Diretrizes simples para obter melhores resultados de design de fundição por cera perdida

Pode obter melhores resultados em fundição por cera perdida utilizando algumas regras simples. Escolha mudanças suaves e simplifique os seus desenhos. Não adicione elementos extra que dificultem o processo. Cada boa escolha ajuda-o a obter peças melhores e mais baratas.

Lembre-se: Os desenhos simples causam menos problemas e facilitam o fabrico.

Principais conclusões

Certifique-se de que a espessura da parede é a mesma em todas as partes da sua peça. Isto ajuda a evitar fissuras e outros problemas.
Escolha arestas arredondadas e não cantos afiados. Isto distribui o stress e evita quebras.
Escolha tolerâncias e acabamentos de superfície adequados às necessidades da sua peça. Isto pode ajudá-lo a poupar tempo e dinheiro.
Utilize formas simples e suaves. Não adicione caraterísticas difíceis ou complicadas. Isto torna a moldagem mais fácil e melhor.
Fale com especialistas em fundição numa fase inicial. Isto ajuda-o a corrigir a sua conceção e a evitar problemas.

Espessura da parede

Uniformidade

Deve-se sempre manter a espessura da parede tão uniforme quanto possível na fundição de revestimento. Quando se usa uma espessura de parede uniforme, ajuda-se a evitar muitos problemas comuns. Paredes irregulares podem causar tensões e fissuras durante o arrefecimento. Se uma parte da sua peça fundida for mais espessa do que outra, arrefece a um ritmo diferente. Isto pode levar a deformações ou mesmo a rupturas.

Estudos demonstram que a espessura não uniforme da casca cria problemas de tensão e térmicos. Estes problemas podem causar fissuras e deformações.
As tomografias computorizadas de peças fundidas revelam que as alterações na espessura da parede tornam difícil o controlo da forma final.
As áreas mais espessas ou irregulares atrasam o arrefecimento. Este facto pode provocar a quebra do invólucro ou a perda de forma da peça.
As áreas finas, especialmente nos cantos, têm frequentemente mais tensão e são mais susceptíveis de apresentar defeitos.
Ajustar os ângulos e tamanhos dos seus padrões de cera pode ajudá-lo a manter a espessura da parede uniforme. Isto conduz a uma melhor qualidade e a menos defeitos.

Sugestão: Uma espessura de parede uniforme melhora a resistência e a precisão das suas peças de fundição por cera perdida.

Mínimos e máximos

É necessário seguir algumas regras básicas para a espessura da parede na fundição de revestimento. A American Casting Company afirma que a espessura mínima da parede depende do metal utilizado e da fluidez do metal fundido. Deve manter as paredes uniformes ou ligeiramente cónicas. Isto ajuda o metal a encher o molde e a solidificar de secções grossas para secções finas. A alimentação de áreas grossas para finas ajuda a evitar problemas como a porosidade.

Segue-se um quadro com orientações comuns:

Parâmetro	Valor mínimo	Gama óptima
Espessura mínima da parede	1,0 mm	5 a 15 mm

Se as paredes forem demasiado finas, o metal pode não preencher o molde. Isto pode causar buracos ou pontos fracos. Se as paredes forem demasiado grossas, a peça pode arrefecer de forma desigual. Isto pode causar fissuras ou outros defeitos. Tente evitar secções grossas pesadas e isoladas e não deixe que muitas secções grossas se encontrem num ponto. Isto ajuda a manter a sua fundição de revestimento forte e fiável.

Tolerâncias de fundição de revestimento

Gamas standard

Deve saber quais são as tolerâncias normais na fundição por cera perdida. As tolerâncias mostram o quanto o tamanho de uma peça pode mudar em relação ao plano. A maioria das fundições de revestimento pode manter tolerâncias lineares de ±0,005 polegadas (0,13 mm) a ±0,015 polegadas (0,38 mm) para cada polegada de comprimento. Estes números variam consoante o tamanho e a forma da peça. As peças mais pequenas têm frequentemente tolerâncias mais apertadas. As peças maiores ou mais complexas podem necessitar de tolerâncias mais folgadas.

Dica: Pedir tolerâncias muito apertadas pode fazer com que a sua peça custe mais e demore mais tempo a ser fabricada.

Os estudos da indústria dizem que é possível obter graus de tolerância (DCTG) de 4 a 8 com a fundição por cera perdida. Isto está próximo do que alguns métodos avançados de núcleo impresso em 3D conseguem fazer. A maioria das alterações de tamanho resulta da forma como as pessoas manipulam as peças após a fundição, e não da fundição em si. É possível obter melhores resultados controlando o que acontece após a fundição e utilizando máquinas para ajudar.

Considerações sobre o material

O metal que escolher altera as tolerâncias que pode obter. Algumas ligas, como os aços 17-4 e 15-5 PH, foram testadas pela American Foundry Society. Os seus testes fornecem-lhe bons dados sobre o comportamento destes metais. Isto ajuda-o a definir tolerâncias em que pode confiar e a não acrescentar margens de segurança adicionais.

Os padrões de cera também são importantes para as tolerâncias de fundição por cera perdida. A cera pode encolher e mudar de forma à medida que arrefece, o que altera o tamanho final da peça. Os cientistas mediram a forma como a cera actua e utilizam-na para adivinhar quanto uma peça irá encolher. Isto ajuda-o a definir melhores tolerâncias de ferramentas e a obter peças fundidas mais exactas.

Quando escolher as tolerâncias, tente equilibrar a qualidade e o custo. Se quiser as tolerâncias mais apertadas, pode pagar mais e esperar mais tempo. Escolha tolerâncias que funcionem para si, mas que não tornem o processo demasiado difícil.

Raios e cantos

Arestas arredondadas

Deve utilizar sempre arestas arredondadas quando concebe peças para fundição por cera perdida. As arestas arredondadas, também chamadas de filetes, ajudam as suas peças a durar mais tempo e a manterem-se fortes. Quando se adiciona um pequeno raio, como 0,5 mm, a tensão é distribuída por uma área maior. Isto torna a sua peça menos suscetível de rachar ou partir.

As arestas arredondadas distribuem a tensão de forma mais uniforme. Isto ajuda a evitar fissuras, deformações e mesmo falhas por fadiga.
Os filetes impedem mudanças bruscas na forma da sua peça. Estas alterações acentuadas causam frequentemente pontos fracos.
Vemos filetes em engrenagens, veios e vasos de pressão porque precisam de ser fortes e durar muito tempo.
Os filetes também ajudam a impedir defeitos como a porosidade. Tornam mais difícil que os vazios ou pequenos orifícios causem problemas.
Em comparação com os chanfros, os filetes proporcionam uma melhor distribuição das tensões e tornam a sua peça mais segura, eliminando as arestas vivas.
As transições suaves e curvas ajudam os revestimentos a aderir melhor e reduzem o desgaste dos bordos.

Sugestão: A adição de filetes pode tornar o molde um pouco mais complexo, mas os benefícios em termos de resistência e qualidade valem a pena.

Evitar cantos afiados

Deve evitar cantos afiados nos seus desenhos de fundição de revestimento. Os cantos afiados criam pontos de tensão. Estes são locais onde a tensão se acumula e pode causar fissuras ou quebras. Quando o metal fundido preenche o molde, os cantos afiados arrefecem mais rapidamente do que o resto da peça. Isto pode levar a defeitos como fissuras, deformações ou mesmo enchimento incompleto.

Os cantos afiados também dificultam a remoção da peça do molde. Podem danificar o molde ou a própria peça. Se, em vez disso, utilizar cantos arredondados, estará a ajudar o metal a fluir melhor e a reduzir o risco de defeitos.

Nota: Verifique sempre se existem cantos afiados no seu projeto e substitua-os por pequenos raios. Este simples passo melhora a qualidade e a vida útil das suas peças de fundição de revestimento.

Acabamento da superfície

Resultados típicos

A fundição por cera perdida confere às peças uma superfície lisa. A maioria das peças sai com uma textura fina. Muitas vezes não necessitam de trabalho adicional. O processo produz superfícies com rugosidade entre 63 e 125 micropolegadas (1,6 a 3,2 micrómetros). Este acabamento é bom para muitos produtos.

As peças com forma quase líquida significam que é necessária menos maquinagem.
Os padrões de cera ajudam a criar superfícies detalhadas e limpas.
A maioria das fundições pode fabricar muitas peças com o mesmo acabamento.

Sugestão: Se pretender um acabamento mais suave, solicite o polimento ou a maquinagem. Este processo demora mais tempo e é mais caro.

Excesso de especificação

Não peça um acabamento de superfície mais fino do que o necessário. Se pretender um acabamento muito fino, a sua peça custará mais. O processo pode necessitar de ferramentas adicionais ou de mais trabalho manual. Pode também necessitar de mais passos após a fundição. Estes factores atrasam a produção e tornam-na mais dispendiosa.

Estudos demonstram que cada passo extra de acabamento aumenta o custo. Paga-se mais pelos materiais, tempo de máquina e mão de obra. Se pedir apenas o acabamento de que necessita, poupa dinheiro. A fundição por cera perdida já proporciona uma boa superfície, pelo que, na maioria das vezes, não é necessário mais.

Nota: Pedir um acabamento mais fino pode tornar a sua peça mais cara. Pode não tornar a peça melhor. Faça sempre corresponder as suas necessidades à forma como a peça vai ser utilizada.

Acabamento da superfície (Ra)	Caso de utilização típico	É necessário um processamento adicional?
125 µin (3,2 µm)	A maioria das peças industriais	Não
63 µin (1,6 µm)	Decorativo, visível	Por vezes
< 32 µin (0,8 µm)	Superfícies de alta precisão	Sim

Obtém os melhores resultados quando equilibra as suas necessidades com o que a fundição de investimento pode fazer. Isto poupa dinheiro e ajuda o seu projeto a correr bem.

Tamanho e peso da peça

Limites de tamanho

É necessário conhecer os limites práticos de tamanho para a fundição por cera perdida. A maioria das fundições pode fazer peças que cabem na sua mão ou numa pequena mesa. O tamanho máximo típico para uma única peça de fundição de revestimento é de cerca de 24 polegadas (600 mm) de comprimento. Algumas fundições podem ir um pouco mais longe, mas obtém-se os melhores resultados com peças mais pequenas.

Peças pequenas: A fundição por cera perdida funciona muito bem para peças pequenas e pormenorizadas. É possível fabricar peças tão pequenas como alguns gramas.
Peças médias: A maioria das fundições pode fundir peças de até 50 libras (cerca de 23 kg).
Peças grandes: Algumas fundições podem fabricar peças até 90 kg (200 libras), mas pode haver mais defeitos e custos mais elevados.

Dica: Informe-se sempre junto da sua fundição sobre os limites de tamanho antes de iniciar o seu projeto.

Tamanho da peça	Intervalo típico	Melhor qualidade
Pequeno	< 1 lb (0,5 kg)	Excelente
Médio	1-50 lbs (0,5-23 kg)	Muito bom
Grande	23-90 kg (50-200 lbs)	Bom

Considerações sobre o peso

Deve também pensar no peso das suas peças de fundição por cera perdida. As peças pesadas podem causar problemas durante a fundição e o arrefecimento. Se conceber uma peça demasiado pesada, poderá observar mais retração, fissuras ou deformações. As peças mais leves arrefecem mais rapidamente e têm menos defeitos.

Evite caraterísticas demasiado grandes que acrescentem peso extra.
Tente manter o peso da sua peça tão baixo quanto possível para a sua função.
Se precisar de uma peça pesada, peça conselhos à sua fundição. Eles podem sugerir alterações ao seu projeto.

Nota: As peças mais leves são mais fáceis de manusear, enviar e instalar. Poupa dinheiro e obtém uma melhor qualidade.

Obtém-se os melhores resultados quando se projectam peças que se enquadram nos limites comuns de tamanho e peso para a fundição por cera perdida. Isto ajuda-o a evitar defeitos e mantém os seus custos baixos.

Portinholas e alçapões

Colocação de portões

É necessário pensar cuidadosamente sobre onde colocar as portas no seu projeto de fundição de revestimento. As portas são os canais que permitem que o metal fundido flua para o molde. O melhor lugar para uma porta é na secção mais grossa da sua peça. Ao fazer isto, ajuda o metal a fluir suavemente e a encher o molde sem problemas.

A investigação mostra que a colocação de comportas nas secções mais espessas ou perto delas melhora o fluxo e a alimentação do metal durante a solidificação. Se a porta for tão espessa como a secção de fundição, o metal fundido move-se de forma calma e estável. Isto ajuda a evitar a turbulência, que pode causar defeitos. Uma comporta espessa também permanece líquida por mais tempo do que o resto da peça. Isto significa que pode continuar a introduzir metal na peça fundida à medida que esta arrefece e encolhe. Obtém-se menos buracos e menos porosidade.

As diretrizes de engenharia também dizem que as portas em secções espessas reduzem as marcas de afundamento e facilitam o acabamento. Evita-se colocar as portas em áreas de grande tensão, o que ajuda a peça a manter-se resistente. Tente sempre afunilar a porta de espessura para espessura fina. Isto permite que o metal flua da parte mais grossa para as áreas mais finas, preenchendo todos os espaços.

Sugestão: Para obter os melhores resultados, coloque as portas nas secções mais grossas e afine-as para as áreas mais finas.

Utilização do riser

Os risers desempenham um papel fundamental na fundição de revestimento. Um riser é um reservatório que contém metal fundido extra. À medida que a fundição arrefece, encolhe. O riser alimenta a peça com mais metal para que não haja espaços vazios ou defeitos de contração.

As simulações numéricas mostram que um riser bem concebido, como uma forma cónica, garante que o riser solidifica por último. É isto que se pretende. Se o riser permanecer líquido durante mais tempo, continua a alimentar a peça fundida até ficar sólida. Evitam-se as falhas de contração e obtém-se uma peça sem defeitos. Se alterar a temperatura ou a velocidade de vazamento, poderá obter defeitos, pelo que deve seguir sempre as melhores práticas para a conceção do tubo de pressão.

Deve-se colocar os tirantes perto das secções mais grossas. Isto ajuda o metal a fluir para onde é mais necessário. A colocação correta do riser depende do metal que utiliza e da forma da sua peça. Peça conselhos à sua fundição se não tiver a certeza.

Nota: A colocação e o design corretos dos tirantes ajudam-no a obter sempre peças fundidas fortes e de alta qualidade.

Simplicidade na conceção da fundição por cera perdida

Evitar a complexidade

Os desenhos simples funcionam melhor na fundição por cera perdida. Quando se mantém a peça fácil de fazer, reduzem-se os custos e obtêm-se melhores resultados. As formas complexas requerem ferramentas especiais e mais mão de obra. Isto torna o seu projeto mais caro e pode atrasar a produção. Se adicionar demasiados pequenos detalhes ou caraterísticas complicadas, poderá ter problemas durante a fundição. Por exemplo, os cortes inferiores não são possíveis com este processo. Deve evitá-los no seu projeto.

As peças com formas simples e redondas são mais fáceis de fundir.
A simetria de rotação ajuda o metal a fluir e a preencher o molde.
Os cantos afiados e as ranhuras profundas podem causar defeitos ou fissuras.
As formas complexas necessitam frequentemente de maquinação adicional, o que aumenta o tempo e o custo.

Dica: Pergunte sempre a si próprio se cada caraterística é necessária. Se não for, deixe-a de fora para tornar a sua peça mais fácil de fundir.

Formas aerodinâmicas

Deve utilizar formas suaves e fluidas nos seus projectos de fundição por cera perdida. As peças aerodinâmicas ajudam o metal a mover-se através do molde sem ficar preso. Os raios de canto grandes distribuem a tensão e tornam a peça mais forte. Os ângulos de inclinação de pelo menos 1° ajudam-no a retirar a peça do molde sem danos. Manter a espessura da secção dentro dos limites recomendados também ajuda a evitar defeitos.

Utilize cantos grandes e arredondados em vez de arestas vivas.
Colocar as linhas de corte longe das áreas críticas para melhorar a qualidade.
Certifique-se de que o seu desenho se enquadra nos limites de tamanho para a fundição por cera perdida.
Adicione tolerâncias de maquinagem para manter a precisão da sua peça após a fundição.

Nota: As formas aerodinâmicas não só têm melhor aspeto, como também tornam a peça mais forte e mais fácil de produzir.

Se mantiver o seu desenho simples e suave, obtém uma melhor qualidade e poupa dinheiro. A fundição por cera perdida funciona melhor quando se evita a complexidade desnecessária e se concentra no que é mais importante.

Castabilidade

Geometria

Quando projecta para fundição de revestimento, pense na forma. O aspeto da sua peça altera a forma como o metal preenche o molde. Formas simples com curvas suaves ajudam o metal a fluir melhor. Se a sua peça tiver muitos pormenores ou for muito complexa, necessita de cuidados adicionais. Coisas como o tamanho das escoras, o número de juntas e o ângulo das escoras podem alterar a forma como o metal se move. Ângulos agudos ou pontos finos podem causar mais problemas.

Os desenhos em rede com pequenas escoras ou muitas juntas tornam a fundição mais difícil.
O sistema de canais, tal como os sprues e as corrediças, controla a forma como o metal entra no molde.
Se o gating não for equilibrado, o metal pode fluir de forma irregular e causar defeitos como a porosidade.
As simulações de fluxo de molde permitem-lhe ver onde podem ocorrer problemas antes de fabricar a peça.

A forma do seu padrão também afecta a proximidade da peça final ao seu desenho. Se utilizar um padrão de cera detalhado, pode obter uma fundição muito exacta. Verifique sempre se existem locais no seu desenho que possam prender o ar ou fazer com que o metal arrefeça demasiado depressa.

Sugestão: Utilize mudanças suaves e evite mudanças bruscas de espessura para ajudar na capacidade de moldagem.

Colaboração

Obtém-se os melhores resultados quando se trabalha com especialistas em fundição. Estas pessoas sabem como encontrar problemas no seu projeto antes do início da fundição. Podem sugerir alterações para tornar a sua peça mais fácil de fundir e menos suscetível de ter problemas.

Os especialistas da Foundry ajudam-no a escolher a configuração correta de gating e riser.
Utilizam simulações para testar a sua conceção e encontrar pontos fracos.
O trabalho conjunto ajuda-o a equilibrar a capacidade de impressão, a capacidade de moldagem e a resistência.

Partilhe o seu projeto no início do processo. Faça perguntas e ouça os conselhos. Este trabalho de equipa ajuda-o a evitar erros e a obter peças de fundição de alta qualidade.

Nota: Trabalhar com a sua fundição numa fase inicial poupa tempo, reduz os custos e torna o seu produto melhor.

Pode obter melhores resultados na fundição de investimento utilizando estas dicas simples:

Certifique-se de que a espessura da parede é a mesma em todo o lado.
Adicione cantos arredondados e não utilize cantos afiados.
Escolha as tolerâncias e os acabamentos de superfície que fazem sentido para a sua peça.
Mantenha as suas formas simples e não acrescente caraterísticas complicadas.
Fale e trabalhe com especialistas em fundição para ajudar o seu projeto.

Lembre-se: Desenhos simples e um bom trabalho de equipa tornam as peças fundidas mais fortes e mais fiáveis. Experimente estas dicas no seu próximo projeto para obter os melhores resultados.

FAQ

Qual é a melhor utilização para a fundição de investimento?

Deve utilizar a fundição por cera perdida para peças com formas complexas, detalhes finos ou superfícies lisas. Este processo funciona bem para peças metálicas de pequena e média dimensão que necessitem de elevada precisão.

Como é que se escolhe o metal certo para a fundição de revestimento?

É necessário ter em conta a força, a resistência à corrosão e o custo. Peça conselhos à sua fundição. Eles podem ajudá-lo a escolher o melhor metal para as necessidades da sua peça.

É possível fabricar peças grandes com fundição por cera perdida?

É possível produzir peças até cerca de 90 kg (200 libras), mas as peças mais pequenas dão melhores resultados. As peças grandes podem ter mais defeitos e custar mais a produzir.

Como é que se reduzem os defeitos na fundição por cera perdida?

Sugestão: Mantenha a espessura da parede uniforme, utilize arestas arredondadas e evite cantos afiados. Trabalhe com a sua fundição para rever o seu projeto. Um bom planeamento ajuda-o a obter peças fortes e sem defeitos.