Proc. Fab. I-Fundição

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Fundição 
• Histórico
• Processo fabricação 
• Classificação dos processos de fabricação 
• Fundição 
• Introdução a fundição
Índice
• Introdução a fundição
• Etapas do processo de fundição 
• Molde de areia verde 
• Molde metálico permanente por gravidade 
• Molde metálico permanente por injeção 
Histórico
• Quando começou os metais.
• A necessiade do homen, primeiras 
ferramentas (pedra).
• A cerâmica antes do metal (moldar sinterizar).• A cerâmica antes do metal (moldar sinterizar).
• Cobre 
• Bronze
• Ferro
Fundição
Classificação dos Processos de 
Fabricação 
Fundição
DefiniçãoDefinição
Técnica muito antiga .
É o processo de fabricação de peças
metálicas que consiste
essencialmente em encher com metal
líquido a cavidade de um molde com
formato e medidas correspondentes
aos da peça a ser fabricada.
Introdução
Fenômenos na Solidificação
• Cristalização;
• Contração de volume;
• Concentração de impurezas;
• Desprendimento de gases. 
Cristalização
• Consiste no aparecimento das primeiras células 
cristalinas unitárias, que servem como núcleos para 
o desenvolvimento dos cristais, dando origem aos 
grãos definitivos e a estrutura granular típica dos 
metais;
• O crescimento dos cristais não se dá de maneira 
uniforme e é limitado pelas paredes dos moldes;
• O controle da cristalização é uma técnica que 
permite a obtenção de peças mais resistentes.
Contração de volume
• Na solidificação, ocorrem três contrações de volume:
– contração líquida � durante o abaixamento da 
temperatura no início da solidificação;
– contração de solidificação � variação de volume na 
mudança de fase líquida para sólida;mudança de fase líquida para sólida;
– contração sólida � variação de volume no estado 
sólido, quando se passa da temperatura de 
solidificação até a temperatura ambiente. 
Contração de volume
• O fenômeno deve ser previsto no projeto da peça e 
controlado no processo de moldagem;
• No projeto da peça devem ser avaliadas as tensões 
que a contração de volume deverá criar;que a contração de volume deverá criar;
• No processo de moldagem, prepara-se os moldes 
para que possam evitar o vazio ou “chupagem”. 
Utilizam-se o massalote de material refratário ou 
alimentador sacável.
Concentração de impurezas
• Algumas impurezas presentes nas ligas metálicas 
apresentam baixa solubilidade no estado sólido. À 
medida que o metal fundido vai se solidificando, 
estas impurezas vão acompanhando o metal líquido 
remanescente, de forma que se concentram na remanescente, de forma que se concentram na 
última porção do metal solidificado;
• O controle deve ser feito na composição da liga e na 
velocidade de resfriamento; 
Desprendimento de gases
• Quando se tem carbono disponível em ligas 
metálicas, o oxigênio dissolvido no metal fundido 
combina-se com o carbono formando CO e CO2. 
Esses gases são facilmente desprendidos enquanto o 
metal estiver líquido. No entanto, quando a metal estiver líquido. No entanto, quando a 
viscosidade da massa líquida diminui, devida a queda 
da temperatura, os gases tenderão a ficar presos e 
formar bolhas, que podem ser prejudiciais às peças.
Fundição
Características do processo
� Fluidez ;
� Temperatura de fusão; 
� Formas externas e internas desde as mais simples até as bem � Formas externas e internas desde as mais simples até as bem 
complicadas, com formatos impossíveis de serem obtidos por outros 
processos;
� Permite alto grau de automatização - produção rápida e em série de 
grandes quantidades de peças;
Características do processo de fundição
� As peças podem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento
(mais liso ou mais áspero) e tolerância dimensional (entre ± 0,2 mm e ± 6
mm) em função do processo de fundição usado.
� Acréscimo de sobre metal
Fundição
� Acréscimo de sobre metal
� Massalote – reserva de metal, que preenche os espaço vazios a medida que a
peça vai se solidificando.
Etapas do Processo de Fundição
� Projeto da peça
� Confecção do modelo
� Confecção do molde
� Fusão� Fusão
� Vazamento
� Desmoldagem
� Rebarbação
� Limpeza
Projeto da peça
No projeto de uma peça a ser fundida, devem ser 
considerados os fenômenos que ocorrem na 
solidificação do metal no molde, para que eventuais 
defeitos sejam evitados. A princípio, considerar:
• Geometria resultante• Geometria resultante
• Tensões residuais de resfriamento
• Espessura de paredes e regiões de difícil 
preenchimento
Projeto da peça
• Evitar variações bruscas de seções e cantos 
vivos:
Projeto da peça
Considerar uma espessura mínima de paredes
• Paredes muito finas não são bem preenchidas com o metal 
líquido.
• Maior velocidade de resfriamento pode originar regiões de 
maior dureza
Projeto da peça
Prever conicidade para melhor confecção do 
molde,considerando os ângulos de saída 
recomendados (de 1°a 3°)
Confecção do modelo
Os modelos são fabricados em:
• Madeira (cedro, imbuia, peroba, pinho, compensado)
• Materiais de fácil usinagem (alumínio)
• Resina
Confecção do modelo
Devem ser considerados:
• Contração do metal ao solidificar, ou seja, o modelo deve
ser maior que a peça. Os valores dos acréscimos dependem do 
metal ou liga a ser fundido. Exemplos:
Confecção do modelo
• Eliminar rebaixos e detalhes que dificultam a moldagem
• Acrescentar sobremetal para posterior usinagem de acabamento. 
Exemplos:1Exemplos:1
Confecção do modelo
Verificar a divisão do modelo:
• Linha divisória ou linha de partição representa a linha que divide 
as partes que formam a cavidade superior e a cavidade inferior do 
molde.
• Deve-se objetivar uma linha divisória reta, ou seja, um único • Deve-se objetivar uma linha divisória reta, ou seja, um único 
plano que divida o modelo em suas seções superior e inferior
Confecção do modelo
Determinar a localização dos machos.
Macho: corresponde às cavidades que são necessárias nas peças fundidas 
(principalmente orifícios). Sua função no molde é, ao contrário do modelo em si, formar 
uma seção cheia onde o metal não penetrará, de modo que a peça apresente um vazio 
naquela região.
O modelo deve prever partes salientes que permitam a montagem dos machos no 
molde. Exemplo:molde. Exemplo:
Confecção do modelo
Prever a colocação dos canais de vazamento.
Confecção do molde
Molde: é o “recipiente” que contém em seu interior a cavidade ou as cavidades com a
forma da peça que será fundida, dentro da(s) qual(is) será vazado o metal líquido.
A etapa de moldagem permite distinguir os vários processos de fundição:
• Moldagem em molde de areia ou temporário por gravidade:
� Areia verde
�Areia seca
�Areia – cimento
• Moldagem em molde metálico ou permanente
Por gravidade�Por gravidade
�Sob pressão
• Moldagem pelo processo CO2.
• Fundição por centrifugação
• Fundição de precisão
�Em casca
�Cera perdida (de investimento)
Moldagem em areia verde
• O termo verde, significa que o molde contém umidade no momento do vazamento.
• consiste em compactar (manualmente ou com máquina de moldar) uma mistura 
refratária chamada areia de fundição (composta de areia silicosa, argila e água) sobre 
o modelo colocado ou montado na caixa de moldar). 
Vídeo
Para a confecção dos machos, as areias devem apresentar alta resistência depois de secas em 
estufas (“estufadas” entre 150 e 250°C), alta dureza, alta permeabilidade e inalterabilidade. Seus estufas (“estufadas” entre 150 e 250°C), alta dureza, alta permeabilidade e inalterabilidade. Seus 
componentes, além da areia e água, incluem vários tipos de aglomerantes: silicato de sódio, 
cimento portland, resinas piche, melaço, óleos, etc.
Moldagem em areia seca
Neste caso, a areia deve conter aditivos orgânicos ??? para 
melhorar suas características. A secagem é feita em estufas 
entre 150°C e 250°C.
• Vantagens do molde estufado:
• Maior resistência à pressão do metal líquido
• Maior estabilidade dimensional• Maior estabilidade dimensional
• Maior dureza
• Melhor acabamento das peças fundidas.
Moldagem em areia cimento
Vantagens semelhantes às dos moldes de areia seca.
Composição típica da areia de moldagem:
Porcentagens em peso: 
• areia silicosa - 82%• areia silicosa - 82%
• cimento portland -10%
• água - 8%
Moldagem pelo processo CO2
Os moldes são confeccionados em areia aglomerada com 
silicato de sódio (2,5 a 6,0% em peso). 
Depois de compactados, são submetidos a um tratamento 
com CO2, que consiste na passagem de um fluxo deste gás 
através de sua seção. através de sua seção. 
- reação entre o CO2 e o silicato de sódio formando sílica-gel, 
carbonato de sódio e água, resultando num endurecimento 
do molde em tempo relativamente curto.
- dispensa-se o tratamento em estufa, obtendo-se resistência 
e durezas elevadas.
Molde de Areia
Moldagem em molde metálico
• Molde permanente por gravidade
Vantagens (em relação a peças produzidas em molde de areia):
- maior uniformidade
- melhor acabamento superficial- melhor acabamento superficial
- tolerâncias dimensionais mais estreitas
Desvantagens: 
- limitado a peças pequenas
- custo elevado do molde (alto volume de produção)
- formas complexas dificultam o projeto do molde (extração da 
peça)
Molde Metálico Permanente por Gravidade
São aplicados aos materiais de baixo
ponto de fusão. O motivo é que as altas
temperaturas necessárias à fusão
danificam os moldes de metal.
Moldagem em molde metálico
• Fundição sob pressão:
Metal líquido é forçado (sob pressão) a entrar na cavidade do molde, chamado 
neste caso de matriz (metálica, permanente).
Permite a fabricação de peças mais complexas e de paredes mais finas que os 
processos por gravidade.
Vantagens:Vantagens:
• Produção de formas mais complexas;
• Produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas;
• Alta capacidade de produção;
• Acabamento superficial de ótima qualidade;
• Matrizes de alta durabilidade;
• Algumas ligas, como as de alumínio, apresentam maiores resistências que se fundidas em areia.
Fundição de pressão
Molde Metálico Permanente de Injeção
Possibilita a fabricação de peças de
Consiste em forçar o metal
líquido, sobre pressão, a
penetrar na cavidade do
molde, chamado matriz, feita
de metal e podendo ser usada
varias vezes.
Possibilita a fabricação de peças de
formas bastante complexas e de paredes
mais finas que os processos por
gravidade.
Fundição por centrifugação
• O processo consiste em vazar-se metal líquido 
num molde dotado de movimento de rotação, de 
forma que a força da gravidade força o metal 
líquido para as paredes do molde;
• Usado para a fabricação de tubos de ferro 
fundido.fundido.
Fundição de precisão – Moldagem em casca
Processo de fundição em que o molde é uma casca fina de 
areia unida por ligante de resina termofixa.
Etapas do processo: 
(1) o modelo de metal é aquecido e colocado sobre uma 
caixa contendo areia misturada com resinas termofixas. 
Fundição de precisão – Moldagem em casca
Etapas do processo: 
(2) a caixa é invertida para que a mistura de areia e resina caiam sobre 
o modelo quente, formando uma casca da mistura curada 
parcialmente. 
(3) A caixa é reposicionada para que as partículas que não (3) A caixa é reposicionada para que as partículas que não 
foram curadas caiam 
Fundição de precisão – Moldagem em casca
Etapas do processo:
(4) a concha de areia é aquecida no forno por alguns minutos 
para completar a cura
(5) o molde (casca) é extraído do modelo 
Fundição de precisão – Moldagem em casca
Etapas do processo: 
(6) as duas metades do molde são montadas em uma caixa de 
metal, apoiados por areia ou granalha, e o vazamento é realizado
(7) terminado o vazamento, a peça é removida.
Fundição de precisão – Moldagem em casca
Vantagens
� A superfície lisa da cavidade permite facilitar o fluxo de 
metal fundido e melhor acabamento superficial 
� Boa precisão dimensional - freqüentemente não é 
necessária usinagem.
� Pode ser mecanizada para produção em massa� Pode ser mecanizada para produção em massa
Desvantagens
�modelo de metal mais caro 
� Não justifica para as pequenas quantidades 
Fundição de precisão – Cera perdida
Um modelo de cera é revestido com um material refratário 
para fazer o molde, logo após a cera é derretida antes do 
vazamento de metal fundido 
� "Investimento" vem de uma definição menos familiar de 
"investir" - "para cobrir completamente", que se refere ao 
revestimento de material refratário em torno do modelo de 
cera 
�É um processo de fundição capaz de produzir com alta 
precisão e detalhes complexos 
Fundição de precisão – Cera perdida
Um modelo de cera é revestido com um material refratário 
para fazer o molde, logo após a cera é derretida antes do 
vazamento de metal fundido 
� "Investimento" vem de uma definição menos familiar de 
"investir" - "para cobrir completamente", que se refere ao 
revestimento de material refratário em torno do modelo de 
cera 
�É um processo de fundição capaz de produzir com alta 
precisão e detalhes complexos 
Fundição de precisão – Cera perdida
Etapas do processo: 
(1) modelos em cera são produzidos 
(2) diversos modelos são conectados a um canal para formar 
uma árvore de modelos 
Fundição de precisão – Cera perdida
Etapas do processo: 
(3) a árvore modelos é revestida com uma fina camada de 
material refratário 
(4) O molde completo é formado pela árvore e revestido 
com material refratário suficiente para torná-lo rígido 
Fundição de precisão – Cera perdida
Etapas do processo: 
(5) o molde é colocado em uma posição invertida e aquecido 
para derreter a cera e permitir que escorra para fora da 
cavidade 
(6) o molde é preaquecido para elevar a temperatura, o metal 
derretido é derramado, e se solidifica 
Fundição de precisão – Cera perdida
Etapas do processo: 
(7) o molde é quebrado e as peças são separadas do canal 
Fundição de precisão – Cera perdida
���� Vantagens:
� Peças de grande complexidade podem ser fabricadas 
� Controle dimensional rígido e bom acabamento superficial 
� A cera geralmente pode ser recuperada para reutilização 
� Normalmente não é necessária usinagem adicional.� Normalmente não é necessária usinagem adicional.
����Desvantagens
� São necessárias muitas etapas no processamento 
� Processo relativamente caro 
Filme telecurso 4..\FIlmes\Fundição\Telecurso 2000 -
Processos de Fabricação - 04 - Fundir e preciso.avi de 
05:53 a 7,05 05:00 a 5:30
Fusão
�Fusão do ferro fundido:
Cúpula ou forno Cubilot:
Forno cilíndrico vertical equipado com bica de vazamento 
perto da base 
� Usado apenas para ferros fundidos
� Embora outros fornos também sejam utilizados, a maior � Embora outros fornos também sejam utilizados, a maior 
tonelagem de ferro fundido é derretido em cúpulas
� A “carga ", composta de ferro, coque, fluxo e possíveis 
elementos de liga, é carregada através de uma porta de 
carregamento localizado a menos de metade de altura da 
cúpula
Fusão
�Fusão do ferro fundido:
Cúpula ou forno Cubilot:
Forno cilíndrico vertical equipado com bica de vazamento 
perto da base 
� Usado apenas para ferros fundidos
� Embora outros fornos também sejam utilizados, a maior � Embora outros fornos também sejam utilizados, a maior 
tonelagem de ferro fundido é derretido
em cúpulas
� A “carga ", composta de ferro, coque, fluxo e possíveis 
elementos de liga, é carregada através de uma porta de 
carregamento localizado a menos de metade de altura da 
cúpula
Fusão
�Fusão do ferro fundido:
Liga de ferro com alto teor de carbono (2,5% a 4,0%) e silício (liga ternária Fe-C-Si)
Forno cubilô
Apostila
Fusão
�Fusão do aço
Forno elétrico a arco - aquecimento é produzido por arcos que se formam entre os 
eletrodos (de carbono ou grafita) .
�tensões de operação de 90V a 500V 
� controle das condições de fusão através da variação de tensão elétrica ou da posição 
(altura) dos eletrodos.
Fusão
�Fusão do aço:
Forno de indução :
Corrente elétrica de alta freqüência passando pelo enrolamento primário, que é 
constituído por uma bobina de tubos de cobre resfriados a água, colocada no interior 
da carcaça do forno. A carga metálica constitui o enrolamento secundário do circuito.
Fusão
�Fusão de não-ferrosos
São empregados fornos elétricos (a arco ou indução), fornos de combustível direto e 
principalmente fornos de cadinho (aquecidos a óleo ou gás, por meio de um 
queimador):
•Pequenas aberturas localizadas na lateral do forno em que a 
carga é aquecida por queimadores de gás natural 
Forno de Combustível direto
� O teto do forno ajuda a ação das chamas refletiram contra 
a carga 
� O fundo do forno tem um furo que serve de torneira para 
liberar o metal fundido 
� Geralmente usado para metais não-ferrosos, como cobre e 
ligas de alumínio. 
Fusão
Cadinho 
O metal é derretido sem contato direto com a queima da mistura 
de combustível 
� Às vezes chamado de forno de combustível indireto 
� O container (cadinho) é feito de material refratário ou de ligas de 
aço de alta temperatura 
� Usado para metais não-ferrosos, como bronze, latão e ligas de 
zinco e alumínio 
Fusão
Cadinho 
Três tipos de fornos de cadinho: 
(a) elevação 
(b) estacionário 
(c) forno panela inclinado 
Fusão
Cadinho 
Desmoldagem Limpeza e Rebarbação
Desmoldagem:
Separação da areia das peças solidificadas 
Ex: Desmoldador em grade com movimento vibratório, onde a areia cai sobre correias 
transportadoras e é levada a armazéns para reaproveitamento (após
separação dos resíduos metálicos).
Desmoldagem Limpeza e Rebarbação
Remoção do Macho 
Se machos têm sido utilizados, eles devem ser removidos
� A maioria dos machos estão ligados, e eles freqüentemente caem da fundição 
quando o aglutinante se deteriora
� Em alguns casos, eles são removidos por agitação da peça fundida, manual ou � Em alguns casos, eles são removidos por agitação da peça fundida, manual ou 
mecanicamente
� Em casos raros, os machos os são removidos por dissolução química do agente de 
ligação
�Machos os sólidos devem ser martelados ou prensados para fora
Desmoldagem Limpeza e Rebarbação
Limpeza de Superfícies
Remoção da areia ou de outra inclusão da superfície 
� Métodos de limpeza: Tamboramento, jateamento de ar com 
grão de areia grossa ou granalha de metal, escova de aço, 
polimento ou decapagem química 
� A limpeza da superfície é importante para a fundição em areia
� Em muitos processos de molde permanente, esta etapa 
pode ser evitada
� Defeitos são possíveis na peça e a inspeção é necessária para 
detectar a sua presença
Desmoldagem Limpeza e Rebarbação
Rebarbação:
•remoção de rebarbas ou outros excessos de metal na 
peça com o emprego de marteletes pneumáticos e 
esmeril.
Tratamento térmico
Tratamento Térmico
� As peças fundidas muitas vezes são submetidos a 
tratamento térmico para melhorar as propriedades. 
� Razões para tratamento térmico: � Razões para tratamento térmico: 
� Para as operações de tratamento posterior, como 
usinagem 
� Para proporcionar as propriedades desejadas para a 
aplicação da peça em serviço 
Qualidade na fundição 
� Existem inúmeras fatores que podem influir em uma 
operação de vazamento, resultando em defeitos de qualidade 
no produto 
� Os defeitos podem ser classificados: 
� Defeitos geral comum a todos os processos de fundição 
� Defeitos relacionados com o processo de fundição em 
areia 
Qualidade na fundição 
Defeitos Geral: Enchimento Incompleto. 
A peça se solidifica antes de encher completamente a cavidade do 
molde 
Qualidade na fundição 
Defeitos Geral: Defeito superficial
Duas porções do fluxo de metal fluem em conjunto, mas há 
uma falta de fusão, devido ao congelamento prematuro 
Qualidade na fundição 
Defeitos Geral: Defeito superficial 
Respingos de metal durante o vazamento solidificam 
formando glóbulos 
Qualidade na fundição 
Defeitos Geral: Contração
Depressão na superfície interna ou vazio causado pela 
contração na solidificação que restringe a quantidade de 
metal fundido disponível para completar o enchimento 
Qualidade na fundição 
Defeitos em Fundição em Areia: Resíduos de Areia 
Cavidades causadas pela liberação de gases do molde 
durante o vazamento.
Qualidade na fundição 
Defeitos em Fundição em Areia: Pequenos orifícios 
Formação de pequenas cavidades oriundas dos gases 
ligeiramente abaixo da superfície da peça 
Qualidade na fundição 
Defeitos em Fundição em Areia: Penetração 
Quando a fluidez é alta, o metal pode penetrar no molde ou macho 
de areia, causando uma superfície constituída por uma mistura de 
grãos de areia e metal.
Qualidade na fundição 
Defeitos em Fundição em Areia: Deslocamento do Molde 
Defeito no produto fundido na linha de separação causado pelo 
deslocamento entre as partes superior e inferior do molde 
Desvantagens da fundição
� Desvantagens entre diferentes processos de fundição: 
� Limitações nas propriedades mecânicas. 
� Baixa precisão dimensional e acabamento superficial para alguns 
processos, como por exemplo, fundição em areia 
� Riscos de segurança para os trabalhadores devido aos metais fundidos 
� Problemas ambientais