A fundição de precisão (fundição por cera perdida) é um processo de fundição de alta precisão cujo custo é influenciado por diversos fatores. Os clientes enfrentam diferentes opções ao fabricar peças. A escolha do processo depende normalmente das capacidades de fabricação, da viabilidade do produto e do custo. Ao avaliar o custo da fundição de precisão, diferentes clientes podem enfrentar custos variáveis devido às suas necessidades específicas de fabricação (por exemplo, o número de peças necessárias). No entanto, vários fatores-chave de custo precisam ser considerados ao decidir sobre uma tecnologia de fabricação.

A seguir, analisam-se os principais fatores de custo sob as perspectivas de materiais, projeto, processo e equipamentos, e propõem-se orientações para a otimização de custos:

 

1. Seleção de materiais

O metal selecionado é um fator determinante de custo na fundição de precisão. Os materiais de base e as ligas variam em qualidade. Portanto, mesmo quando se utiliza o mesmo metal, uma liga de maior pureza será mais cara do que uma liga de menor pureza. Normalmente, os clientes precisam adquirir mais metal do que o realmente necessário para fundir as peças. Outros fatores que influenciam os custos incluem a escassez e a disponibilidade. Os metais difíceis de extrair e processar limitam sua oferta, aumentando assim os custos.

A seguir, apresentamos os custos específicos com materiais:

 

1.1 Materiais para modelos em cera

Tipos e preços:

Entre os materiais comumente utilizados para modelos em cera estão a cera à base de parafina e ácido esteárico (de baixo custo), materiais para modelos em cera de temperatura média (por exemplo, cera de polietileno, de alta precisão, mas 2 a 3 vezes mais cara) e materiais para modelos em cera de alta temperatura (por exemplo, materiais cerâmicos para modelos em cera, utilizados para estruturas complexas, de custo mais elevado).

Os materiais importados para modelos em cera de alto desempenho podem custar entre 1,5 e 2 vezes mais do que os materiais nacionais.

Taxa de perda: A reparação de modelos de cera e a reciclagem da cera resultam em uma perda de material de 5%-15%, sendo que as perdas são maiores no caso de peças fundidas de precisão complexas.

 

1.2 Materiais da carcaça

Materiais refratários:

Os materiais de revestimento (por exemplo, areia de zircônio e corindo) são de 3 a 5 vezes mais caros do que os materiais de base (por exemplo, areia de sílica). Aço de alta liga as peças fundidas exigem materiais especiais, como o óxido de ítrio, o que aumenta significativamente os custos.

Ligantes (por exemplo, vidro solúvel, sol de sílica): O sol de sílica apresenta alta resistência, mas é 4 a 6 vezes mais caro que o vidro solúvel e tem um tempo de secagem prolongado, o que afeta a eficiência.

Consumo de material: O consumo de material para moldes de camadas múltiplas (normalmente de 5 a 10 camadas) aumenta com o tamanho e a complexidade da peça fundida. Os custos com o material do molde para peças de grandes dimensões podem representar de 20% a 30% do custo total.

 

1.3 Materiais metálicos

Tipos de ligas:

Aço inoxidável e as ligas para altas temperaturas (como as ligas à base de níquel) são de 3 a 10 vezes mais caras do que o aço carbono comum, enquanto os metais preciosos (como as ligas de titânio e as ligas de cobalto-cromo) são ainda mais caros.

Perdas na fundição:

O rendimento da fundição na fundição de precisão é de aproximadamente 70%-85%, com perdas significativas no caso de ligas raras.

 

2. Complexidade do projeto

O projeto da peça é um fator crucial que influencia o custo da fundição de precisão por investimento. Projetos simples de peças, sem canais internos, orifícios ou outras características, ajudam a reduzir os custos para o cliente. No entanto, quando as geometrias das peças são mais complexas e exigem projetos de núcleos intricados, essas características exigem que o sistema de alimentação garanta que o metal fundido alcance todas as áreas necessárias para obter produtos de alta qualidade e sem defeitos. Essas etapas adicionais podem aumentar os custos de produção.

Componentes complexos e peças de grandes dimensões também podem exigir núcleos adicionais. Esses núcleos adicionais podem reforçar paredes já frágeis (como orifícios alongados ou ranhuras). Devido aos núcleos adicionais e ao design complexo, o processo de secagem pode demorar mais tempo, o que retarda a produção. Todos esses fatores aumentam os custos do projeto.

3. Processo de produção, tratamento térmico, acabamento de superfície e requisitos de ensaio

 

3.1. Desenvolvimento de moldes

Complexidade do molde:

A produção de peças únicas ou em pequenos lotes requer modelos de cera esculpidos à mão, que são de baixo custo, mas ineficientes; a produção em massa requer moldes de metal (por exemplo, moldes de alumínio, moldes de aço), com custos de desenvolvimento que variam de dezenas a centenas de milhares de yuans, representando 30% a 50% do custo inicial.

Vida útil do molde:

Os moldes de liga de alumínio podem produzir aproximadamente 500 a 1.000 peças, enquanto os moldes de aço podem produzir dezenas de milhares. As trocas frequentes de moldes aumentam os custos compartilhados.

 

3.2 Complexidade do processo

Fabricação de modelos em cera:

Peças fundidas complexas (por exemplo, pás de aeronaves e impulsores de turbinas) exigem modelos em cera com vários módulos. A montagem manual é demorada, representando 15%-25% dos custos de mão de obra.

Preparação do material da carcaça:

Os materiais de revestimento à base de sol de sílica exigem múltiplas camadas de revestimento e ciclos de secagem (cada camada requer de 12 a 24 horas de secagem), com um ciclo total de 5 a 7 dias. Esse processo consome muita energia (por exemplo, exige uma oficina com temperatura e umidade constantes) e os custos de mão de obra também são elevados.

Desceragem e queima:

A desparafinagem a vapor consome aproximadamente 500-800 kJ por quilograma de cera, enquanto os fornos elétricos podem atingir centenas de quilowatts de potência, com os custos de energia representando cerca de 101% a 151%.

 

3.3 Pós-processamento

Jateamento e tratamento de superfícies:

Os processos de limpeza com jato de água de alta pressão e jato de areia aumentam o tempo de processamento; peças de precisão exigem polimento químico ou polimento eletrolítico, o que acarreta altos custos com materiais e equipamentos.

Custos de inspeção:

Os custos com ensaios não destrutivos (END), como ensaios por penetração, inspeção por raios X e máquinas de medição por coordenadas (CMM), representam normalmente entre 51% e 101% do custo total, sendo ainda mais elevados em setores de alta exigência, como o aeroespacial.

Cada fabricante possui seus próprios processos e tecnologias de fabricação para atender às suas necessidades operacionais e de serviços. Esses preços variam de acordo com suas capacidades. Eles também podem oferecer determinadas tecnologias para ajudar os clientes a criar soluções econômicas.

Serviços de prototipagem rápida, tratamento térmico, tratamentos de superfície e diversos requisitos de teste aumentam os custos das peças. Esses serviços opcionais podem melhorar a qualidade das peças e garantir que elas atendam aos requisitos da aplicação. Muitos clientes optam por esses serviços de tratamento de superfície porque sabem que o retorno a longo prazo do investimento inicial vale a pena.

Ningbo Suijin Machinery Technology Co., Ltd. é especializada na produção de diversas peças fundidas de precisão e peças usinadas, incluindo aço carbono, aço-liga e aço inoxidável, e pode realizar o processamento de materiais compósitos de acordo com os desenhos.