MICROFUSO / FUNDIO POR CERA PERDIDAApresentao

Microfuso um processo de fundio que consiste na reproduo de uma pea originariamente em cera, que recoberta com material cermico, formando um molde que aps a retirada da cera, fica oco e serve como base para o preenchimento do metal lquido, aps a sua solifidio, este metal, que agora uma pea metlica, retirado do restante do molde cermico, lixado e finalmente inspecionado para verificar se est de acordo com especificaes do cliente. Internacionalmente (ISO),a Microfuso conhecida comoInvestment Casting, ou tambm por, Precision Casting e, no Brasil,como "Cera Perdida".

Histria

Sua origem milenar.J est comprovada a fundio de metais, pelo mtodo de microfuso, pelos egpcios a aproximadamente 4.000 anos A.C. Artefatos e esculturas microfundidas foram encontrados na regio Mesopotmica, Grcia e no continente americano, principalmente na poca pr-colobiana, onde as civilizaes Mayas, Aztecas e Incas, j possuiam jias, esttuas e artefatos diversos em metal feitos pelo processo de microfuso (cera perdida ou investment casting).

Aps muitos sculos de decadncia e estagnao tecnolgica, recentemente esta tcnica produtiva voltou a ser utilizada para produo de peas onde a necessidade de muito detalhamento, aprimoramento dimensional e reproduo de finos detalhes, se fazemnecessrios.

No perodo da Segunda Grande Guerra Mundial, os alemes utilizaram-se deste processo, de forma macia, na fabricao de peas para armamentos, pois a preciso dimensional obtida pelo processo de microfuso muito superior a fundio convencional, proporcionando uma reduo de metal base e diminuindo custos operacionais quando o metal de trabalho possui elevado preo de mercado, tal como o ouro e a prata, por exemplo.

Hoje em dia utiliza-se muito o processo de microfuso para a produo de jias finas, com detalhes cada vez mais apurados, obras de arte nos mais variados materiais que sejam ocas, sem falar claro, que esta tcnica agora aperfeioada, proporciona a produo de peas feitas em ligas metlicas especiais, ligas muito resistentes a oxidao, caras e de difcil fabricao por outros mtodos que no seja pelo processo de microfuso (cera perdida). Tudo isso devido a sua capacidade de reproduzir peas com tolerncias dimensionais centesimais, melhorando sensivelmente a reproduo de detalhes, sem a necessidade, muitas vezes, de usinagem posterior.

Engana-se quem pensa que este processo produtivo, por ser to antigo, no possui mais espao no atual mercado metal-mecnico, ou artstico, esta totalmente equivocado. As tcnicas atuais produtivas utilizadas na microfuso, contam com equipamentos e robs de ltima gerao no controle do processo. A microfuso abrange, alm da tecnologia da fundio convencional de metais, tecnologia em ceras, plsticos, cermica, viscosidades, controle de temperatura do metal, controle de temperatura ambiental e controle dimensional apurado das peas microfundidas. Existem peas que somente pelo processo de microfuso podem ser fabricadas, principalmente aquelas que exigemexcelente acabamento superficial do fundido.

Processo Produtivo

O processo produtivo de microfuso bastante complexo e sofre melhorias tcnicas e de automatizao periodicamente, sempre com o objetivo de reduzir custos operacionais e minizar tempos produtivos. Conhea as etapas do processo:

0 - Injeo de Cera

Nesta etapa do processo de microfuso, injeta-se cera sinttica, cera semi-sinttica (mesclada) ou cera de abelha com breu, em uma matriz de ao ou alumnio, normalmente da liga ABNT 6262, devido a sua excelente usinabilidade, resistncia mecnica e dureza, mas tambm esta matriz pode ser feita de ao ferramenta, no caso de produes em grande srie ou trofus institucionais por exemplo.Eu uso formas de silicone ou ento de gesso (tacel), e fao a fundio manual da cera dentro das matrizes.

As cavidades desta matriz, no caso de haver mais de uma, devem ter uma preciso dimensional e acabamentos extremos, pois a cera (independente do tipo) ir copiar fielmente a parte esculpida na matriz, exatamente como no processo de injeo de plstico.

Procura-se refrigerar esta matriz, com gua gelada ou qualquer outro tipo de fluido de refrigerao, faz-se isso porque a matriz deverefrigerada ao receber a cera lquida quando da injeo, para que se tenha uma imediata solidificao superficial da pea em cera e com isso poder garantir uma maior preciso dimensional da pea, que agora est em cera. Esta cera lquida, muito prximo de seu ponto de fuso e sem bolhas para no gerar imperfeies.

As ceras sintticas, normalmenteimportadas, possuem estabilizadores dimensionais para reduzir a influncia da contrao da pea,quando da sua solidificao. Procura-se usar as ceras semi-sintticas, ou mescladas, nos canais de alimentao e ataque, ou seja, por onde o metal lquido entra no molde cermico para formar a pea, pois elas so mais sucetveis a variaes trmicas, e hoje, quase no se usa mais cera de abelha, devido ao elevado custo e disponibilidade.

1 - Montagem da rvore em cera

Nesta etapa do processo de microfuso, aps a injeo das peasem cera, como mencionado anteriormente, monta-se uma rvore de cera, possui este nome porque o formato muito semelhante a uma rvore.

Em um canal principal de cera, que nada mais que uma pea cilndrica slida,onde em uma de suas pontas fica acoplado um funilcermico, por onde entrar o metal, e em seu corpo sero coladas as peas injetadas decera, uma a uma, deixando-se espaos equidistantes entre as peas, formando assim uma rvore.

Aps todas as peas em cera serem coladas no canal, que tambm de cera, deve-se deixar todo oconjunto parado para que hajaestabilizao trmica entre as peas, com isso,todas as tenses originrias da colagem das peas no canal de cera sero minimizadas.O tempo para que esta estabilizao seja eficaz no deve ser inferior a uma hora e as peas devem ficar em uma sala climatizada.Chama-se esta sala de sala de banhos cermicos, onde a temperatura e a umidade devem ser monitoradas e controladas periodicamente, devendo haver o mnimo de variao destes parmetros de controle. Isto depende muito de processo para processo, controle trmico ambiental e umidade existente no local da produo, tipo de cera, peso e tamanho da pea, pois todos estes parmetros ou variveis so suficientes para deformar a pea em cera e prejudicar a pea final em ao.

2 - Revestimento cermico

Nesta etapa do processo de microfuso, j com a rvore em cera estabilizada ambientalmente, desengraxa-se a superfcie das peas procurando-se eliminar qualquer vestgio de oleosidade que eventualmente possa existir. Normalmente mergulha-se a rvore em lcoolpara isso.Aps a secagem deste alcool a rvore, em cera, mergulhadaem um banho cermico fino que est em agitao constante, este banho pode ser de mulita, por exemplo, e possui umaviscosidade muito bem controlada. Procura-serevestir toda a rvore de cera com esta lama refratria, ena sequncia, recobre-se tudo com areia fina de zirconita, que tambm um material cermico, s que seco e slido, a forma de recobrimento destazirconita chuveiro de areia.

Deixa-se todo o conjunto, que agora de chama de caixo, secar e repete-se o processo novamente, isso feito para engrossar o caixo e proporcionarmaior estabilidade,sendo que deve-se adotarintervalos de tempo de aproximadamente uma hora entre os banhos, ou seja, entre cadabanho, at trs ou quatro banhos, dependendo da complexidade e tamanho da pea.

Aps a secagem da ltima camada dematerial refratrio fino, inicia-se uma sequncia de banhos com outra lama, com viscosidade diferente da primeira, e com um material refratrio mais grosseiro chamado de chamote, at que este conjunto fique slido o suficiente para suportar a presso metalosttica do metal que ser vazado em seu interior. Deve-serepetir esta etapa do processe quantas vezes forem necessrias. Aps todo o caixo secar,mergulha-se o conjunto inteiro em um ltimo banho de recobrimento e acabamento final. Este caixo cermico, com todas as peas de cera em seu interior, dever ficar estabilizando termicamente esecando por mais algumas horas.Os banhos refratrios possuem como ligantes lquidos, para formar a lama, normalmente dois tipos de material, sendo um o silicato de etila que feito com base em alcool, e o outro,aslica coloidal que feita com base em gua. A vantagem de utilizar o silicato de etila, se comparado com a slica coloidal, de que o primeiro exige um menor tempo de secagem, cura,entre um banho e outro reduzindo o tempo total do processo. A desvantagem que ao secar, o lcool do silicato de etila,evapora e emitegases que deixamo ambiente de trabalho com um cheiromuito desagradvele forte de lcool no ar, sem falar que aumenta o risco de incndio do local. J a slica coloidal evapora mais lentamente, masno elimina odores indesejveis tornando o processoe o ambiente limpo e seguro.Para fins de economia, sem perda de qualidade eu costumo utilizar uma mistura refratria feita por mim mesmo que consiste em gesso+areia verde de fundio+gua+fiberglass. A queima deste material se d em um forno feito de tijolos de cermica com revestimento de argila com areia, sendo que o tempo de queima depende da quantidade de blocos e do tamanho destes. A temperatura mxima de queima e de 800 C e o tempo mdio de 6 48 horas.

3 - Deceragem

Nesta etapa do processo de microfuso, coloca-se o caixo agora seco e estabilizado, de ponta cabea em uma autoclave, que por presso e temperatura controladas, iro fazer com que a cera derreta e escoede dentro para fora do caixo cermico, escorrendo pela borda onde inicialmente havia sido colocado um funil cermico.

Logo aps a autoclavagem, o caixo cermico sair mido, sem acera em seu interior, e dever novamente secar. O perodo de secagem depender do processo adotado e do tamanho do conjunto.

A cera que sai do caixo cermico pode ser reciclada, filtrando-se para retira as impurezas ea gua residual, pois a mesma poder ser utilizada para fazer novas peas e/ou novos canais de alimentao e ataque.

Outra possibilidade que o caixo entre em um forno mufla de aquecimento e derreta a cera, sempre de ponta cabea, por calor todo o conjunto esquenta e faz comque a ceraaquea, queime ouescorra pelo funil cermico. Este segundo processo de desceragem no muito econmico, pois reduz sensivelmente a reutilizao da cera, polui o meio ambiente e deixa resduos de cinza dentro do caixo cermico que, por sua vez, podem gerar defeitos na pea final de metal, aumentando o refugo total do processo e respectivamente seus custos operacionais.

4 -Calcinao

Nesta etapa do processo de microfuso, o caixo cermico, agora seco e sem nenhum resqucio de cera em seu interior, dever ser calcinado em um forno mufla, a aproximadamente 1000/1050 Celsius (isso depender do metal a ser fundido e da consistncia do caixo cermico, este exemplo normalmente usado para aos).Este caixo tomar uma colorao alaranjada forte, estar aquecido e pronto para receber o metal lquido fundido em seu interior, servindo de molde para o mesmo.

5 -Fuso ou Fundio

Nesta etapa do processo de microfuso, no existe diferena de uma fundio convencional, pois existir metal lquido dentro de um forno de fuso, j com a sua liga metlica constituda, pronto para ser vazado no caixo cermico calcinado, completando a fundio do metal.

Temperaturas de vazamento, bem como, tempos de vazamento e insero ou no de ps exotrmicos para melhor alimentar as peas, depender de cada metal, sua respectiva liga e o processo adequado.

Existem mtodos mais avanados ou alterntivos, onde o caixo cermico, por ser poroso, pode ser colocado de ponta cabea, em um sistema a vcuo e sobre-posto ao forno de fuso. O vcuo aplicado ao sistema e o metal sugado para o seu interior, pelo canal de alimentao, e para a pea pelo canal de ataque. Logo que o cacho e apea sejam preenchidas, o vcuo desligado e o metal que ainda est lquido, flui novamente, agora no sentido contrrio e caidentro do forno. Este sistema proporciona controle atmosfrico, reduo de impurezas metalrgicas e um menor consumo de metal no sistema, reduzindo o consumo de energia e aumentando a produo por fornada, dentre outros tantos benefcios. O mtodo que eu utilizo o de macharia interna cera, o que reduz drasticamente os custos com equipamentos, e eu posso garantir que a qualidade dos fundido exelente.

6 -Desmoldagem

Nesta etapa do processo de microfuso, o caixo cermico agora preenchido com o metal desejado, ser vibrado em um martelo pneumtico para a retirada da casca cermica. Aconselha-se a fazer esta operao com o conjunto metlico frio (a temperatura ambiente). O metal ficar disponvel evisvel para ser trabalhado mecnicamente no processo seguinte. Tambm pode-se aplicar potentes jatos de gua para realizar esta operao. A casca cermica descartada e reciclada e o caixo, que agora de metal, segue adiante no processo produtivo.

7 -Corte e remoo dos canais

Nesta etapa do processo de microfuso, corta-se o canal de ataque, ao mximo possvel e liber-se a pea para posterior acabamento. Ou tambm, pode-se jatear todo o conjunto para posterior corte. Normalmente este corte feito com disco de corte ou serra automtica. Dependendo da montagem do caixo tambm possvel utilizar dispositivos de quebra de canal manual para facilitar a operao, normalmente se faz isso em peas pequenas onde o manuseio mais fcil.

8 -Jateamento

Nesta etapa do processo de microfuso, jateia-se as peas para a retirada de qualquer refratrio que tenha ficado aderido a superfcie do metal, tomando-se o cuidado para no danificar as peas. Este jato pode ser de granalha, areia ou esfera de vidro, dependendo do acabamento desejado, mas eu aconselho que seja com jato dgua, para evitar danos a escultura.

9-Acabamento

Nesta etapa do processo de microfuso, retira-se com rebolo ou lixa circular, o restante do canal de ataque e os canais de suspiro que ficaram na pea final, deixando a superfcie livre e limpa, tambm se necessrio, retira-se qualquer tipo de rebarba que tenha aparecido no decorrer do processo.

10 -Endireitamento, usinagem e inspeo final

Nesta etapa do processo de microfuso, quando as peas apresentam algum tipo de particularidade e exigncia especial do cliente, pode-se adicionar etapas complementares ao processo produtivo, no intuito de terminar a pea microfundida.

O endireitamente em prensa de estampagem um exemplo. Pode ser feito para peas muito delgadas. Ausinagem a vezes faz-se necessrio, um bom exemplo disso so as roscas que eventualmente a pea pode exigir. Ainspeo final a ltima estapa e sempre um requisito de qualidade indispensvel para o sistema produtivo. Deve-se inspecionar todas as partes da pea, desde de seu visual, preenchimento, acabamento superficial, dimensional e caractersticas metal-mec6anicas, tais como,dureza e resistncia, alm disso, possveis defeitos superficiais, sem falar na liga metlica, claro.

As peas microfundidas podem ter apenas alguns milmetros, centmetros ou at metros de comprimento, possuir algumas gramas ou at algumas toneladas, com uma excelente qualidade superficial e dentro das mais exigentes tolerncias dimensionais. um processo muito bonito, complexo e consideravelmente caro, pois envolve diversas tecnologias e diferentes materiais para o seu desenvolvimento.

11 - Concluso

A microfuso ou fundio de preciso pelo mtodo da cera perdida, aumenta a liberdade de configurao construtiva e de criao artstica de maneira extraordinria. Atravs dela podem ser produzidas peas de forma complexa, com espessuras de paredes reduzidas, alta qualidade superficial e tolerncias dimensionais estreitas. Alm disso, esse processo juntamente com a multiplicidade de tipos de ligas, permite o surgimento de novas solues econmicas para o desenvolvimento dos mais diferentes tipos de peas.