METAIS II
Processos de Microfusão
É um processo de fundição que consiste na reprodução de
uma peça originariamente em cera, que é recoberta com material
cerâmico, formando um molde que após a retirada da cera, fica
oco e serve como base para o preenchimento do metal líquido,
após a sua solidificação, este metal, que agora é uma peça
metálica, é retirado do restante do molde cerâmico, lixado e
finalmente inspecionado para verificar se está de acordo com
especificações do cliente. Internacionalmente a Microfusão é
conhecida como Investment Casting, ou também por, Precision
Casting e, no Brasil, como "Cera Perdida".
Hoje em dia utiliza-se muito o processo de microfusão para
a produção de jóias finas, com detalhes cada vez mais
apurados, sem falar é claro, que esta técnica agora
aperfeiçoada, proporciona a produção de peças feitas em ligas
metálicas especiais, ligas muito resistentes a oxidação, caras e
de difícil fabricação por outros métodos que não seja pelo
processo de microfusão (cera perdida). Tudo isso devido a sua
capacidade de reproduzir peças com tolerâncias dimensionais
centesimais, melhorando sensivelmente a reprodução de
detalhes, sem a necessidade, muitas vezes, de usinagem
posterior.A microfusão abrange, além da tecnologia da fundição
convencional de metais, tecnologia em ceras, plásticos,
cerâmica, viscosidades, controle de temperatura do metal,
controle de temperatura ambiental e controle dimensional
apurado das peças microfundidas. Existem peças que somente
pelo processo de microfusão podem ser fabricadas,
principalmente aquelas que exigem excelente acabamento
superficial do fundido.
1 - Injeção a cera
injeta-se cera sintética, cera semi-sintética (mesclada) ou
cera de abelha, em uma matriz de aço ou alumínio.As cavidades
desta matriz, no caso de haver mais de uma, devem ter uma
precisão dimensional e acabamentos extremos, pois a cera
(independente do tipo) irá copiar fielmente a parte esculpida na
matriz, exatamente como no processo de injeção de plástico.
Procura-se usar as ceras semi-sintéticas, ou mescladas, nos
canais de alimentação e ataque, ou seja, por onde o metal líquido
entra no molde cerâmico para formar a peça, pois elas são mais
suscetíveis a variações térmicas, e hoje, quase não se usa mais
cera de abelha, devido ao elevado custo e disponibilidade.
2 - Montagem da árvore de cera
Após a injeção das peça monta-se uma árvore de cera. Em
um canal principal de cera, que nada mais é que uma peça
cilíndrica sólida, onde em uma de suas pontas fica acoplado um
funil cerâmico, por onde entrará o metal, e em seu corpo serão
coladas as peças injetadas de cera, uma a uma, deixando-se
espaços eqüidistantes entre as peças, formando assim uma
árvore. Após todas as peças em cera serem coladas no canal,
que também é de cera, deve-se deixar todo o conjunto parado
para que haja estabilização térmica entre as peças, com
isso, todas as tensões originárias da colagem das peças no cana
de cera serão minimizadas.
Chama-se esta sala de sala de banhos cerâmicos, onde a
temperatura e a umidade devem ser monitoradas e controladas
periodicamente, devendo haver o mínimo de variação destes
parâmetros de controle. Isto depende muito de processo para
processo, controle térmico ambiental e umidade existente no local
da produção, tipo de cera, peso e tamanho da peça, pois todos
estes parâmetros ou variáveis são suficientes para deformar a
peça em cera e prejudicar a peça final em aço.
3 – Revestimento cerâmico
Já com a árvore em cera estabilizada ambientalmente,
desengraxa-se a superfície das peças procurando-se eliminar
qualquer vestígio de oleosidade que eventualmente possa existir.
Normalmente mergulha-se a árvore em álcool para isso.
Após a secagem deste álcool a árvore, em cera,
é mergulhada em um banho cerâmico fino que está em agitação
constante.Procura-se revestir toda a árvore de cera com esta
lama refratária, e na seqüência, recobre-se tudo com areia fina de
zirconita, que também é um material cerâmico, só que seco e
sólido, a forma de recobrimento desta zirconita é chuveiro de
areia. Deixa-se todo o conjunto, que agora de chama de caixo,
secar e repete-se o processo novamente, isso é feito para
engrossar o caixo e proporcionar maior estabilidade.Após a
secagem da última camada de material refratário fino, inicia-se
uma seqüência de banhos com outra lama, com viscosidade
diferente da primeira, e com um material refratário mais grosseiro,
até que este conjunto fique sólido o suficiente para suportar a
pressão metal estática do metal que será vazado em seu interior.
4 - Deceragem
Coloca-se o caixo agora seco e estabilizado, de ponta cabeça
em uma autoclave, que por pressão e temperatura controladas,
irão fazer com que a cera derreta e escoe de dentro para fora do
caixo cerâmico, escorrendo pela borda onde inicialmente havia
sido colocado um funil cerâmico. Logo após a auto lavagem, o
caixo cerâmico sairá úmido, sem a cera em seu interior, e deverá
novamente secar.
A cera que sai do caixo cerâmico pode ser reciclada, filtrandose para retira as impurezas e a água residual, pois a mesma
poderá ser utilizada para fazer novas peças e/ou novos canais de
alimentação e ataque.
5 - Calcinação
Nesta etapa do processo de microfusão, o caixo
cerâmico, agora seco e sem nenhum resquício de cera em seu
interior, deverá ser calcinado em um forno de fusão, a
aproximadamente 1000/1050º Celsius (isso dependerá do
metal a ser fundido e da consistência do caixo cerâmico, este
exemplo é normalmente usado para aços).
Este caixo tomará uma coloração alaranjada forte, estará
aquecido e pronto para receber o metal líquido fundido em seu
interior, servindo de molde para o mesmo.
6 – Fusão ou Fundição
Nesta etapa do processo de microfusão, não existe diferença
de uma fundição convencional, pois existirá metal líquido dentro
de um forno de fusão, já com a sua liga metálica constituída,
pronto para ser vazado no caixo cerâmico calcinado,
completando a fundição do metal.
Temperaturas de vazamento, bem como, tempos de
vazamento e inserção ou não de pós exotérmicos para melhor
alimentar as peças, dependerá de cada metal, sua respectiva liga
e o processo adequado.
7 - Desmoldagem
Nesta etapa do processo de microfusão, o caixo cerâmico
agora preenchido com o metal desejado, será vibrado em um
martelo pneumático para a retirada da casca cerâmica.
Aconselha-se a fazer esta operação com o conjunto metálico frio
(a temperatura ambiente). O metal ficará disponível e visível para
ser trabalhado mecanicamente no processo seguinte. Também
pode-se aplicar potentes jatos de água para realizar esta
operação. A casca cerâmica é descartada e reciclada e o caixo,
que agora é de metal, segue adiante no processo produtivo.
8 – Corte e remoção de canais
Nesta etapa do processo de microfusão, corta-se o canal de
ataque, ao máximo possível e liberá-se a peça para posterior
acabamento. Ou também, pode-se jatear todo o conjunto para
posterior corte. Normalmente este corte é feito com disco de corte
ou serra automática. Dependendo da montagem do caixo
também é possível utilizar dispositivos de quebra de canal
manual para facilitar a operação, normalmente se faz isso em
peças pequenas onde o manuseio é mais fácil.
9 - Jateamento
Nesta etapa do processo de microfusão, jateia-se as peças
para a retirada de qualquer refratário que tenha ficado aderido a
superfície do metal, tomando-se o cuidado para não danificar as
peças. Este jato pode ser de, areia ou esfera de vidro,
dependendo do acabamento desejado.
10 - Acabamento
Nesta etapa do processo de microfusão, retira-se com rebolo
ou lixa circular, o restante do canal de ataque que ficou na peça
final, deixando a superfície livre e limpa, também se necessário,
retira-se qualquer tipo de rebarba que tenha aparecido no
decorrer do processo.
11 – Endireitamento,Usinagem e Inspeção
final
Nesta etapa do processo de microfusão, quando as peças
apresentam algum tipo de particularidade e exigência especial do
cliente, pode-se adicionar etapas complementares ao processo
produtivo, no intuito de terminar a peça microfundida.
O endireitamento em prensa de estampagem é um exemplo.
Pode ser feito para peças muito delgadas. A usinagem a vezes
faz-se necessário, um bom exemplo disso são as roscas que
eventualmente a peça pode exigir. A inspeção final é a última
estampa e sempre é um requisito de qualidade indispensável
para o sistema produtivo. Deve-se inspecionar todas as partes da
peça, desde de seu visual, preenchimento, acabamento
superficial, dimensional e características metal-mec6anicas, tais
como, dureza e resistência, além disso, possíveis defeitos
superficiais, sem falar na liga metálica, é claro.
Processos de Laminação
A laminação é um processo de conformação mecânica, que
consiste em deformar plasticamente o material, ou seja, fazê-lo
mudar de forma e esta mudança ocorre por esmagamento entre
rolos giratórios. A pressão necessária para o que mesmo sofra
esta deformação é enorme e os esforços envolvidos são de
compressão.
O materiais metálicos possuem diversas propriedades
especiais, umas das mais importantes são a Elasticidade e a
Plasticidade.
Elasticidade
Elasticidade é a propriedade que o material metálico tem de
se deformar, se um esforço é aplicado sobre ele, e de voltar a
forma anterior quando o esforço aplicado parar de existir.
Plasticidade
Plasticidade é a propriedade que o material metálico tem
de manter uma determinada deformação, se um esforço for
aplicado sobre ele, e permanecer deformado quando o esforço
parar de existir. Normalmente este esforço aplicado ao metal é
maior e mais prolongado, do que na descrição anterior.
Resumindo:
Propriedade de Elasticidade deforma e volta a forma anterior.
Propriedade de Plasticidade deforma e não volta a forma
anterior.
Processos de produção
Tudo inicia na fundição. Na fundição são fundidas peças nos
formatos de placas, blocos ou tarugos de metal que
posteriormente serão conformados pelo processo de laminação.
Elimina-se a superfície das mesmas por usinagem (fresagem),
retirando qualquer tipo de impureza superficial resultante da
solidificação e oxidação superficial, descasca-se o metal. Cortase a ponta inferior e a última região de solidificação formando
assim um bloco homogêneo e maciço, sem impurezas e/ou
falhas. Este bloco passa por dois cilindros giratórios, que giram
em sentidos contrários com a mesma velocidade, esmagando o
metal e fazendo-o diminuir de espessura, deixando-o mais fino,
e aumentando seu tamanho ou comprimento.
A laminação pode ser Laminação a Quente e Laminação a
Frio.
Laminação a quente
Parte-se de blocos maciços e espessos, normalmente de metal,
onde os mesmos são aquecidos e deformados plasticamente sob
altas tensões e temperaturas, onde para o alumínio, por
exemplo, na ordem de 350º Celsius (Temperatura de
Recristalização), pelo esmagamento por compressão por cilindros
laminadores lubrificados, reduzindo-se desta forma a sua
espessura em diversos passes de laminação (+/- 50% por vez, a
cada passe), num ciclo de vai e vem, ou no alinhamento de rolos
de laminação. A laminação a quente permite uma maior
deformação.
Laminação a Frio
Etapa final do processo de laminação que tem por objetivo o
acabamento do metal, no qual o mesmo, inicialmente recebido da
laminação a quente como chapa grossa, tem sua espessura
reduzida para valores bem menores, normalmente à temperatura
ambiente.
A laminação a frio é empregada para produzir folhas e tiras
com acabamento superficial e com tolerâncias dimensionais
superiores quando comparadas com as tiras produzidas por
laminação a quente. Além disso, o encruamento resultante da
redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao
produto final