos usando padrões de moldes descartáveis para que as peças com um padrão complexo possam ser criadas com alta precisão. Após cada fundição, o molde precisa ser destruído, portanto, é ideal para criar formas detalhadas e empregar uma ampla variedade de materiais.

2. Qual é o tempo de fundição do molde descartável?

Dependendo da complexidade e de outros fatores, como o tipo de molde usado, o processo pode levar algumas horas ou vários dias.

3. A fundição em molde descartável é aplicável na produção em larga escala?

O processo de fundição com molde descartável não é o mais adequado para grandes volumes de produção, pois novos moldes precisam ser criados toda vez que cada uma das peças é produzida, o que é bastante caro em uma grande escala de produção.