Fundição por cera perdida

A utilização mais antiga do processo de fundição por cera perdida remonta a cerca de 3000 a.C., inicialmente aplicado na produção de artefactos de bronze. Nos períodos da primavera e outono e dos Estados Combatentes, a técnica tinha atingido um elevado grau de maturidade. Na era industrial moderna, o mesmo processo é também conhecido como fundição por cera perdida.

A fundição por cera perdida, atualmente conhecida como fundição por cera perdida, é um processo de fundição com baixo grau de maquinação ou sem maquinação. Constitui uma conquista tecnológica notável na indústria da fundição e tem uma aplicação alargada. É adequado para a fundição de vários tipos e ligas, produzindo peças fundidas com uma precisão dimensional e uma qualidade de superfície superiores às de outros métodos de fundição. Mesmo as peças fundidas complexas, resistentes a altas temperaturas e difíceis de maquinar, que constituem um desafio para outros métodos, podem ser produzidas com sucesso utilizando a fundição por cera perdida.
Os métodos modernos de fundição por cera perdida foram aplicados pela primeira vez na produção industrial durante a década de 1940. O desenvolvimento de motores a jato para a aviação exigia, nessa altura, o fabrico de componentes de ligas resistentes ao calor com formas complexas, dimensões precisas e superfícies lisas, tais como pás, impulsores e bocais. Dada a dificuldade de maquinação das ligas resistentes ao calor e a complexidade das geometrias das peças, os métodos de fabrico alternativos revelaram-se impraticáveis ou inviáveis. Isto exigiu o desenvolvimento de um novo processo de conformação de precisão. Inspirando-se na antiga técnica de fundição por cera perdida, a fundição por cera perdida moderna evoluiu através de inovações de materiais e processos, alcançando avanços significativos em relação ao seu antecessor histórico. Assim, o avanço da indústria aeronáutica impulsionou a aplicação da fundição por cera perdida, enquanto o aperfeiçoamento e a melhoria contínuos da fundição por cera perdida também criaram condições favoráveis para melhorar o desempenho da indústria aeronáutica.
O processo de fundição por cera perdida, em termos simples, envolve a criação de um modelo fundível (designado por modelo fundido ou simplesmente modelo) a partir de um material de baixo ponto de fusão (como cera ou plástico). Este modelo é então revestido com várias camadas de argila refractária especialmente formulada (pó de areia resistente a altas temperaturas). Após secagem e endurecimento, forma-se um molde integral. A cera é então derretida da casca com vapor ou água quente, deixando a casca do molde de areia. Finalmente, o molde de areia é colocado num forno para cozer a alta temperatura. O metal fundido é vertido no molde de areia para produzir a peça fundida.
As peças fundidas por cera perdida apresentam uma elevada precisão dimensional, atingindo normalmente CT4-6 (em comparação com CT10-13 para a fundição em areia). No entanto, devido à complexidade do processo de fundição por cera perdida, existem inúmeros factores que influenciam a precisão dimensional. Estes incluem a contração do padrão de cera, a deformação do molde, a expansão/contração térmica do invólucro do molde durante o aquecimento/arrefecimento, as taxas de contração da liga e a deformação da peça fundida durante a solidificação. Embora as peças fundidas de investimento padrão apresentem uma elevada precisão dimensional, a consistência continua a ser uma área a melhorar (as peças fundidas que utilizam materiais de cera de temperatura média a alta demonstram uma consistência dimensional significativamente melhorada).
O acabamento da superfície das peças fundidas por cera perdida excede geralmente o das peças fundidas convencionais, atingindo normalmente Ra 1,6-3,2 μm. A principal vantagem da fundição de revestimento reside na sua excecional precisão dimensional e no acabamento da superfície, o que reduz substancialmente os requisitos de maquinação. Apenas são necessárias tolerâncias mínimas de maquinação em áreas críticas dos componentes, e algumas peças fundidas podem mesmo ser utilizadas diretamente após a retificação ou polimento, sem maquinação adicional. Assim, a fundição por cera perdida reduz significativamente a necessidade de máquinas-ferramentas e de horas de maquinagem, ao mesmo tempo que conserva substancialmente as matérias-primas metálicas.
Outra vantagem da fundição por cera perdida é a sua capacidade de produzir peças fundidas complexas a partir de várias ligas, particularmente ligas de alta temperatura. Por exemplo, as pás dos motores a jato, com os seus exteriores aerodinâmicos e cavidades de arrefecimento, são quase impossíveis de obter através da maquinagem convencional. A fundição por injeção permite não só a produção em lotes com uma qualidade de peça consistente, mas também elimina as concentrações de tensão causadas por marcas residuais de maquinagem.
Os tipos de ligas produzidas por fundição por cera perdida incluem aço-carbono, ligas de aço, ligas resistentes ao calor, aço inoxidável, ligas de precisão, ligas de ímanes permanentes, ligas de rolamentos, ligas de cobre, ligas de alumínio e ligas de titânio.