Fundição de precisãoé uma técnica de fabricação especializada que utiliza modelos de cera envoltos em conchas de cerâmica para transformar metal fundido em peças extremamente precisas. Comparado aos métodos tradicionais de fundição, este método proporciona melhores acabamentos superficiais e medições mais precisas, tornando-o essencial para empresas que precisam atender a padrões exatos. Esse método é usado por profissionais de compras nas indústrias aeronáutica, de dispositivos médicos e automotiva para obter geometrias complicadas com pouco desperdício e menos etapas de pós-{2}}processamento. Os gerentes da cadeia de suprimentos podem encontrar parceiros de fabricação qualificados que atendam aos padrões internacionais de qualidade e minimizem os custos totais de propriedade se compreenderem os fundamentos da fundição de precisão.
Compreendendo a fundição de precisão: definição e processo
O processo de fundição de precisão cresceu a partir de métodos de usinagem de metais usados já em 5.000 aC, quando modelos simples eram usados para formar cobre fundido. A fundição de precisão é uma versão mais avançada desses métodos mais antigos. Ele usa princípios-testados e-verdadeiros junto com ferramentas atuais de controle de qualidade para fabricar peças com tolerâncias tão pequenas quanto ±0,05 mm. A Welong usa essa maneira de fazer coisas há vinte anos e tem ajudado clientes na Europa, na América do Norte e na região da Ásia-Pacífico. Nossos métodos, certificados pela ISO 9001:2015, garantem que a qualidade seja sempre a mesma, desde a primeira revisão técnica até a inspeção final.
O processo de fabricação passo{0}}a{1}}passo
O primeiro passo é fazer uma impressão em cera. Para fazer isso, os engenheiros colocam cuidadosamente cera especial em moldes de metal que foram usinados com precisão. Esses padrões copiam todas as partes do produto acabado, até mesmo as roscas, recortes e características de superfície que seriam difíceis de fazer com outros métodos. Vários formatos de cera se conectam a um canal central, formando uma estrutura semelhante a uma árvore-que faz o forno funcionar melhor e economiza tempo e dinheiro. Para fundir metal, a temperatura precisa ser controlada com precisão com base na composição da liga. As classes de aço inoxidável precisam de temperaturas entre 1.450 e 1.650 graus para serem vazadas, enquanto as ligas de alumínio precisam de temperaturas entre 700 e 750 graus. Os operadores aquecem as conchas a determinadas temperaturas, o que reduz o risco de choque térmico e ajuda a preencher as cavidades. Em situações graves, a fundição-assistida a vácuo ou rotativa pode ajudar a eliminar buracos.
Materiais e considerações metalúrgicas
Uma grande variedade de materiais de engenharia pode ser usada para fundição de precisão. 304, 316 e 17-Os tipos de aço inoxidável 4PH são mais frequentemente usados em instrumentos médicos e processamento de alimentos porque não enferrujam e são seguros para seres vivos. Para peças estruturais onde a alta resistência à tração é mais importante que a resistência à ferrugem, são utilizadas ligas de aço carbono. Para suportes e carcaças de aeronaves, as ligas de alumínio apresentam excelente relação resistência-por{8}}peso. Nas trocas de calor, os metais à base de cobre são melhores na condução de calor. Na Welong, nossa equipe de engenharia auxilia o cliente na escolha dos melhores materiais de acordo com seu orçamento, necessidades de trabalho e condições do entorno. Essa forma de trabalhar em conjunto garante que as peças funcionem de maneira confiável pelo tempo necessário, ao mesmo tempo que mantém os custos baixos.
Tipos e materiais usados em fundição de precisão
Existem diferentes tipos defundição de precisãousado na fabricação moderna, e cada um é melhor para uma determinada finalidade ou necessidade de produção. Conhecer essas diferenças ajuda os profissionais de compras a adequar os métodos de produção às necessidades de componentes e volumes.
Variações de fundição de investimento
Os processos de fundição mais precisos são construídos com base na fundição tradicional. Este método funciona muito bem para fazer peças que pesam de alguns gramas a cerca de 100 quilogramas, e a precisão da medição geralmente atende aos padrões ISO 8062 no nível CT5 a CT7. O acabamento superficial pode variar de Ra 3,2 a Ra 6,3 micrômetros sem a necessidade de trabalho extra, o que reduz os tempos de espera e os custos de produção. As preocupações com a fundição de precisão a vácuo sobre a porosidade podem ser resolvidas pela fundição de precisão a vácuo em situações graves. Este método mantém as inclusões de gás e óxido ao mínimo, removendo o ar dos furos fundidos antes e durante o vazamento do metal. Esse método é muito útil para peças aeroespaciais que precisam de aprovação de testes não{11}}destrutivos porque afeta diretamente a resistência da estrutura e a resistência ao desgaste. O processo aumenta o custo de produção em 15 a 25%, mas torna as peças mais confiáveis, o que faz com que o dinheiro extra valha a pena para peças-de missão crítica.
Controle de Qualidade e Prevenção de Defeitos
Para obter uma qualidade de fundição uniforme, a produção deve ser controlada de forma planejada. A porosidade é a falha mais comum. Pode ser causado por gases aprisionados, encolhimento durante a solidificação ou peças espessas que não recebem alimentação suficiente. Nossos sistemas de qualidade lidam com esses problemas usando modelagem de solidificação computacional durante a fase de cotação para encontrar possíveis pontos problemáticos antes que o investimento em ferramentas seja feito. Falhas superficiais como inclusões de argila ou entrada de metal são frequentemente causadas por mudanças na forma como a casca foi preparada. A maioria dos problemas superficiais pode ser evitada mantendo a viscosidade da pasta no nível certo, controlando as condições de secagem e observando a distribuição do tamanho das partículas refratária. Quando problemas acontecem, a análise da causa raiz e as ações corretivas garantem que as coisas continuem melhorando, em vez de apenas escolher as partes boas e jogar fora as ruins.
Principais aplicações industriais e indústrias atendidas
Fundição de precisãoé um processo de produção fundamental em muitos setores porque a confiabilidade das peças afeta a segurança, o desempenho e o custo dos negócios. Por ser tão flexível, o método pode ser usado para fabricar peças que vão desde ferramentas médicas muito pequenas, que pesam apenas alguns gramas, até grandes peças industriais, que pesam mais de 50 quilos.
Aplicações Aeroespaciais e de Defesa
Peças para motores de turbina são provavelmente as coisas mais difíceis para as quais a tecnologia de fundição de precisão é usada. Lâminas, palhetas e coberturas de estrutura devem ser capazes de suportar temperaturas próximas a 1100 graus, ao mesmo tempo em que possuem formatos de aerofólio precisos que fazem com que o avião use a menor quantidade de combustível possível. Superligas-à base de níquel, como Inconel 718 e ligas René, podem atender a essas necessidades rigorosas, e a fundição ainda é a única maneira prática de criar canais de resfriamento intrincados que são integrados em designs de lâminas. Fundições de alumínio e titânio são usadas para fazer suportes estruturais e carcaças para todos os tipos de aviões. Essas peças atendem aos padrões de resistência à fadiga que são importantes para a segurança do voo, ao mesmo tempo que atendem às metas de redução de peso. Nossos clientes da cadeia de suprimentos de aeronaves gostam da forma como a fundição de precisão combina várias peças fabricadas em um único componente fundido. Isto reduz o trabalho de montagem e elimina possíveis pontos de falha nas juntas.
Equipamentos Automotivos e Pesados
À medida que as montadoras tentam fabricar carros mais leves e potentes, cada vez mais peças de motores, como carcaças de turboalimentadores, escapamentos e caixas de transmissão, são fabricadas com fundição precisa. As peças de exaustão de aço inoxidável não enferrujam quando expostas aos resultados da combustão e permanecem estruturalmente sólidas após milhares de ciclos de calor entre a temperatura ambiente e 700 graus. Ao usar fundição de cera para fazer juntas de direção, peças de suspensão e pinças de freio, você pode fazer projetos que não são possíveis apenas com forjamento ou corte. Caminhos internos complexos para fluido hidráulico ou bolsões de redução de peso-são feitos durante o processo de fundição, portanto, não há necessidade de trabalho extra caro. Ainda é lucrativo fabricar entre 5.000 e 500.000 peças por ano, o que inclui veículos-de última geração e bases muito usadas.
Equipamentos Médicos e Farmacêuticos
Os instrumentos cirúrgicos precisam ser feitos de materiais seguros, que não enferrujem e tenham medidas exatas. Alguns tipos de aço inoxidável, como 316L e 17-4PH, são aprovados pelo FDA. A fundição de precisão é usada para fazer instrumentos cirúrgicos com formatos complexos. Cada vez mais implantes ortopédicos são feitos a partir de moldes de titânio, o que permite soluções personalizadas para cada paciente porque o material é biocompatível e o design é flexível. As partes das ferramentas utilizadas na fabricação de produtos farmacêuticos devem atender a rígidos padrões de higiene. Carcaças de bombas, corpos de válvulas e elementos de mistura fundidos têm superfícies lisas que não permitem o crescimento de bactérias e podem lidar com produtos químicos de limpeza agressivos e processos de esterilização a vapor. Cada lote de produção vem com aprovação de material e documentação de rastreamento que ajuda a atender aos padrões legais e de validação.
Setores Energéticos e Industriais
Ferramentas de fundo de poço, corpos de válvulas e peças de bombas usadas em equipamentos de perfuração de petróleo e gás são todos feitos de peças fundidas-de investimento. É importante que essas peças sejam capazes de suportar o desgaste causado por lamas abrasivas, corrosão causada por sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono e cargas mecânicas decorrentes de atividades de alta-pressão. Esses problemas podem ser resolvidos com aços inoxidáveis duplex e ligas de níquel, e a fundição de precisão é a única maneira realista de fabricar peças com caminhos de fluxo interno complexos que melhoram o desempenho hidráulico. Quando a eficiência hidráulica tem um efeito direto nos custos operacionais, os fabricantes de bombas industriais escolhem impulsores e volutas que foram fundidos com microfusão. Formatos precisos de lâminas e acabamentos superficiais lisos reduzem a turbulência e a cavitação, o que faz com que as peças durem mais e usem menos energia. Ajudamos clientes industriais em tudo, desde líquidos frios até metais em ebulição, o que mostra quão flexível é o processo em todas as temperaturas.
Fundição de precisão versus outros métodos de fundição: fazendo a escolha certa
Ao fazer escolhas de compra, é útil saber comofundição de precisãose compara a outras maneiras de fazer as coisas. Cada método tem seus próprios benefícios, e o melhor a ser utilizado depende do formato da peça, da quantidade de material necessária, da qualidade esperada e do volume de produção.
Fundição de investimento em comparação com fundição em areia
A fundição em areia é uma boa forma de fazer peças que pesem mais de 200 quilos ou que sejam feitas em pequenos lotes de menos de 50 peças, pois não requer ferramentas caras e pode fazer peças de tamanhos maiores. De acordo com a ISO 8062, os limites dimensionais geralmente estão entre CT10 e CT13, o que significa que é necessário abrir muito espaço para o corte. Os acabamentos superficiais geralmente têm um Ra de 12,5 a 25 micrômetros, o que significa que as áreas úteis precisam de trabalho extra. Fatores de complexidade de projeto tornam esses métodos ainda mais diferentes. A fundição em areia tem problemas com características de superfície fina, núcleos muito complicados e paredes com menos de 6 mm de espessura. Usando fundição de precisão, você pode criar paredes tão finas quanto 1,5 mm, caminhos internos intrincados e recursos de superfície como logotipos, números de peças e texturas úteis. Essa liberdade de design permite que as peças sejam agrupadas, o que reduz as etapas de montagem e possíveis pontos de falha.
Fundição sob pressão e alternativas de molde permanente
A fundição sob pressão é a melhor maneira de fabricar muitas peças de alumínio, zinco e magnésio. Pode produzir mais de 10.000 peças por ano com ótimo acabamento superficial e dimensões consistentes. Devido aos limites do material, ligas ferrosas e metais com ponto de{4}}alto ponto de fusão-não são permitidos. Isso significa que as composições de aço ou superligas não podem ser usadas em locais onde são necessárias resistência, resistência à temperatura ou proteção contra ferrugem. Os limites de formato das peças diferenciam ainda mais esses métodos. Para a remoção de peças, a fundição precisa de ângulos de saída, e os sistemas-de ação lateral só podem lidar com alguns cortes inferiores. Quando você usa fundição de precisão, não existem tais limites porque o revestimento cerâmico pode ser removido por liberação mecânica após o endurecimento da peça fundida. Peças com zero-paredes de rascunho, recursos de conicidade-reversa e rebaixos complexos não causam problemas extras durante a produção, além de problemas de projeto de molde.
Aquisição de fundição de precisão: Encontrando o fornecedor certo
Para encontrar bons fornecedores de peças fundidas, você precisa examinar cuidadosamente suas habilidades técnicas, métodos de controle de qualidade e perspectivas de formação de parceria. Os profissionais de compras têm de encontrar um equilíbrio entre a redução de custos, o cumprimento dos padrões de qualidade e a garantia de que a cadeia de abastecimento funciona bem.
Critérios de qualificação de fornecedores
A avaliação do conhecimento técnico inclui a capacidade de fornecer ajuda de engenharia. Os fornecedores que oferecem análise DFM durante a cotação ajudam a melhorar os projetos de moldabilidade, encontrando problemas com espessura da parede, núcleo ou entradas antes de se comprometerem com o ferramental. Essa forma de trabalhar em conjunto reduz o tempo de desenvolvimento e evita alterações dispendiosas no design após o lançamento do produto. Nossa equipe de engenharia na Welong usa AutoCAD, Pro{3}}Engineering e SolidWorks. Eles podem trabalhar com arquivos de diversas formas e oferecer conselhos sobre melhorias de projeto com base em seus 20 anos de experiência em fabricação.
Estratégias de Sourcing Geográfico
Fatores de comunicação e culturais afetam o funcionamento de um relacionamento. A compra direta de fontes chinesas pode ser difícil devido a diferenças de fuso horário, barreiras linguísticas e mudanças na forma como os negócios são feitos. Quando você trabalha com intermediários qualificados, esses problemas desaparecem porque a equipe especializada bilíngue torna mais fácil falar sobre engenharia, negociar negócios e resolver problemas de qualidade. Nossos 20-anos de história trabalhando com clientes na América do Norte e na Europa mostram que uma boa infraestrutura de comunicação é fundamental para relacionamentos de longo prazo que funcionem.
Jornada de fabricação personalizada
Welong acelera esse processo usando métodos testados-e-verdadeiros que foram aprimorados em centenas de projetos de clientes. Nossa pré-qualificação de fornecedores reduz atrasos nas revisões, e a presença de nossa equipe de controle de qualidade nas instalações de fabricação nos permite monitorar a produção em tempo real. Este sistema reduz o risco de compra e acelera o tempo necessário para colocar novas peças no mercado.
Conclusão
A tecnologia de microfusão fornece às peças cruciais as dimensões exatas, uma ampla variedade de materiais e a flexibilidade de design que as empresas modernas precisam. Os especialistas em compras podem fazer escolhas de compra inteligentes que equilibrem custo, qualidade e desempenho de entrega, conhecendo os fundamentos do processo, os diferentes materiais que podem ser usados e as necessidades da aplicação. Para obter bons resultados, você precisa escolher fornecedores qualificados com conhecimento técnico comprovado, sistemas de forte qualidade e ajuda de engenharia que trabalhe com você. À medida que as cadeias de abastecimento globais mudam, trabalhar com prestadores de serviços experientes pode ajudá-lo a obter acesso a competências de produção, ao mesmo tempo que reduz os riscos de comprar coisas, através da gestão de fornecedores e da garantia de que os padrões de qualidade são cumpridos.
Perguntas frequentes
Quais indústrias dependem mais fortemente da fundição de investimento?
Fundições de precisãosão usados principalmente nas indústrias aeroespacial e militar para fabricar peças de motores de turbina, suportes estruturais e equipamentos de controle de vôo a partir de superligas, titânio e alumínio. As aplicações na indústria automotiva incluem peças para motores, carcaças de transmissão e estruturas que precisam ter formatos complexos e tolerâncias estreitas. Os fabricantes de dispositivos médicos usam peças fundidas de aço inoxidável e titânio para fabricar ferramentas cirúrgicas e implantes que precisam ser biocompatíveis e precisos. As peças fundidas de investimento são usadas para fabricar equipamentos industriais como bombas, válvulas e ferramentas para tornar a energia mais eficiente e resistente à ferrugem.
Como a fundição de investimento atinge tolerâncias tão rígidas?
Vários controles de processo trabalhando juntos fornecem medições precisas. Ferramentas usinadas-de precisão produzem designs de cera que são sempre iguais, e parâmetros de injeção-controlados por temperatura mantêm as variações de padrão no mínimo. A composição da casca cerâmica e a forma como ela é aplicada afetam a forma como as dimensões mudam durante o aquecimento e a solidificação do metal. As temperaturas e taxas de resfriamento adequadas para a liga ajudam a manter a distorção térmica ao mínimo. As fundições modernas usam o controle estatístico do processo para ficar de olho em fatores importantes durante a produção. Dessa forma, eles podem manter tolerâncias entre CT5 e CT7, que é o que as normas ISO 8062 dizem que deveria acontecer, sem ter que fazer nenhum trabalho extra na maioria dos recursos.
Que fatores influenciam os prazos de entrega e os custos?
Tanto o custo das ferramentas quanto o custo de fabricação de uma única peça dependem da complexidade da peça. A fabricação de cascas leva mais tempo e produz menos quando há muitos recursos pequenos, paredes finas e perfuração complicada. A escolha do material afeta o custo das matérias-primas e as condições de fusão. Por exemplo, as superligas são mais caras que o alumínio ou o aço carbono. O número de peças fabricadas distribui o custo de amortização de ferramentas por muitas peças, e os custos por peça caem significativamente acima de 500 peças por ano. Padrões de qualidade, como testes mecânicos, exames não{6}}destrutivos e documentação de certificação, aumentam o custo base de fabricação em 10 a 30%, com base no nível de detalhe nas especificações.
Faça parceria com a Welong para suas necessidades de fabricação de fundição de precisão
A Welong é um fornecedor de fundição de precisão com certificação ISO 9001:2015 que trabalha com fabricantes de aeronaves, carros, dispositivos médicos e equipamentos industriais na América do Norte, na Europa e na região da Ásia-Pacífico há mais de 20 anos. Nossa gestão combinada da cadeia de suprimentos combina conhecimento técnico, qualificação de fornecedores, supervisão da produção e controle de qualidade sob um único ponto responsável. Isso elimina o incômodo e o risco de comprar diretamente da China.
Produzimos peças metálicas exclusivas a partir de seus esboços ou amostras, e nossa equipe de engenharia usa AutoCAD, Pro{1}}Engineering e SolidWorks para ajudar no projeto CAD. Não importa quantos protótipos você precisa ou quantos você precisa para produção, nossa rede de fornecedores pode conseguir os melhores preços sem diminuir os padrões de qualidade. Envie um e-mail para nossa equipe em info@welongpost.com para falar sobre suas necessidades de fundição de precisão e descobrir como nossos métodos testados-e-verdadeiros podem reduzir seu risco de fornecimento e, ao mesmo tempo, melhorar o custo e o desempenho de entrega de suas peças mais importantes.
Referências
1. Campbell, J. (2015). Manual Completo de Fundição: Processos de Fundição de Metal, Metalurgia, Técnicas e Design. Butterworth-Heinemann.
2. Blair, M. e Stevens, TL (2014). Manual de Fundições de Aço, 6ª Edição. ASM Internacional.
3. Beeley, PR e Smart, RF (2017). Fundição de Investimento: Teoria e Prática. Instituto de Materiais.
4. Jiang, W. e Fan, Z. (2018). Tecnologias avançadas de fundição para geometrias complexas. Revista de Ciência e Engenharia de Manufatura, Vol. 42, pp. 156-178.
5. ISO 8062-3:2007. Especificações Geométricas de Produto (GPS) - Tolerâncias Dimensionais e Geométricas para Peças Moldadas. Organização Internacional de Padronização.
6. Comitê Internacional do Manual ASM (2008). Manual ASM Volume 15: Fundição. Publicação Internacional ASM.
