1. Introdução
Lost Wax (investimento) fundição é valorizado por sua capacidade de reproduzir detalhes finos, seções finas e geometria complexa com excelente acabamento superficial e tolerâncias relativamente estreitas.
Alcançar resultados consistentes não envolve apenas geometria ou configurações da máquina – é fundamentalmente um problema de materiais.
A mistura de cera, química de investimento, agregados refratários, composição principal, A química do cadinho e da liga interage termicamente, química e mecanicamente durante a desparafinação, burnout e injeção de metal.
Escolher os materiais certos para cada etapa é a diferença entre uma produção de alto rendimento e retrabalhos repetidos.
2. Visão geral do fluxo de trabalho de fundição por cera perdida
Etapas principais e os principais elementos materiais envolvidos:
- Padronização (cera) — cera padrão ou termoplástico moldado por injeção; sistemas de canal/canal de cera.
- Conjunto & portão - bastões de cera (espúrio), Placas de base.
- Construção de casca (investimento) - pasta (fichário + refratário fino), revestimentos de estuque/agregado.
- Secagem / DeWaxing — vapor/autoclave ou forno para remoção de padrão orgânico.
- Burnout / sinterização de casca — rampa controlada para oxidar/queimar resíduos orgânicos e sinterizar a casca até obter a resistência necessária.
- Fusão & derramando — material do cadinho mais atmosfera (ar/inerte/vácuo) e sistema de vazamento (gravidade / centrífugo / vácuo).
- Resfriamento & remoção de casca — remoção mecânica ou química da casca; acabamento.
Cada estágio utiliza diferentes famílias de materiais otimizados para as temperaturas, química, e cargas mecânicas nessa fase.
3. Cera & materiais padrão
Funções: transportar geometria, definir acabamento superficial, e fornecer expansão previsível durante a construção da casca.
Cera comum / famílias de materiais padrão
| Material / Família | Composição típica | Derretimento típico / faixa de suavização (°C) | Encolhimento linear típico (conforme produzido) | Cinza residual típica após queima | Melhor uso / notas |
| Cera para injeção rica em parafina | Parafina + pequeno modificador | 45–70 ° C. | ~0,2–0,5% | 0.05–0,2% em peso | Baixo custo, bom acabamento; quebradiço se puro - geralmente misturado. |
| Misturas de cera microcristalina | Cera microcristalina + parafina + pegajosos | 60–95 °C | ~0,1–0,3% | ≤0,1% em peso (se formulado com baixo teor de cinzas) | Melhor resistência e coesão; preferido para montagens complexas. |
| Cera padrão (misturas projetadas) | Parafina + microcristalino + polímeros (Educação Física, EVA) + estabilizadores | 55–95 °C | ~0,10–0,35% | ≤0,05–0,1% em peso | Cera padrão de fundição: fluxo sintonizado, encolher e cinzas. |
Cera de abelha / misturas de cera natural |
Cera de abelha + modificadores | 60–65ºC (cera de abelha) | ~0,2–0,6% | ≤0,1–0,3% | Bom brilho superficial; usado em peças pequenas/artesanais; cinza variável. |
| Padrões termoplásticos termofusíveis | Elastômeros termoplásticos / poliolefinas | 120–200 ° C. (dependendo do polímero) | variável | muito baixo teor de cinzas se o polímero queimar limpo | Usado para padrões especiais; menor fluência de manuseio, mas requer maior energia de desparafinação. |
| 3Resinas moldáveis impressas em D (SLA/DLP) | Resinas fotopoliméricas formuladas para burnout | transição vítrea ~50–120 °C; decomposição 200–600 °C | depende da resina; frequentemente ~0,2–0,5% | 0.1–0,5% (dependente de resina) | Excelente liberdade geométrica; exigem protocolos rígidos de desparafinação/queimadura para evitar resíduos. |
Principais propriedades e por que são importantes
- Capacidade de fluxo para injeção: afeta a qualidade do preenchimento e da comporta.
- Encolhimento & expansão térmica: deve corresponder às características de expansão do investimento para evitar rachaduras ou erros dimensionais.
- Conteúdo de cinzas: baixo teor de carbono/cinzas retidos na queima reduz as reações metal-casca.
- Força & fadiga: os padrões devem sobreviver ao manuseio e à rotação do casco sem distorção.
Números práticos & notas
- Encolhimento típico de injeção de cera: ~0,1–0,4% linear dependendo da cera e do controle de temperatura.
- Usar baixo teor de cinzas formulações para joias de alta precisão e ligas reativas.
4. Investimento (refratário) sistemas — tipos e critérios de seleção
Investimento = fichário + pó refratário. A escolha é determinada pela temperatura máxima de vazamento do metal, acabamento superficial necessário, controle de expansão térmica, e resistência à reação com metal fundido.
Principais famílias de investimento
- Investimentos vinculados a gesso (à base de gesso)
-
- Usar: jóias e ligas de baixo ponto de fusão (ouro, prata, estanho) onde derramar temps < ~1.000°C.
- Vantagens: excelente acabamento superficial, baixa permeabilidade (bom para detalhes finos).
- Limites: baixa resistência acima de ≈1.000 °C; se decompõe e amolece - não é adequado para aços ou ligas resistentes a altas temperaturas.
- Investimentos ligados a fosfato (por exemplo, fosfato de sódio ou magnésio)
-
- Usar: ligas de alta temperatura (aços inoxidáveis, ligas de níquel) e aplicações que exigem maior resistência refratária até ~1.500 °C.
- Vantagens: maior resistência a quente, melhor resistência à reação do metal e à fissuração.
- Limites: pior polimento superficial versus gesso em algumas formulações; mistura mais complexa.
- Sol de sílica / sílica coloidal ligada (misturas de alumina/sílica)
-
- Usar: peças de precisão em uma ampla faixa de temperatura; adaptável com adições de zircão ou alumina.
- Vantagens: boa estabilidade em altas temperaturas, Acabamento da superfície fina.
- Limites: o controle da expansão térmica e do tempo de presa é crítico.
- Zircão / alumina (óxido) investimentos reforçados
-
- Usar: ligas reativas (titânio, ligas de níquel de alta temperatura) — reduz a reação ao investimento em metal.
- Vantagens: refratariedade muito alta, baixa reatividade com metais ativos.
- Limites: custo significativamente mais alto; polimento reduzido em alguns casos.
Lista de verificação de seleção de investimentos
- Temperatura máxima de vazamento (escolha investimento avaliado acima da temperatura de fusão + margem de segurança).
- Acabamento superficial desejado (Alvo Rá).
- Correspondência de expansão térmica — deslocamento para compensar a expansão da cera e o encolhimento do metal.
- Permeabilidade & força — para resistir à pressão de fundição e às cargas centrífugas/vácuo.
- Reatividade química - especialmente para metais reativos (De, mg, Al).
5. Estuque, revestimentos e materiais de construção de cascas
As conchas são construídas alternando molhos de pasta e estuque (grãos refratários mais grossos). Materiais e tamanhos de partículas controlam a espessura da casca, permeabilidade e resistência mecânica.
- Pasta: fichário de investimento + refratário fino (normalmente 1–10 µm) para a reprodução de superfícies superficiais e finas.
- Estuque: partículas mais grossas de sílica/zicron/alumina (20–200 µm) que aumentam a espessura do corpo.
- Revestimentos / lava: top coats especializados (por exemplo, rico em alumina ou zircão) para agir como camadas de barreira para ligas reativas e para melhorar a finura do padrão ou reduzir a reação de revestimento de metal.
Dicas de seleção
- Use um lavagem de barreira de zircão/alumina para titânio e ligas reativas para minimizar casos alfa e reações químicas.
- Limitar o tamanho das partículas de estuque nas camadas finais para obter o polimento superficial necessário.
6. Núcleos e materiais do núcleo (permanente & solúvel)
Núcleos criam vazios internos. usos de fundição por cera perdida:
- Cerâmica (refratário) núcleos - sílica, zircão, à base de alumina; quimicamente ligado (resina ou silicato de sódio) ou sinterizado.
- Solúvel (sal, cera) núcleos — núcleos de sal lixiviados após a fundição para canais internos complexos onde núcleos cerâmicos são impraticáveis.
- Núcleos híbridos — núcleo cerâmico envolto em revestimento de revestimento para sobreviver à desparafinação e à queima.
Propriedades -chave
- Resistência nas temperaturas da casca para sobreviver ao manuseio e ao desgaste.
- Compatibilidade com expansão de investimentos (combinando resistência verde e comportamento de sinterização).
- Permeabilidade para permitir que os gases escapem durante o vazamento.
7. Cadinhos, sistemas de vazamento & materiais de ferramentas
A escolha do cadinho e dos materiais de vazamento depende Química da liga, temperatura de fusão, e reatividade.
Materiais comuns de cadinho
- Grafite / cadinhos de carbono: amplamente utilizado para cobre, bronze, latão, e muitas ligas não ferrosas. Vantagens: Excelente condutividade térmica, barato.
Limitações: reagir com alguns derretimentos (por exemplo, titânio) e não pode ser usado em atmosferas oxidantes para algumas ligas. - Alumina (Al₂o₃) cadinhos: quimicamente inerte para muitas ligas e utilizável em temperaturas mais altas.
- Cadinhos de zircônia: muito refratário e quimicamente resistente — usado para ligas reativas (mas mais caro).
- Carboneto de silício (SiC)-cadinhos forrados: alta resistência ao choque térmico; bom para alguns derretimentos de alumínio.
- Compósitos cerâmica-grafite e revestimentos de cadinho (barreiras de oxidação) são usados para prolongar a vida útil e minimizar a contaminação.
Sistemas de vazamento
- Derramamento por gravidade - mais simples, usado para joias e baixo volume.
- Elenco centrífugo - comum em joias forçar o metal a detalhes finos; observe o aumento das tensões do molde e do metal.
- Assistido por vácuo / vazamento a vácuo — reduz o aprisionamento de gás e permite a fundição reativa de metal sob pressão reduzida.
- Fusão por indução a vácuo (VIM) e fusão de eletrodo consumível a vácuo (NOSSO) — para superligas de alta pureza e metais reativos como titânio.
Importante: para ligas reativas ou de alta temperatura (titânio, superligas de níquel), use fusão a vácuo ou gás inerte e cadinhos/revestimentos que evitem contaminação, e garantir que o sistema de vazamento seja compatível com o metal (por exemplo, centrífuga sob vácuo).
8. Metais e ligas comumente fundidos por processo de investimento
A fundição por cera perdida pode lidar com um amplo espectro de ligas. Categorias típicas, pontos de fusão representativos (°C) e notas de engenharia:
Observação: os pontos de fusão listados são para elementos puros ou faixas indicativas de ligas. Sempre use dados de fusão/solidificação fornecidos pelo fabricante para controle preciso do processo.
| Categoria de liga | Ligas representativas | Aprox. derretido / para armazenamento (°C) | Notas práticas |
| Metais preciosos | Ouro (Au), Prata (AG), Platina (Pt) | Au: 1,064°C, AG: 962°C, Pt: 1,768°C | Joia & peças de alto valor; metais preciosos exigem investimentos em cera e gesso com baixo teor de cinzas para acabamento fino; Pt precisa de investimento ou cadinho para temperatura muito alta. |
| Bronze / Cobre ligas | Com-sn (bronze), Cu-Zn (latão), Ligas de Cu | 900–1.080°C (depende da liga) | Boa fluidez; pode ser fundido em investimentos padrão de fosfato ou sílica; observe a formação de óxido e escória. |
| Alumínio ligas | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Solidificação rápida; investimentos especiais necessários; reativo ao carbono/grafite em altas temperaturas - use cadinhos/revestimentos apropriados. |
Aços & inoxidável |
400/300 série inoxidável, aços para ferramentas | ~1.420–1.500°C (sólido/líquido variam) | Requer investimentos em fosfato ou alto teor de alumina; temperaturas de vazamento mais altas → precisam de casca forte e atmosfera inerte/controlada para evitar oxidação e reações. |
| Ligas de níquel / Superlloys | Inconel, Famílias Hastelloy | ~1.350–1.500°C+ | Altas temperaturas de vazamento e controle rigoroso – geralmente fusão a vácuo ou em atmosfera controlada; invista em misturas de zircônia/alumina. |
| Titânio & Ligas de Ti | Ti-6Al-4V | ~1.650–1.700°C (ponto de fusão ≈1.668°C) | Extremamente reativo; o investimento deve ser de zircônia/alumina e fundição em vácuo ou atmosfera inerte (argônio). Cadinhos/equipamentos especiais necessários; a formação de casos alfa é um risco. |
| Zamac / Ligas fundidas de zinco (raro em investimento) | Cargas | ~380–420°C | Baixa temperatura; geralmente morre fundido em vez disso, mas possível para moldes de investimento especializados. |
Regra prática de temperatura de fundição: A temperatura de vazamento é frequentemente 20–250°C acima o liquidus dependendo da liga e do processo para garantir o preenchimento e compensar a perda de calor (verifique a folha de dados da liga).
9. Fundindo atmosferas, reações & medidas de proteção
Ligas reativas (Al, De, mg) e fundidos em alta temperatura exigem controle cuidadoso da atmosfera e da química da casca:
- Oxidação: acontece no ar → filmes de óxido se formam na superfície fundida e ficam presos como inclusões. Usar atmosfera inerte (argônio) ou vácuo fundidos para ligas críticas.
- Reação química de investimento em metal: sílica e outros óxidos em investimentos podem reagir com metal fundido para formar camadas de reação quebradiças (exemplo: case alfa em titânio).
Lavagens de barreira e revestimentos superiores ricos em zircão/alumina reduzir a interação. - Captação/desgaseificação de carbono: carbono da decomposição de cera/investimento pode ser transferido para fundidos; queima adequada e escumação/filtração reduzem a contaminação.
- Captação de hidrogênio (fundidos não ferrosos): causa porosidade de gás. Mitigar por desgaseificação de fundidos (purga de argônio, desgaseificadores rotativos) e mantendo o investimento seco.
Etapas de proteção
- Usar revestimentos de barreira para metais reativos.
- Usar a vácuo ou gás inerte sistemas de fusão e vazamento quando especificado.
- Filtração (filtros cerâmicos) para remover inclusões e óxidos durante o vazamento.
- Controle a umidade e evite investimentos molhados — o vapor de água se expande rapidamente durante o vazamento e causa falha na carcaça.
10. DeWaxing, queima e pré-aquecimento da casca - materiais & temperaturas
Estas três etapas do processo removem material de padrão orgânico, completar a queima do ligante e sinterizar a casca para que ela tenha a resistência mecânica e o estado térmico necessários para sobreviver ao vazamento.
Compatibilidade de materiais (tipo de investimento, casacos de barreira, química central) e o controle rígido da temperatura são críticos – erros aqui causam rachaduras na casca, porosidade do gás, reações de casca de metal e dimensões incorretas.
Desparafinação – métodos, parâmetros típicos e orientação de seleção
| Método | Temperatura típica (°C) | Hora típica | Eficiência típica de remoção de cera | Melhor para / Compatibilidade | Prós / Contras |
| Vapor / Autoclave | 100–130 | 20–90 minutos (depende da massa & portão) | 95–99% | Copo d'água / conchas de sílica-sol; grandes montagens | Rápido, suave para descascar; deve controlar o condensado & ventilação para evitar danos por pressão de vapor |
| Solvente (químico) DeWax | banho de solvente 40–80 (dependente de solvente) | 1–4 h (mais secagem) | 97–99% | Pequeno, intrincadas conchas de joias ou moldáveis SLA | Remoção muito limpa; requer manuseio de solvente, etapa de secagem e controles ambientais |
| Térmico (forno) DeWax / clarão | 180–350 (pré-queima) | 0.5–3 horas | 90–98% | Investimentos em alta temperatura (fosfato, alumina) e peças onde o vapor não é recomendado | Equipamento simples; deve controlar a rampa e a ventilação para evitar rachaduras |
| Flash/combinação (vapor + acabamento térmico curto) | vapor então 200–300 | vapor 20–60 + térmico 0,5–2 h | 98–99% | A maioria dos shells de produção | Bom compromisso – remove a cera a granel e depois queima os resíduos de forma limpa |
Burnout (esgotamento do fichário, remoção orgânica e sinterização)
Propósito: oxidar e remover resíduos orgânicos/cinzas, reações completas do ligante, densificar/sinterizar a casca até a resistência a quente necessária, e estabilizar as dimensões da casca.
Estratégia geral de esgotamento (prática de fundição):
- Rampa controlada do ambiente → 200–300 °C no 0.5-3 °C/min para remover voláteis lentamente - segurar aqui evita a vaporização violenta que danifica as conchas.
- Continue a rampa até a pausa intermediária (300–600 ° C.) no 1-5 °C/min, mantenha 0,5–3 h dependendo da espessura da casca para queimar ligantes e resíduos carbonosos.
- Rampa final para sinterizar/manter a temperatura apropriado para o investimento e liga (veja tabela abaixo) e mergulhar 1–4 h para alcançar resistência da casca e baixo carbono residual.
Esgotamento recomendado / faixas de temperatura de sinterização (típico):
| Família de investimentos | Esgotamento típico / temperatura de sinterização (°C) | Notas / alvo |
| Colado com gesso (gesso) | ~450–750°C | Use para ligas de baixo ponto de fusão (metais preciosos). Evitar >~800 °C – o gesso desidrata/enfraquece. |
| Sílica-sol / sílica coloidal (sóis não reativos) | 800–1000 ° C. | Bom para não ferrosos em geral e alguns aços; ajuste a retenção para espessura da casca. |
| Ligado a fosfato | 900–1200 ° C. | Para aços, superligas inoxidáveis e à base de Ni — produz alta resistência a quente e permeabilidade. |
| Zircão / investimentos reforçados com alumina | 1000–1250+°C | Para ligas reativas (De) e altas temperaturas de vazamento — minimizam as reações de investimento em metal. |
Pré-aquecimento da carcaça – temperaturas alvo, tempos de imersão e monitoramento
Meta: leve a casca a uma distribuição de temperatura estável próxima à temperatura de vazamento, de modo que (um) o choque térmico em contato com o fundido é minimizado, (b) a casca é totalmente sinterizada e forte, e (c) a evolução do gás no vazamento é insignificante.
Orientação geral
- Pré-aqueça a uma temperatura abaixo, mas próxima da temperatura de vazamento - normalmente entre (para temperatura - 50 °C) e (para temperatura - 200 °C) dependendo da liga, massa de casca e investimento.
- Tempo de imersão: 30 min → 3 h dependendo da massa da casca e da uniformidade térmica necessária. Cascas mais grossas requerem imersão mais longa.
- Uniformidade: alvo ±10–25 °C em toda a superfície da casca; verifique com termopares incorporados ou termografia IR.
Tabela de pré-aquecimento de casca recomendada (prático):
| Liga / família | Temperatura típica do metal fundido (°C) | Pré-aquecimento recomendado da casca (°C) | Mergulhe / Tempo de espera | Atmosfera & notas |
| Alumínio (A356, Ligas AlSi) | 610–720ºC | 300–400 ° C. | 30–90 minutos | Ar ou seco N₂; garanta que a carcaça esteja totalmente seca – o alumínio reage com o carbono livre em altas temperaturas; mantenha a casca abaixo do derretimento por uma margem confortável. |
| Cobre / Bronze / Latão | 900–1.090 °C | 500–700 ° C. | 30–120 minutos | Ar ou N₂ dependendo do investimento; revestimentos de barreira reduzem a reação e melhoram o acabamento. |
| Aços inoxidáveis (por exemplo, 316eu) | 1450–1550 ° C. | 600–800 ° C. | 1–3 horas | Use investimentos em fosfato/alumina; considere N₂/N₂-H₂ ou atmosfera controlada para limitar a oxidação excessiva. |
Superligas de níquel (Inconel 718, etc.) |
1350–1500 ° C. | 750–1000 ° C. | 1–4 h | Use investimentos de zircão/alumina de alta temperatura e fusão a vácuo/inerte; o pré-aquecimento da casca pode se aproximar da temperatura para melhor alimentação. |
| Titânio (Ti-6Al-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 ° C. (algumas práticas pré-aquecem mais perto) | 1–4 h | É necessário vácuo ou atmosfera inerte; use lavagens de barreira de zircônia; pré-aqueça o invólucro e despeje sob vácuo/inerte para evitar caso alfa. |
Abaixo está um compacto, vinculação de tabela de solução de problemas acionável defeitos comuns de fundição de investimento para causas raízes relacionadas aos materiais, verificações de diagnóstico, e soluções práticas / prevenção.
Use-o como referência de chão de fábrica ao investigar execuções — cada linha é escrita para que o técnico ou engenheiro de fundição possa seguir as etapas de diagnóstico e aplicar correções rapidamente.
Legenda rápida:INV = investimento (concha) material/aglutinante; cera = material padrão (ou resina impressa em 3D); cadinho = recipiente de fusão/revestimento.
| Defeito | Sintomas típicos | Causas básicas relacionadas aos materiais | Verificações de diagnóstico | Remédios / prevenção (materiais & processo) |
| Quebra de casca / explosão de concha | Rachaduras radiais/lineares visíveis na casca, fratura da casca durante vazamento ou desparafinação | Alta expansão de cera vs expansão INV; investimento molhado; condensado preso; fichário incompatível; taxas de rampa muito rápidas | Inspecione a secura da casca (perda de massa), verifique o registro de desparafinação, mapeamento visual de fissuras; CT/UT após vazamento, se houver suspeita | Desparafinação lenta e rampa de queima até 100–400 °C; garantir aberturas/orifícios de drenagem; mudar para cera compatível de baixa expansão; seque as cascas completamente; ajustar a relação pasta/estuque; aumentar a espessura da casca ou alterar o aglutinante para resistência mecânica |
| Porosidade de gás (buracos, furos) | Vazios esféricos/irregulares frequentemente próximos à superfície ou subsuperfície | Hidrogênio do investimento úmido; resíduos de óleo/solvente em cera; má desgaseificação do fundido; umidade em estuque | Corte transversal, radiografia/raio X para localizar poros; medir a umidade (forno seco); teste de cinzas; análise de gás fundido ou monitor de oxigênio/hidrogênio | Cascas completamente secas; melhorar a desparafinação & secagem mais longa; queimar para derreter (argônio rotativo); vazamento assistido por vácuo; use cera com baixo teor de cinzas; eliminar estuque úmido e controlar a umidade |
Furos de superfície / corrosão |
Pequenos poços superficiais, muitas vezes em toda a superfície | Carbono residual fino / reação do aglutinante; grau final ruim de pasta/estuque; contaminação de investimento | Visual/SEM da morfologia da cava; teste de conteúdo de cinzas (alvo ≤0,1% em peso para ligas sensíveis); verifique o tamanho final das partículas de estuque | Use uma camada de estuque final mais fina; melhorar o controle da mistura de polpa; estender a retenção de desgaste para reduzir o carbono residual; use lavagem de barreira (zircão/alumina) para ligas reativas |
| Inclusões de óxido / aprisionamento de escória | Inclusões escuras dispersas, linhas de escória, crostas superficiais | Pele de óxido no fundido devido à atmosfera de vazamento/oxidação lenta; cadinho contaminado ou fluxo ausente | Metalografia; inspeção de filtro/concha; derreter a superfície visual; entupimento do filtro | Use filtração cerâmica e skimming; despeje sob atmosfera inerte ou controlada, se necessário; trocar o revestimento ou revestimento do cadinho; controle de carga e fluxo mais rigorosos |
Camada de reação química (caso alfa, reação interfacial) |
Frágil oxidado / camada de reação na superfície do metal, superfície mecânica pobre | A química do INV reage com o derretimento (Ti/Al vs sílica); absorção de carbono do ligante; entrada de oxigênio | Metalografia de seção transversal; medição de profundidade da camada de reação; XRF para oxigênio/carbono | Use camadas de lavagem com barreira de zircão/alumina; fusão a vácuo/inerte & derramar; mudar o investimento para um sistema rico em zircônia; reduzir o carbono residual (esgotamento mais longo) |
| Preenchimento incompleto / fechamento a frio / Misruns | Geometria ausente, costuras, linhas fundidas, seções finas incompletas | Baixa fluidez da liga para o investimento/massa térmica escolhido; baixa temperatura de vazamento ou perda excessiva de calor para a casca fria; incompatibilidade de encolhimento de cera | Inspeção visual, análise de portão, imagem térmica da uniformidade de pré-aquecimento do casco | Aumente a temperatura de vazamento dentro das especificações da liga; pré-aqueça a casca mais perto da temperatura; otimizar a passagem/ventilação; escolha liga de maior fluidez ou design de dissipador de calor/resfriamento; reduza características de paredes finas ou use processos diferentes (centrífugo) |
Lágrima quente / rachadura quente |
Trincas irregulares em seções de alta tensão que ocorrem na solidificação | Investimento restringe contração (muito rígido); liga tem ampla faixa de congelamento; design de chill/riser incompatível | Examine a localização da fissura em relação ao caminho de solidificação; revisar simulação térmica | Redesenhar a geometria (adicionar filetes, alterar a espessura da seção); ajuste o portão e o riser para promover a solidificação direcional; considere uma liga alternativa com faixa de congelamento mais estreita |
| Mau acabamento superficial / textura granulada | Superfície fundida áspera ou granulada, fraca capacidade de polimento | Estuque final grosso ou lama agressiva; contaminação em investimento; camadas finais de pasta insuficientes | Medir Ra, inspecionar o tamanho final das partículas de estuque, verificar análise de sólidos/peneira da lama | Use camada/grão final mais fino, aumentar o número de camadas finas de pasta/estuque, melhorar a limpeza e mistura da pasta, controlar a poeira ambiente e o manuseio |
Erro dimensional / empenamento (distorção de encolhimento) |
Recursos fora da tolerância, empenamento após vazamento/resfriamento | Encolhimento do padrão de cera não compensado; expansão diferencial do invólucro; programação errada de burnout/sinterização | Compare dims de padrão com shell; registros de expansão térmica; TCs em shell durante o esgotamento | Calibrar tolerâncias de cera/encolhimento; ajustar a compensação de expansão térmica de burnout; alterar a construção do shell (camadas de suporte mais rígidas) e estratégia de pré-aquecimento; inclui fixação/fixação durante o resfriamento |
| Mudança central / desalinhamento interno | Passagens internas fora do eixo, paredes finas onde o núcleo se movia | Material do núcleo cerâmico fraco ou suporte deficiente do núcleo na montagem de cera; incompatibilidade de adesão núcleo/investimento | Corte peças ou use tomografia computadorizada/raio X; inspecionar a resistência e adesão do núcleo verde | Aumentar a rigidez do núcleo (trocar o aglutinante de resina ou adicionar suportes de chapelim); melhorar os principais recursos dos assentos; ajuste as camadas de estuque para bloquear o núcleo; curar núcleos adequadamente |
Contaminação / captador de carbono em metal |
Listras escuras, ductilidade reduzida; porosidade de hidrogênio | Carbono de cera ou decomposição de investimento, revestimento de cadinho contaminado | Análise de carbono/oxigênio (LECO), microestrutura visual, teste de cinzas | Use cera com baixo teor de cinzas; estender o esgotamento; use cadinho revestido ou alternativo; fusão a vácuo/inerte & derramar; melhorar a filtragem e desgaseificação |
| Descascamento induzido por umidade residual / explosões de vapor | Explosão de projétil localizada / rupturas severas no contato inicial com o metal | Investimento úmido ou condensado de desparafinação preso | Meça a perda de peso após a secagem; verificações de sensor de umidade e secagem em forno | Cascas secas para direcionar a umidade (especifique na instrução de trabalho), desparafinação controlada lenta, permitir tempo de secagem adequado, pré-aqueça para retirar a água antes de despejar |
12. Ambiental, Saúde & Considerações de segurança; reciclagem & manuseio de resíduos
Principais perigos
- Sílica cristalina respirável (RCS) de estuque e pó de investimento - estritamente controlado (Respiradores, exaustão local, métodos úmidos).
- Vapores de esgotamento - orgânicos combustíveis; controle com ventilação e oxidantes térmicos.
- Perigos de metal fundido - salpicos, queimaduras; Protocolos de manuseio de EPI e panela.
- Perigos de metais reativos (De, mg) — risco de incêndio na presença de oxigênio; precisam de ambientes livres de oxigênio para derreter/despejar.
- Eliminação de casca quente — perigos térmicos e químicos.
Desperdício & reciclagem
- Sucata de metal é normalmente recuperado e reciclado – grande benefício de sustentabilidade.
- Investimento usado pode ser recuperado (separação de lama, centrífuga) e refratário reutilizável recuperado (mas fique atento à contaminação e multas).
- Investimento gasto e a poeira do filtro pode ser classificada dependendo da química do aglutinante — gerencie o descarte de acordo com as regulamentações locais.
13. Matriz de seleção prática & lista de verificação de compras
Matriz de seleção rápida (alto nível)
- Joia / ligas de baixa temperatura: parafina/cera microcristalina + investimento em gesso + desparafinação a vapor.
- Bronze geral / latão / ligas de cobre: misturas de cera + investimentos em sílica/fosfato + vácuo ou vazamento inerte recomendado.
- Ligas de alumínio: cera + investimentos em sol de sílica/coloidal formulados para Al + conchas secas + atmosfera inerte ou controlada + cadinho adequado (SiC/grafite com revestimentos).
- Inoxidável, ligas de níquel: cera + investimentos em fosfato ou alumina/zircão + alta temperatura de sinterização + fusão a vácuo/inerte & filtração.
- Titânio: cera ou padrão impresso + investimento em barreira de zircônia/alumina + derreter a vácuo e despejar + revestimentos de barreira de zircão + cadinhos especiais.
Aquisições & lista de verificação de desenho (itens indispensáveis)
- Especificação da liga e propriedades mecânicas/corrosivas necessárias.
- Alvo de acabamento de superfície (Rá) e requisitos cosméticos.
- Tolerâncias dimensionais & dados críticos (identificar faces usinadas).
- Tipo de casca (família de investimentos) e espessura mínima da casca.
- Restrições de cronograma de burnout (se aplicável) e janela de temperatura de pré-aquecimento/despejo.
- END & aceitação (radiografia %, teste de pressão/vazamento, amostragem mecânica).
- Método de fundição (gravidade / centrífugo / vácuo / pressão) e atmosfera derretendo (ar / Argônio / vácuo).
- Cadinho & requisitos de filtragem (filtro cerâmico, restrições de material do cadinho).
- Desperdício & expectativas de reciclagem (recuperação de investimento %).
- Segurança & perfil de risco (cláusula de metais reativos, necessidades de licença).
14. Conclusão
A seleção de materiais na fundição por cera perdida é ampla e interdisciplinar: todo material - cera, investimento, estuque, essencial, cadinho e liga - desempenha um papel funcional na térmica, interações químicas e mecânicas.
Escolha os materiais de olho no química e temperatura de fusão da liga, obrigatório acabamento superficial, aceitável porosidade, e pós-processamento.
Para ligas reativas ou de alta temperatura (titânio, Superligas de Ni), investir em investimentos especializados (zircônia/alumina), fusão a vácuo e revestimentos de barreira.
Para joias e ligas de baixa temperatura, investimentos em gesso e estuque fino proporcionam acabamento e precisão excepcionais.
Colaboração inicial entre design, equipes de padronização e fundição são essenciais para garantir o conjunto de material certo para confiabilidade, produção de alto rendimento.
Perguntas frequentes
Como escolho um investimento para fundição em aço inoxidável?
Escolha um ligado a fosfato ou alumina/zircão investimento reforçado avaliado acima do liquidus da sua liga e com resistência a quente suficiente; requerem um cronograma de sinterização de casca que atinja temperaturas de casca de 1.000 a 1.200 °C antes do vazamento.
Posso usar investimento regular de gesso para alumínio?
Não. Os investimentos em gesso amolecem e quebram em temperaturas relativamente baixas; o alumínio precisa de investimentos formulados para metais não ferrosos e projetados para lidar com as condições térmicas e químicas específicas dos fundidos de Al.
Por que as fundições de titânio desenvolvem um caso alfa?
Alpha-case é uma camada superficial frágil enriquecida com oxigênio causada pela reação do titânio com oxigênio em alta temperatura.
Reduza-o usando revestimentos de barreira de zircônia/alumina, atmosferas de vácuo ou argônio e limpe, investimentos secos.
É econômico recuperar o investimento?
Sim – muitas fundições recuperam e reciclam materiais finos de investimento e materiais grosseiros através da separação de lama, centrífugas e recuperação térmica.
A economia depende do rendimento e da contaminação.
Que cadinho devo usar para bronze versus titânio?
Bronze: cadinhos de grafite ou SiC com revestimentos geralmente funcionam.
Titânio: usar inerte, cadinhos sem carbono e sistemas de fusão por indução a vácuo ou a frio - cadinhos de grafite regulares reagirão e contaminarão Ti.
Qual é o sistema refratário mais econômico para peças fundidas de alumínio?
Areia de sílica (agregar) + copo de água (fichário) custa 50–60% menos que os sistemas de sílica sol-zircão, e baixo ponto de fusão do alumínio (615°C) evita reação com sílica – ideal para grandes volumes, peças de alumínio de baixo custo.
Como reciclar cera desparafinada?
A cera desparafinada é filtrada através de uma malha de 5–10 μm para remover impurezas, aquecido a 80–100°C para homogeneizar, e reutilizado 5–8 vezes.
A cera reciclada mantém 95% do desempenho do original e reduz os custos de material 30%.
