Fundição centrífuga: Tecnologia de cera perdida à infiltração, uma alternativa para fundição injetada para pequenas escalas

A fundição centrífuga é uma técnica fiável para a produção de tubos, graças à viabilidade e aos menores requisitos tecnológicos [A. Roey e S. Vasseur 1988]. O eixo de rotação pode ser horizontal ou vertical. A primeira metodologia aplica-se à produção de grandes séries e componentes maciços de eixos assimétricos; já o segundo tipo é ideal para pequenas séries de produção e peças pequenas. A fundição centrífuga também é eficaz para produzir materiais classificados funcionalmente, proporcionando um gradiente de segunda fase disperso pela seção fundida, dependendo da sua densidade, melhorando as propriedades tribológicas; os produtos são geralmente de forma cilíndrica [A.D. Pradeep e T. Rameshkumar 2021]. O preenchimento e a solidificação ocorrem sob a influência da força centrífuga. Condições de processamento,como velocidade de rotação e temperatura do molde, influenciam a evolução microestrutura no molde [S. Mohapatra et al, 2020].

A integração da fundição por cera perdida, como uma produção quase em forma de rede, com fundição centrífuga vertical, tem proporcionado facilidades para a produção de geometrias semi, bastante complexas em diferentes materiais, como Ti-based, Cobased, e Aloys, etc. Esta combinação destaca-se pela replicação de detalhes não possíveis de serem fabricados por técnicas convencionais como a fundição por gravidade, resultando em menos porosidades de retração e mudanças macroestruturais [Li Yang et al, 2015]. No entanto, as condições de processamento, principalmente a temperatura do molde, afetam a eficiência de preenchimento da casca cerâmica durante a centrífuga vertical [Li Jun-Tao et al, 2002].

Alguns investigadores produziram válvulas de escape de TiAl sem defeitos, otimizando o projeto da moldagem, temperatura de vazamento, temperatura do molde e velocidade de rotação [P.X. Fu et al, 2007]. Outros destacaram que o projeto do molde afeta as propriedades da liga AA6082 fundida centrífuga [E Trejo et al, 2011].

Além disso, a fundição por inversão centrífuga parece ter vantagens em comparação com a fundição seletiva a laser ou a fusão por feixe de elétrones. Estas tecnologias 3D desafiam as propriedades anisotrópicas e a tensão térmica. Alguns investigadores produziram com sucesso uma estrutura Al de parede fina, de 0,5 mm de espessura; entretanto, a composição do material influencia a produção causada por propriedades físicas como tensão superficial e densidade [J. Mun et al, 2016]. Outros produziram turboalimentadores de TiAl que estavam de acordo com estudos de modelagem numérica [J. B. Parka et al, 2017]. Alguns autores confirmaram a viabilidade de baixas velocidades de rotação, 45 a 65 rpm, para fundição centrífuga de geometrias semi-complexas usando uma liga de titânio [B.T. Prayoga, 2018]. Entretanto, parece que a geometria pretendida afeta a produção, essencialmente no que diz respeito a espessura e curvas, uma vez que o preenchimento ocorre em poucos segundos [Li Yang et al, 2015; J.B. Parka et al, 2017].

O INEGI tem ao dispor uma máquina de fundição centrífuga, a NEUTRODYN EASYTI Manfredi (ilustrada na Figura 1), através de uma máquina de fundição por indução dentária em laboratório. A aplicação da fundição por indução centrífuga foi bem sucedida na produção de micro componentes de uma liga CoCrMo; no entanto, o desafio foi o desenho do sistema de revestimento; além disso, a composição do molde cerâmico influenciou a rugosidade superficial dos espécimes fundidos, por exemplo, a aplicação de um revestimento de zircónia proporcionou uma melhor qualidade superficial [Ana Catarina Ferreira da Silva 2011]. Esta metodologia de fundição foi recentemente aplicada para fins de infiltração na produção de estruturas híbridas. Uma pastilha metálica impressa em 3D (como visto nas Figuras 2 e 3, produzida pelo equipamento Metal X Markforged) foi infiltrada com uma liga de alumínio. A pastilha foi localizada na cavidade de um molde cerâmico (Figura 4) colocada na montagem da máquina de fundição centrífuga (Figura 5). Como demonstrado na Figura 6, uma estrutura cilíndrica híbrida sólida fundida com sucesso, as secções transversais da peça fundida confirmam uma infiltração completa (como ilustrado na Figura 7). Esta aplicação superou os desafios da infiltração mal-sucedida realizada por fundição por gravidade ou técnica de fundição em areia a baixa pressão.