O que é fundição de espuma perdida e quais são seus princípios básicos e etapas principais?

A fundição por espuma perdida (LFC), também conhecida como fundição por padrão evaporativo, é um processo de fundição de precisão usado para criar peças metálicas complexas com alta precisão dimensional e excelente acabamento superficial. Essa técnica avançada de fundição é amplamente empregada em vários setores, incluindo automotivo, aeroespacial e máquinas pesadas, para produzir componentes quase líquidos com requisitos mínimos de pós-processamento.

O princípio básico da fundição de espuma perdida

O princípio fundamental de Fundição de espuma perdida gira em torno do uso de um padrão descartável feito de espuma, que é substituído por metal fundido durante o processo de fundição. Um padrão, normalmente feito de poliestireno expandido (EPS) ou um polímero similar, é criado no formato exato da peça final desejada. Este padrão é revestido com um revestimento cerâmico refratário e depois colocado em um frasco, que é posteriormente preenchido com areia seca não ligada. A areia é compactada ao redor do padrão, proporcionando suporte firme.

O metal fundido é então despejado diretamente no padrão de espuma. O calor do metal faz com que a espuma vaporize e se decomponha instantaneamente, permitindo que o metal preencha toda a cavidade deixada para trás, replicando com precisão a forma e os detalhes do padrão original. Os subprodutos gasosos da espuma são evacuados através do revestimento cerâmico permeável e da areia.

Principais etapas do processo de fundição de espuma perdida

1. Fabricação de padrões: O processo começa com a criação de um padrão de espuma e seu sistema de controle. Isso é feito mais comumente injetando esferas de poliestireno expansíveis em um molde de alumínio e usando vapor para fundi-las no formato final do padrão. Para peças complexas, múltiplas seções de padrão podem ser produzidas e montadas em um conjunto completo usando adesivos especializados.

2. Montagem de padrões: Padrões individuais de espuma são fixados a um sistema central de passagem de espuma (sprue, corredores e risers) para formar um aglomerado ou árvore. Este conjunto permite a produção de múltiplas peças em um único ciclo de fundição, melhorando a eficiência.

3. Aplicação de Revestimento Refratário: O conjunto de espuma montado é mergulhado em uma pasta de material cerâmico refratário. Este revestimento é essencial, pois:

   • Proporciona um acabamento superficial liso para a fundição final.

   • Evita a erosão da areia e a penetração do metal durante o vazamento.

   • Permite que os produtos gasosos da espuma em decomposição escapem através da sua permeabilidade.
     O aglomerado revestido é então completamente seco num ambiente controlado para atingir a resistência e permeabilidade adequadas.

4. Moldagem (compactação de areia): O aglomerado seco e revestido é colocado de cabeça para baixo em um frasco de aço. Areia de sílica seca e não ligada é então despejada no frasco ao redor do padrão. O frasco é vibrado em uma mesa vibratória para garantir que a areia flua para todas as cavidades e fique densamente compactada ao redor do padrão, fornecendo suporte estrutural crucial durante o vazamento do metal.

5. Derramando: Depois que a areia é compactada, o metal fundido é despejado de uma concha diretamente no copo de injeção do sistema de passagem de espuma. O metal passa a preencher toda a cavidade, vaporizando e substituindo simultaneamente o padrão de espuma. A taxa de vazamento e a temperatura devem ser cuidadosamente controladas para garantir que a espuma se decomponha a uma taxa ideal sem causar defeitos.

6. Resfriamento e agitação: Após a conclusão do vazamento, o metal fundido é deixado solidificar e esfriar dentro do molde de areia. O frasco é então invertido e a areia é vibrada para longe do conjunto de fundição de metal, agora sólido. Devido à natureza não ligada da areia, ela flui facilmente para longe da fundição e pode ser resfriada e reutilizada para moldes subsequentes.

7. Acabamento: A etapa final envolve a remoção das peças fundidas do sistema de distribuição usando ferramentas de corte, como serras de fita ou rebolos. Pequenas operações de acabamento, como retificação leve ou jateamento, podem ser realizadas para atingir as dimensões finais especificadas e a qualidade da superfície.

A fundição de espuma perdida oferece vantagens significativas para a fabricação de componentes complexos com passagens internas, geometrias complexas e necessidades reduzidas de usinagem. Seu sucesso depende de um controle meticuloso em cada etapa, desde a qualidade do padrão até a compactação da areia e os parâmetros de vazamento. Como resultado, a fundição por espuma perdida continua sendo um processo vital e eficiente na metalurgia moderna.