O que é fundição de titânio?

A fundição de titânio é ideal para indústrias que exigem alta resistência, resistência à corrosão e materiais leves. É o processo ideal para a produção de peças complexas e de precisão.

Graças ao seu alto ponto de fusão, excelente relação resistência-peso e excelente biocompatibilidade, o titânio é amplamente utilizado em aplicações aeroespaciais, médicas e industriais avançadas.

O que é fundição de titânio?

A fundição de titânio é um processo de precisão feito sob medida para peças complexas de titânio. Ele usa uma técnica de "replicação de padrão de cera + moldagem de concha de cerâmica + vazamento a vácuo" para produzir componentes de titânio com alta resistência, baixo peso e excelente precisão dimensional.

Como o titânio reage facilmente com o ar e a cerâmica em altas temperaturas, esse processo requer materiais cerâmicos especiais, como zircônia, e deve ser realizado em condições de vácuo ou gás inerte. Isso garante que as peças finais mantenham sua pureza e integridade mecânica.

Simplificando, é como criar um molde de cerâmica personalizado para uma peça de titânio e, em seguida, despejar titânio fundido para moldar e solidificar. Esse método captura todos os detalhes, tornando-o ideal para peças complexas que são difíceis de usinar.

Vantagens das peças fundidas de titânio

Geometrias complexas possibilitadas

A fundição de precisão permite formas altamente complexas, como aerofólios de parede fina, estruturas de favo de mel e peças otimizadas para topologia.

Excelente acabamento superficial

O invólucro cerâmico oferece rugosidade superficial fundida de até 16 μin (0,4 μm), reduzindo a necessidade de polimento e usinagem secundária.

Redução significativa na usinagem

As fundições quase em forma de rede minimizam a tolerância de material ao nível milimétrico, reduzindo o tempo e o custo de usinagem em 60 a 80%.

Supera a fragilidade do material

A estrutura de grão fino melhora a ductilidade e a tenacidade. Com o tratamento pós-térmico, as peças fundidas podem igualar ou até exceder o desempenho da peça forjada.

Menor custo total da peça

Embora o custo unitário de fundição seja maior, a economia com alta utilização de material, pós-processamento mínimo e nenhum conjunto de soldagem o tornam mais econômico em geral.

Prazos de entrega mais rápidos

Do projeto à peça acabada, a produção normalmente leva apenas 2 a 4 semanas - muito mais rápido do que forjar ou soldar - permitindo um retorno rápido para projetos urgentes.

Como é feita a fundição de titânio?

Criação de moldes

A cera derretida é injetada em um molde de aço para formar um padrão de cera preciso que corresponda à peça final de titânio.

Esses padrões de cera podem ser sólidos ou incluir núcleos de cera para peças fundidas ocas.

Montagem de cera

Vários padrões de cera são anexados a um jito central, criando um aglomerado semelhante a uma árvore que permite a fundição de várias peças ao mesmo tempo.

Construção de concha de cerâmica

A árvore de cera é repetidamente mergulhada em pasta de cerâmica e revestida com areia para formar uma forte concha de cerâmica.

Os métodos modernos geralmente usam um invólucro de três camadas para maior resistência.

Desparafinação

Uma vez que a casca está completa, a cera é derretida e drenada usando vapor de alta pressão ou aquecimento instantâneo, deixando uma cavidade oca limpa.

Disparo de projéteis

O invólucro de cerâmica é queimado a 1600–1800°F (cerca de 870–980°C) para queimar resíduos e fortalecer o molde, preparando-o para a fundição.

Vazamento de metal

A liga de titânio fundido é derramada no invólucro pré-aquecido sob vácuo ou condições centrífugas para garantir o enchimento total da cavidade.

Remoção e limpeza de cascas

Depois que o metal solidifica, o invólucro cerâmico é removido usando água de alta pressão, vibração ou métodos químicos para expor a fundição de titânio.

Acabamento

As etapas finais incluem remoção de jitos

Quais indústrias se beneficiam da fundição de titânio?

Com sua alta resistência, peso leve, resistência à corrosão e adequação para formas complexas, a fundição de titânio é amplamente utilizada em indústrias avançadas.

É especialmente ideal para setores que exigem desempenho excepcional do material, tolerâncias estruturais rígidas e alta flexibilidade de design.

Aeroespaço

A liga de titânio é indispensável na fabricação aeroespacial. Sua resistência a altas temperaturas e propriedades leves o tornam ideal para ambientes de alta velocidade, alta carga e alto calor.

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• Pás de turbina e impulsores de compressores.
• Suportes do motor, naceles e carcaças.
• Componentes do trem de pouso e peças do sistema hidráulico.
• Quadros estruturais e elementos de controle aerodinâmico.
• Peças estruturais de drones, mísseis e satélites.

Indústria médica

O titânio oferece excelente biocompatibilidade e desempenho mecânico. A fundição de precisão permite a modelagem quase final, tornando os implantes e instrumentos mais precisos e eficientes.

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• Implantes ortopédicos (articulações do quadril, joelhos, fixadores da coluna vertebral).
• Implantes dentários e bases de próteses dentárias.
• Ferramentas cirúrgicas, serras ósseas e stents.
• Invólucros, componentes e peças de dispositivos médicos com baixo teor magnético.
• Próteses e equipamentos de reabilitação personalizados.

Equipamento marítimo e químico

O titânio oferece resistência excepcional à névoa salina e à corrosão química, tornando-o um material ideal para ambientes marítimos e industriais agressivos.

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• Trocadores de calor de água do mar, eixos de hélice e dispositivos de monitoramento.
• Componentes de exploração de petróleo e mapeamento sísmico.
• Bombas, válvulas, conexões, trocadores de calor e vasos de reatores.
• Equipamento para manuseio de meios corrosivos como cloretos, ácido sulfúrico e ácido fosfórico.

Indústria automotiva

Com o impulso para alto desempenho e design leve, as peças fundidas de titânio são amplamente utilizadas em corridas, veículos elétricos e sistemas de motores premium.

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• Impulsores do turbocompressor.
• Componentes de suspensão e transmissão.
• Mecanismos de válvulas e peças de escape.

Bens de consumo e aplicações de ponta

A aparência e a resistência únicas do titânio o tornam uma escolha popular em mercados consumidores premium e aplicações de luxo.

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• Armações para laptop e smartphone, relógios, armações de óculos, joias de titânio, panelas de titânio fundido.
• Tacos de golfe, raquetes de tênis e componentes de bicicletas.
• Instrumentos musicais, artigos de luxo e peças de decoração arquitetônica.

Fabricação de ferramentas e máquinas

As ferramentas fundidas de titânio combinam alta resistência com excelente resistência ao desgaste, tornando-as ideais para aplicações pesadas e de longa duração.

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• Ferramentas de construção (pés de cabra, cabeças de martelo, peças de broca de impacto).
• Ferramentas elétricas de precisão e ferramentas manuais de alta resistência.

Militar e defesa

O titânio resiste a impactos e corrosão extremos. Sua confiabilidade e integração estrutural aumentam o desempenho e a redução de peso dos sistemas de combate.

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• Placas de blindagem e estruturas submarinas
• Componentes de obuses, peças de mísseis e elementos de armas de fogo
• Tanques de batalha e sistemas de armas aerotransportadas

Ligas de titânio comuns usadas em fundição de investimento e suas principais propriedades

Titânio grau 2 (Ti-CP)

Oferece excelente resistência à corrosão, soldabilidade e conformabilidade. Sua excelente biocompatibilidade e baixa reatividade também o tornam um material preferido para dispositivos médicos.

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Grau 5 Ti (Ti-6Al-4V)

Conhecida por sua alta resistência, resistência ao calor e resistência à corrosão, a Ti-6Al-4V é amplamente utilizada em motores aeroespaciais críticos e componentes estruturais. É também a melhor escolha para implantes médicos com requisitos rígidos de biocompatibilidade.

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Grau 19 Ti (Beta-C)

Como uma liga de titânio beta, oferece excelente conformabilidade e estabilidade em altas temperaturas. Na fundição de precisão, permite a fácil produção de peças estruturais complexas e resistentes ao calor.

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Grau 23 Ti (Ti-6Al-4V ELI)

Ao mesmo tempo em que mantém a força, proporciona maior biocompatibilidade e resistência à fadiga. É amplamente utilizado em aplicações médicas de precisão, como implantes ortopédicos e restaurações dentárias.

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Capacidade de produção e equipamentos para fundição de titânio

A fundição de titânio conta com um conjunto completo de equipamentos de alta precisão para garantir a estabilidade do processo e a qualidade do produto. Os principais equipamentos incluem máquinas de injeção de cera, câmaras de secagem, autoclaves de desparafinagem, fornos de fusão a vácuo, fornos de sinterização de alta temperatura e instrumentos de teste ultrassônico.

As peças fundidas de titânio típicas variam de 5 gramas a 30 kg. As dimensões podem ser personalizadas com base nos desenhos do cliente e nos requisitos do projeto, tornando o processo adequado para tudo, desde peças médicas em miniatura até componentes estruturais de médio porte. Citação rápida

Máquina de injeção de cera

Autoclave de desparafinação

Forno de fusão a vácuo

Forno de sinterização

Métodos de tratamento de superfície para peças fundidas de titânio

Após a fundição, os componentes de titânio geralmente passam por tratamentos de superfície adaptados à sua aplicação.

Esses tratamentos aumentam a resistência à corrosão, resistência ao desgaste ou atendem a necessidades funcionais e estéticas específicas.

Tratamentos de superfície para melhorar a resistência à corrosão

• A oxidação térmica ou eletroquímica aumenta a camada de óxido natural do titânio.
• Revestimentos de metais preciosos, como platina ou ouro, são usados para proteção superior contra corrosão.
• Revestimentos secos como CVD ou PCVD aplicam filmes finos de TiC, TiN ou TiAl na superfície.
• Os revestimentos de feixe de íons ou elétrons usam métodos compostos avançados, como sistemas Pb + Pt.

Tratamentos de superfície para melhorar a resistência ao desgaste

• Os revestimentos úmidos envolvem revestimento químico ou pulverização para aumentar a durabilidade da superfície.
• A difusão térmica introduz elementos em altas temperaturas para endurecer a camada superficial.
• O reforço de liga à base de soldagem usa revestimento a laser ou superfície de plasma para fundir ligas resistentes ao desgaste na superfície.
• A pulverização catódica PVD deposita revestimentos cerâmicos duros como TiN ou TiC.
• CVD, PCVD e PCD (revestimentos de diamante) são ideais para aplicações de ponta que exigem extrema resistência ao desgaste.
• A implantação de íons altera a estrutura da superfície injetando íons de alta energia.

Tratamentos funcionais e estéticos

• O polimento espelhado melhora significativamente a suavidade da superfície e o apelo visual.
• A passivação ou anodização estabiliza a superfície e permite várias opções de cores, aumentando a resistência à corrosão.

Desafios da fundição de titânio

• O titânio fundido reage fortemente em altas temperaturas com oxigênio, nitrogênio, hidrogênio e materiais de molde cerâmico, muitas vezes levando a inclusões, porosidade ou rachaduras.
• Com um ponto de fusão em torno de 3000 ° F (1649 ° C), o titânio requer equipamentos altamente especializados e controle preciso de temperatura durante a fusão e o vazamento.
• As ligas de titânio têm uma alta taxa de encolhimento de solidificação - até 2,2% - exigindo compensação dimensional precisa e taxas de resfriamento controladas.
• Detalhes complexos e espessuras de parede irregulares são difíceis de fundir, exigindo moldes extremamente precisos e sistemas de ventilação avançados.
• Os pós finos de titânio são inflamáveis, portanto, o processamento e a limpeza devem seguir protocolos de segurança rígidos.

Serviços de fundição de titânio

A Chalco Titanium oferece serviços de fundição de titânio de alto desempenho, oferecendo soluções personalizadas para líderes globais na indústria aeroespacial, de defesa, energia e pesada.

Fornecemos fabricação de ponta a ponta, desde o projeto até a produção em massa, com forte foco na fundição de precisão de geometrias complexas, peças de parede fina e aplicações de alta resistência.

Nossos recursos suportam peças personalizadas que variam de 5 gramas a 30 kg. Também auxiliamos na seleção de ligas, orientação de tratamento térmico e otimização de produtos para melhorar o desempenho e a confiabilidade geral do projeto.

Para saber como podemos apoiar seu projeto de fundição de titânio, entre em contato conosco para consulta técnica e um orçamento personalizado. Citação rápida

Explore nossos recursos de fundição de titânio

Apresentamos uma ampla gama de peças fundidas de titânio - desde peças estruturais complexas até componentes médicos de alta precisão.

Nossas soluções personalizadas suportam pesos de 5g a 30kg, oferecendo alta resistência, excelente acabamento superficial e estabilidade dimensional, perfeitas para setores exigentes como aeroespacial, médico e de energia.

Válvula fundida de titânio

Encaixe de tubulação de titânio

Parte de titânio brochando ponta de flecha

Impulsor de fundição de titânio

Fixador de titânio

Liberação rápida de titânio para bicicleta

Tubo de haste de bicicleta de titânio

Ferramenta de brochamento de titânio com cabeça larga

Corpo da válvula de titânio

Perguntas frequentes (FAQ)

O titânio pode ser fundido para investimento?

Sim. O titânio e as ligas de titânio podem ser fundidos para produzir peças complexas com alta precisão dimensional, especialmente para aplicações aeroespaciais, médicas e de energia.

No entanto, devido à alta reatividade do titânio em temperaturas elevadas, o processo deve ser realizado em vácuo ou atmosfera inerte.

O que é fundição de titânio?

A fundição de titânio é um processo de precisão quase em forma de rede. Um modelo de cera é criado, revestido com cerâmica, desparafinado e sinterizado. A liga de titânio fundido é então derramada no molde sob vácuo, seguida pela remoção do invólucro e acabamento final.

Este processo é ideal para produzir componentes de titânio complexos, de paredes finas e de alta precisão.

Quais materiais de molde são usados para fundição de titânio?

As cerâmicas à base de zircônia são as mais comumente usadas. Eles oferecem estabilidade em altas temperaturas e excelente inércia química, evitando a reação com titânio fundido e garantindo a qualidade da fundição.

Por que o titânio é difícil de fundir?

O titânio reage prontamente com oxigênio, nitrogênio e hidrogênio em altas temperaturas. Ele também tem um alto ponto de fusão, baixa fluidez e encolhimento significativo durante o resfriamento, o que complica o processo de fundição e aumenta o risco de defeitos.

Portanto, condições de vácuo, materiais de revestimento especializados e controle preciso do processo são essenciais.

Quem são as principais empresas de fundição de titânio?

A Chalco Titanium oferece recursos completos de fundição de investimento para aplicações aeroespaciais, médicas, de defesa e industriais. Entregamos peças fundidas de titânio de alta qualidade de forma rápida e confiável, tornando-nos um parceiro de fornecimento confiável.