Como conceber uma fundição de revestimento?

Design de fundição de precisão começa com um conhecimento profundo do processo. Os bons designers intervêm atempadamente para evitar erros. Muitas equipas têm dificuldade em manter a precisão dimensional. Também esperam superfícies lisas e material consistente em todas as ocasiões. Por vezes, uma comunicação deficiente entre a fundição e o cliente leva a tempos de espera. Alguns clientes estão preocupados devido a uma falta de confiança no processo de fundição de precisão. Os novatos em fundição podem não prever os custos do molde. A KEMING fornece aconselhamento e assistência total aos seus clientes.

Principais conclusões

Compreender o fundição por cera perdida para evitar erros e fabricar peças de alta qualidade.
Escolha a espessura de parede adequada para garantir uma elevada resistência da peça e uma superfície lisa.
Adicione filetes e chanfros para reduzir a tensão e prolongar a vida útil da peça.
Utilize o ângulo de inclinação correto para uma desmoldagem fácil e um aspeto esteticamente mais agradável.
Escolha materiais e tolerâncias adequados para garantir um bom desempenho da peça e poupar custos.

Diretrizes de conceção para a fundição por cera perdida

Espessura da parede

A espessura da parede é crucial na fundição por cera perdida. Os projectistas têm de selecionar a espessura de parede adequada para obterem peças de elevada qualidade. As paredes finas podem reduzir o peso da peça, mas paredes demasiado finas podem causar problemas. As paredes espessas ajudam a manter a planura e a retidão da peça. A espessura mínima da parede depende da composição da liga. A tabela abaixo lista os valores ideais:

Tipo de liga	Espessura mínima da parede (polegadas)	Espessura mínima da parede (milímetros)
Aço de baixo carbono	0.070	1.8
Aço de alto carbono	0.060	1.5
Aço de baixa liga	0.060	1.5
Aço inoxidável - Série 300	0.040	1.0
Aço inoxidável - Série 400	0.060	1.5
Ligas de cobalto	0.030	0.75

Os projectistas não devem utilizar espessuras de parede inferiores a 0,030 polegadas (0,75 mm). Não existe um limite superior específico para a espessura da parede; depende do tamanho da peça fundida e pode atingir os 600 mm. A KEMING recomenda que, para garantir a planicidade e a retidão, a espessura da parede deve ser de pelo menos 3/16 polegadas. As peças maiores podem exigir paredes mais espessas.

Sugestão: Manter uma espessura de parede consistente ajuda no fluxo do metal e evita problemas.

Filetes e chanfros

O filete e o chanfro ajudam a reduzir a concentração de tensões e os problemas de fundição. Os cantos afiados são propensos a fissuras e porosidade. Os projectistas devem adicionar chanfros às peças que suportam peso. A tabela abaixo apresenta os raios de filete ideais:

Localização	Raio mínimo	Quando aumentar
Cantos internos	≥ 0,75 mm ou 0,5 × espessura da parede + 0,25 mm	Para paredes mais espessas ou peças de suporte de carga
Cantos exteriores	≥ 1,0 mm	Se for maquinado posteriormente ou polido
Junção entre nervura e parede	1,0-1,5 mm + mistura de compostos	Utilizar sempre filetes compostos para evitar cortes frios

Nota: A Coming utiliza ferramentas informáticas especializadas para gerar raios e filetes ideais para cada projeto.

Ângulos de projeto

Os ângulos de inclinação ajudam a remover facilmente o modelo do molde. Sem ângulos de inclinação, as peças podem colar-se umas às outras e deixar marcas. A tabela abaixo mostra os efeitos de diferentes ângulos de inclinação:

Tipo de ângulo de inclinação	Problemas com um projeto insuficiente	Benefícios de um calado adequado
0° Ângulo de inclinação	A peça cola na cavidade do molde	Libertação limpa do molde
	Atrito excessivo durante a ejeção	Redução do atrito e da força de ejeção
	Marcas de arrastamento e riscos superficiais	Qualidade superior de acabamento da superfície
	Risco de escoriações e danos no molde	Aumento da vida útil do molde e redução dos custos

Furos e ranhuras

Na fundição por cera perdida, o tamanho e a profundidade dos furos e ranhuras têm de cumprir as especificações. Os furos demasiado pequenos reduzem a resistência da peça, enquanto que os furos demasiado profundos podem causar rupturas. A tabela abaixo apresenta as gamas de tamanhos ideais:

Diâmetro do furo (φmm)	Comprimento ou diâmetro do furo (L/D)
φ2～φ3	L / D ≤ 1
φ4～φ7	L / D ≤ 2
≥φ8	L / D ≤ 2,5
φ2～φ3	L / D ≤ 2
φ4～φ7	L / D ≤ 4
≥φ8	L / D ≤ 5

Dimensões e peso da peça

Fundição de precisão podem fabricar peças de vários tamanhos e pesos. O quadro seguinte apresenta a lista das peças de maior dimensão produzidas por diferentes empresas:

Fonte	Tamanho máximo da peça	Peso máximo da peça
Fundição por cera perdida Thompson	18 polegadas	25 lbs
Fundição C&S	300 mm	50 kg
Empresa de fundição americana	Cubo de 16 polegadas	25-30 lbs
Várias instalações nos EUA	N/A	20-120 lbs

Peças maiores requerem mais material e moldes maiores, o que leva a custos mais elevados e a uma maior complexidade de fabrico. As formas de paredes finas ou profundas também aumentam os custos. A Commin pode fabricar peças em vários tamanhos para atender a uma ampla gama de aplicações.

Sugestão: Os projectistas devem considerar o tamanho, o peso e a forma para poupar custos e tornar as peças mais fáceis de fundir.

Textura da superfície

A textura da superfície afecta o desempenho da peça e o nível de acabamento exigido. A fundição por cera perdida produz uma superfície mais lisa do que a fundição em areia. A tabela abaixo compara os acabamentos de superfície:

Método de fundição	Acabamento da superfície (Ra)
Fundição por cera perdida	Ra 0,8 µm a Ra 3,2 µm
Fundição em areia	Ra 6 µm a Ra 12 µm
Fundição injectada	Ra 1,6 µm a Ra 3,2 µm

O papel dos modelos de fundição de investimento

Os modelos de fundição por cera perdida determinam a forma da peça final. Os projectistas podem utilizar moldes de madeira ou modelos impressos em 3D. A tabela abaixo compara os dois:

Caraterística	Padrões de madeira tradicionais	Padrões impressos em 3D
Custo das ferramentas	$6,500+	$0
Ponto de equilíbrio	50-167 peças	N/A
Exatidão	±1,5 mm	±0,3mm
Prazo de entrega	3-4 semanas	2-3 dias
Flexibilidade de conceção	Limitada	Ilimitado
Maquinação pós-fundição	Frequentemente necessário	Frequentemente eliminado

A impressão 3D oferece velocidades mais rápidas e maior precisão, permitindo aos designers criar qualquer forma que desejem. Embora a maioria das pessoas ainda utilize modelos de madeira, os modelos impressos em 3D estão a tornar-se cada vez mais populares. Nos últimos cinco anos, cada vez mais empresas começaram a utilizar modelos impressos em 3D para prototipagem e encomendas de pequenos lotes. A KEMING oferece serviços a clientes que utilizam ambos os métodos.

Os projectistas devem seguir estas dicas para criar peças de fundição de alta qualidade. A equipa KEMING garante que cada projeto cumpre os mais elevados padrões de qualidade e precisão.

Processo de fundição por cera perdida

Preparação do modelo CAD

O designer começa por criar um modelo 3D no computador. Este modelo é crucial para o fabrico de peças de alta qualidade. O modelo CAD deve representar todas as formas e caraterísticas. Um modelo bem feito resultará numa maior precisão de fundição. A KEMING inspecciona cada modelo para garantir que é fácil de fabricar. Esta inspeção ajuda a identificar problemas precocemente, permitindo melhorias no processo. Uma atenção cuidadosa nesta fase ajuda a melhorar a precisão da peça e a evitar erros.

Criação de modelos em cera

Quando o modelo CAD estiver completo, pode ser feito um modelo em cera. Os materiais utilizados para o modelo em cera afectam tanto o custo como a qualidade. Um modelo de cera de alta qualidade permite obter peças mais precisas e suaves. A má qualidade do material pode levar a erros e aumentar a carga de trabalho. Os ângulos de inclinação ajudam a remover o modelo de cera sem o danificar. Ângulos de inclinação insuficientes podem fazer com que o modelo de cera se parta ou deixe marcas. A KEMING utiliza uma combinação de métodos tradicionais e modernos para criar modelos em cera de formas complexas, obtendo excelentes resultados.

Etapas do processo de fundição

O processo de fundição por cera perdida envolve várias etapas:

Criação de um modelo de cera com base no modelo 3D.
Aplicação de cerâmica derretida no modelo de cera para criar um molde.
Retirar o modelo de cera, deixando uma casca oca.
Verter metal quente na concha para formar a peça.
Partir a casca para completar a construção da peça.

Cada passo é crucial e contribui para a modelação da peça. A Commin pode ajustar o fluxo do processo de acordo com diferentes tamanhos e formas. O tempo necessário para cada etapa varia:

Estágio	Duração
Conceção de ferramentas	4-6 semanas
Amostras de peças fundidas	2-4 semanas
Produção	6-8 semanas

Controlo de qualidade e testes

A inspeção do controlo de qualidade é crucial na fundição de precisão. A Commin utiliza métodos de teste como os raios X, as ondas acústicas e a força magnética para detetar problemas. Estes testes não danificam as peças. As peças para aviões e automóveis requerem estes testes para garantir a segurança e o bom desempenho. A maioria das peças passa na inspeção inicial, com taxas de rendimento superiores a 95% para encomendas com requisitos de precisão extremamente elevados. As inspecções rigorosas da Commin garantem que todas as peças cumprem as normas de qualidade e podem resistir a uma variedade de aplicações exigentes.

Nota: Quando os projectistas e as fundições trabalham em conjunto, o fluxo do processo é mais simplificado e a consistência das peças é maior.

Considerações sobre a fundição de precisão

Seleção de materiais

O metal escolhido afecta o desempenho e o custo da peça. Os engenheiros selecionam os metais com base na função da peça e no ambiente de funcionamento. A fundição de precisão pode utilizar uma variedade de metais. Algumas escolhas comuns incluem:

MM247: Esta superliga à base de níquel é utilizada no fabrico de pás de turbinas e aviões.
R77, R80, R125: Estas ligas de níquel oferecem resistência ao calor e à ferrugem.
U500: Esta liga de níquel de alta resistência é utilizada para fabricar lâminas de turbinas a gás.
Ferro fundido: O ferro fundido dúctil e o ferro fundido cinzento oferecem uma boa tenacidade e resistência ao calor.
Ligas de cobre: Utilizadas para tubagens, componentes eléctricos e hélices marítimas.
Superligas: O cobalto e o níquel são utilizados nos sectores da construção naval, da química e da energia.
Aço-carbono: Requer uma seleção cuidadosa da liga adequada.
Alumínio: Adequado para o fabrico de várias peças de uma só vez.
Ligas de aço inoxidável: Utilizadas para aplicações que requerem proteção contra a ferrugem.
Latão: Escolhido pela sua estética e funcionalidade.

A escolha do metal correto assegura uma resistência suficiente nas peças e também significa que é necessária menos maquinagem após a fundição. Por exemplo, o aço inoxidável 316 pode suportar temperaturas até 900°C.

Tolerâncias e precisão

As tolerâncias indicam a proximidade de uma peça em relação aos seus valores de projeto. A fundição de precisão pode produzir peças muito precisas. A maioria das peças tem graus de tolerância entre CT5 e CT7. A tabela abaixo mostra as tolerâncias mais comuns:

Gama de dimensões (polegadas)	Tolerância (polegadas)	Tolerância aproximada (mm)
Até 1″	±0.010″	±0,25 mm
Até 2″	±0.013″	±0,38 mm
Até 3″	±0.016″	±0,51 mm
Até 4″	±0.019″	±0,64 mm
Até 5″	±0.022″	±0,76 mm
Até 6″	±0.025″	±0,81 mm
Até 7″	±0.028″	±0,89 mm
Até 8″	±0.031″	±0,96 mm
Até 9″	±0.034″	±1,05 mm
Até 10″	±0.037″	±1,19 mm
Mais de 10″	±0,005″ por polegada	N/A

Tolerâncias mais elevadas significam menos cortes e menos desperdício. Tolerâncias fracas conduzem a um maior número de peças de refugo.

Geometria complexa

A fundição por cera perdida pode criar formas que são difíceis de obter através de outros métodos. Os projectistas podem utilizar paredes finas, furos profundos e detalhes finos. Isto é altamente benéfico em muitos domínios, como a construção aeronáutica e naval. Formas mais complexas podem ser mais caras, mas podem criar peças especializadas. A equipa KEMING ajuda os clientes a encontrar o equilíbrio ideal entre a forma e a complexidade de fabrico.

Factores de custo e quantidade

A quantidade e a complexidade das peças fabricadas afectam o preço. O quadro seguinte mostra qual o melhor método para diferentes quantidades:

Volume de produção	Melhor escolha	Motivo
Baixo (< 5.000)	Fundição por cera perdida	Baixo custo de ferramentas, preço mais elevado da peça
Elevado (> 10.000)	Fundição injectada	Custo elevado das ferramentas, preço unitário inferior

Produzir mais peças reduz o preço por peça. Quanto mais complexa for a forma, maior será o volume de maquinação e mais elevado será o custo. A Comming aceita encomendas de todos os tamanhos, dando aos clientes mais opções.

Dica: Escolher o metal, as tolerâncias e a quantidade de peças corretas ajuda a poupar custos e a manter uma elevada qualidade.

Os designers alcançam o sucesso na fundição de investimento através de passos simples. Selecionam peças fundidas de alta qualidade e utilizam moldes detalhados. Escolhem o melhor molde para o trabalho. A equipa cria moldes impressos em 3D para formas complexas. Verificam cuidadosamente cada peça para garantir que é adequada para a fundição por cera perdida. A Comming presta assistência aos clientes em todas as fases. Os peritos ajudam a evitar erros e a melhorar os processos. Os projectistas que seguem estas técnicas obtêm peças duradouras e de elevado desempenho.

FAQ

O que é um molde na fundição por cera perdida?

Os moldes determinam a forma da peça final. São utilizados para criar moldes de metal. Os moldes podem ser feitos de cera, plástico ou modelos impressos em 3D. Muitas indústrias usam moldes para criar peças fortes e detalhadas. Os moldes ajudam a controlar as dimensões e a superfície do produto acabado.

Como é que os moldes impressos em 3D melhoram o processo de fabrico?

Os moldes impressos em 3D tornam os processos de fabrico mais rápidos e flexíveis. Os engenheiros podem utilizá-los para testar rapidamente os projectos. Os moldes impressos em 3D reduzem a necessidade de ferramentas dispendiosas. As soluções de impressão 3D ajudam as empresas a criar formas complexas que são impossíveis com os moldes tradicionais.

Porque é que os designers escolhem moldes de fundição impressos em 3D?

Os projectistas escolhem moldes de fundição impressos em 3D para melhorar a precisão e a velocidade. Estes moldes facilitam a produção de pequenos lotes ou a criação de protótipos. Os moldes de fundição impressos em 3D também permitem modificações no design sem incorrer em custos adicionais. As soluções de impressão 3D oferecem mais opções para formas criativas.

Como é que os moldes afectam a qualidade da fundição?

Os moldes controlam o pormenor e o acabamento da superfície das peças fundidas. Os bons moldes produzem superfícies lisas e formas precisas. Os maus moldes conduzem a defeitos. Os moldes devem adaptar-se perfeitamente ao projeto. Os moldes impressos em 3D e as soluções de impressão 3D ajudam a melhorar a qualidade através da criação de melhores moldes.

As soluções de impressão 3D podem ajudar a lidar com encomendas de grandes volumes?

As soluções de impressão 3D são mais adequadas para a produção de pequenos lotes ou peças personalizadas. Para encomendas de grandes volumes, os moldes tradicionais podem ser menos dispendiosos. Os modelos impressos em 3D ainda ajudam nos testes e nas modificações de design. As soluções de impressão 3D podem fornecer modelos que podem acelerar o arranque da produção.