Processo de microfusão

Fabricação dos hélices através do processo de microfusão. 

A partir do seculo XIX as embarcações começaram a utilizar os hélices como meios de propulsão, os hélices modernos para época utilizavam o princípio do parafuso de Arquimedes, que conforme a direção do seu movimento rotativo puxa ou expulsa a água fazendo com que as embarcações se movimentem para frente ou para trás. O desenvolvimento do moderno hélices deve-se a Smith e Ericsson, que obtiveram a patente para propulsores em parafuso, a ultima etapa para uma hélice propulsor moderno foi obra de George Rennie, com a forma cônica patenteada, em 1840.
Nesta pesquisa será apresentada as técnicas de fabricação do parafuso propulsor através da microfusão conhecida internacionalmente como Investment Casting ou também por precision Casting, no Brasil este processo é conhecido como “cera perdida”. Esta técnica é capaz de reproduzir peças com tolerâncias muito próximas das originais, assim possibilitando a reprodução de muitos detalhes, por exemplo na produção de joias e equipamentos de alta performance que exigem excelente acabamento superficial.
O material utilizado nesta pesquisa foi o aço inoxidável, composto de uma liga de aço comum acrescentado de uma camada composta por quantidades variáveis de cromo, níquel e outros componentes químicos. Está técnica possui o nome de camada passiva e ela é responsável pela principal característica deste material a resistência a corrosão.

     Os passos para fabricação do hélice se inicia pela injeção da cera, injeta-se cera sintética, cera semi sintética ou cera de abelha, em uma matriz de aço ou alumínio. As cavidades desta matriz, deve ter uma precisão dimensional e um ótimo acabamento, pois a cera irá copiar fielmente os detalhes da matriz tanto nas dimensões como no formato.
    Após a injeção das peças de cera, monta-se uma árvore comunicando vários moldes.

Em um canal principal formado em cera, onde em uma de suas pontas fica acoplado um funil cerâmico, por onde entrará o metal liquido, e em seu corpo serão coladas as peças fabricadas em cera, deixando-se espaços equidistantes entre as peças formando assim uma árvore. Após todas as peças serem coladas no canal, deve-se deixar todo o conjunto parado para que haja estabilização térmica entre as peças, assim todas as tensões originarias da colagem das peças no canal serão minimizadas.

Na sequência temos o revestimento cerâmico, com a árvore em cera estabilizada na temperatura ambiente (isto depende muito de processo para processo, controle térmico ambiental e umidade existente no local da produção, tipo de cera, peso e tamanho da peças). desengraxa-se a superfície das peças procurando eliminar qualquer vestígio de oleosidade que eventualmente possa existir. Normalmente é utilizado álcool para isso, após a secagem deste álcool a árvore e mergulhada em um banho cerâmico fino que está em agitação constante.

O objetivo deste processo e revestir toda a árvore de cera com esta pasta refrataria, e na sequência, recobre-se tudo com partículas finas de zirconita, que também é um material cerâmico, seco e solido, o recobrimento por zirconita é através de um chuveiro de areia. Todo o conjunto deve secar e novamente e se repete o processo, isso é feito para deixar as paredes do molde mais grossas e assim proporcionar maior estabilidade. Após a secagem da última camada de material refratário fino, inicia-se uma sequência de banhos com outras pastas, todas com viscosidade diferentes da primeira e com material refratário mais grosseiro, até que este conjunto se torne sólido o suficiente para suportar a pressão estática do metal que será vazado em seu interior.

Após o revestimento cerâmico temos a deceragem, coloca-se com a estrutura seca e estabilizada, de ponta cabeça em uma autoclave, que por pressão e temperatura controladas, irão fazer com que a cera derreta e escoe de dentro para fora da árvore cerâmica, escorrendo pela borda onde inicialmente havia sido colocado um funil cerâmico.

A cera que sai do molde cerâmico pode ser reciclada e pode ser utilizado para fazer novas peças ou novos canais de alimentação e ataque. logo após a remoção da cera o molde cerâmico será lavado e todo o vestígio da cera será removido, novamente a árvore devera secar em temperatura ambiente.

Agora com o molde seco e sem nem um resquício de cera em seu interior incia a etapa de calcinação, neste processo de microfusão a estrutura e levada em um forno de fusão com temperatura aproximada de 1050 graus Celsius, isso dependerá do metal a ser trabalhado e da consistência do cacho cerâmico. A estrutura tomará uma coloração laranja forte, estará na temperatura adequada para receber o metal liquido em seu interior, servindo de molde para o mesmo.

Processo de fusão ou fundição, nesta etapa de fabricação não existe diferença de uma fundição convencional, com a liga metálica constituída, pronto para ser vazada o material liquido será despejado dentro do molde calcinado. A temperatura de vazamento, bem como, tempo de vazamento dependera de cada metal e suas respectivas ligas.

Após o tempo de resfriamento o molde será encaminhado para desmoldagem, nesta etapa o molde cerâmico preenchido com o metal desejado, será vibrado em um martelo pneumático para a retirada da casca cerâmica. O metal ficará disponível para ser trabalhado mecanicamente no processo seguinte.

Concluído o processo de remoção da camada cerâmica se inicia o corte e remoção do canal de ataque, utilizando disco de corte ou serra automática. Agora a peça e liberada para o processo de jateamento, nesta etapa jateia-se a peça com abrasivo metálico, não metálico ou cones polidores para a retirada de qualquer refratário que tenha ficado aderido a superfície do metal.

Concluído o jateamento o hélice é encaminhado para o acabamento com o rebolo ou lixa circular removendo qualquer tipo de rebarba que tenha aparecido no decorrer do processo. Finalizando este acabamento todas as hélices são revisadas por um laser para verificar se atendem aos requisitos desejados. Concluída a análise todos os hélices ficam disponíveis para ser comercializadas.

Desta forma pode se concluir que os hélices são responsáveis por transformar toda a energia gerada pelos motores em força para impulsionar o movimento, por este motivo estão para as embarcações, como as rodas estão para os automóveis. Eles influenciam tanto na aceleração quanto no consumo, manobras e principalmente na velocidade de deslocamento.

O processo de fundição consiste na fabricação de uma peça originariamente preparada em cera, que é revestida com material cerâmico, formando um molde que após aquecimento é retirada da cera, fica um molde oco para o preenchimento do metal líquido. Após a sua solidificação, este metal, é retirado do molde, lixado e finalmente inspecionado para verificar se esta de acordo com as especificações. Este mesmo processo de microfusão é utilizado para a produção de joias e peças de alta complexidade, este processo de fundição pode ser classificado pelos seguintes passos, injeção dos moldes de cera, montagem do cacho, formação da casca, remoção dos modelos em cera, vazamento, desmoldagem, acabamento e produto final.

 Trabalho realizado pelos alunos: Jhonhatan Willian, Lucas Eduardo de Oliveira, Matheus de Oliveira, William Zanella de Oliveira.