Exercicios Fundição - Processos Contínuos de Produção

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1. Definir fundição 
Fundição é o processo pelo qual os metais ou ligas metálicas em estado líquido 
(fundido) são vazadas em um molde para a fabricação dos mais variados tipos de peças. 
Processo de fabricação que consiste em vazar (despejar) metal líquido num molde 
contendo uma cavidade com a geometria desejada para a peça final. O metal endurece 
e resfria (solidifica) no interior do molde, assumindo a forma desejada. 
2. O que é e como se dá o processo de solidificação dos metais 
A solidificação é uma transição de estado, de líquido para sólido; todas as transições 
são caracterizadas por mudanças bruscas nas propriedades dos materiais. Os átomos 
no estado líquido possuem muito mais mobilidade do que os átomos no estado sólido. 
O controle do tamanho e forma do grão, da homogeneidade e da integridade do material 
sólido pode ser feito, na solidificação, pelo controle das velocidades de nucleação e de 
crescimento de fases. O controle adequado da velocidade de solidificação é uma 
ferramenta tecnológica essencial para se melhorar e obter novas propriedades como, 
por exemplo, a purificação de materiais. 
A solidificação pode ser dividida em duas etapas: 
• Formação de núcleos estáveis, no líquido (Nucleação). 
• Crescimento dos núcleos, gerando cristais e formando a estrutura dos grãos 
(microestrutura). 
A solidificação é composta dos processos de NUCLEAÇÃO e CRESCIMENTO DE 
CRISTAIS a partir de um líquido. Ocorre no resfriamento. 
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação: Cristalização, contração de volume, 
concentração de impurezas e desprendimentos de gases. 
3. Quais são os efeitos da contração dos metais no processo de solidificação 
A contração da origem a uma heterogeneidade por vazio ou chupagem ou 
rechupe, também ocorre uma diminuição geral das dimensões da peça 
solidificada e ocasiona o aparecimento de trincas a quente e aparecimento de 
tensões residuais. 
 
4. Quando e como ocorre a contração dos metais durante o processo de 
solidificação? 
Contração é uma diminuição de volume que as peças fundidas sofrem ao solidificar-se, 
ou seja, no momento do vazamento, o metal ocupa toda a cavidade deixada pelo 
modelo, e este ao sofrer o resfriamento contrai-se diminuindo o volume final da peça 
fundida. 
No processo de fundição, esta contração se realiza em três estágios distintos: 
Contração do metal no estado líquido: Essa contração ocorre, a partir do momento 
do vazamento, até o momento em que começa a formação dos primeiros cristais, que 
seria o início da solidificação. 
Contração da solidificação: Ocorre desde o aparecimento dos primeiros cristais 
sólidos até a solidificação da última gota de metal líquido. 
Contração no estado sólido: Ocorre a partir do fim da solidificação até a temperatura 
ambiente. 
HETEROGENEIDADES FISÍCAS – CONTRAÇÃO DE VOLUME 
 Contração líquida 
 Contração de solidificação 
 Contração sólida 
 
a) O metal está inteiramente no estado liquido 
b) A solidificação tem início na periferia, na parede do molde, onde a temperatura 
é mais baixa e caminha em direção ao centro 
c) O metal no processo de solidificação 
d) Ocorreu a contração sólida, o que provocou o defeito da chupagem, vazio ou 
rechupe. A contração provocou essa não conformidade. 
A diferença entre os volumes no estado liquido e sólido final dá como consequência o 
vazio ou chupagem, indicados nas partes c e d. Na parte d também mostra que a 
contração sólida ocasiona uma diminuição das dimensões da peça solidificada. 
 
5. Quais são as medidas a serem adotadas para solucionar o defeito de 
contração? 
Realça-se que os dois primeiros estágios de contração podem ser totalmente 
compensado com um bom sistema de massalotagem (massalote ou alimentador), que 
é o último a solidificar, concentrando-se assim o vazio. 
Neste caso cabe ao projetista ou modelador acrescentar em todas as medidas do 
modelo ou caixa de macho, um percentual correspondente a contração do metal em que 
a peça será fundida. 
Macho é um dispositivo, feito também de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, 
furos e reentrâncias da peça. Eles são colocados nos moldes antes que eles sejam 
fechados para receber o metal líquido 
 
6. Descreva como ocorre a segregação de impurezas durante o processo de 
solidificação dos metais. 
Algumas ligas metálicas contêm impurezas normais, que se comportam de modos 
diferentes, conforme a liga esteja no estado líquido ou sólido. Quando essas ligas estão 
no estado líquido, as impurezas estão totalmente dissolvidas no líquido, formando um 
todo homogêneo. Ao solidificar, entretanto, algumas das impurezas são menos solúveis 
no estado sólido. Assim, a medida que a liga se solidifica, esses elementos vão 
acompanhando o metal líquido, indo acumular-se na última parte sólida formada. 
Nessas regiões, a concentração de impurezas constitui o que se chama de segregação. 
7. Qual o inconveniente da segregação das impurezas e suas conseqüências 
sobre o produto final? 
O inconveniente dessa segregação é que o material acaba apresentando composição 
química não uniforme, e consequentes propriedades mecânicas diferentes. 
As suas consequências não são muito nocivas, mas, deve-se evitar uma grande 
concentração de impurezas fazendo-se um controle mais rigoroso da composição 
química das ligas controlar a velocidade do resfriamento. 
8. Como ocorre a formação de bolhas na solidificação de uma liga Fe-C? 
O oxigênio dissolvido no ferro tende a combinar-se com o carbono, formando os gases 
CO e CO2 que escapam facilmente à atmosfera, enquanto a liga estiver no estado 
líquido. 
A medida que a viscosidade da massa líquida diminui, devido à queda de temperatura, 
fica mais difícil a fuga desses gases, os quais acabam ficando retidos nas proximidades 
da superfície das peças ou lingotes, na forma de bolhas. 
9. Quando a formação de bolhas é benéfica ou prejudicial em uma liga Fe-C? 
Em aços de baixo carbono, na forma de lingotes a serem forjados ou laminados, as 
bolhas não são prejudiciais, pois elas, às temperaturas de conformação mecânica, 
principalmente para a fabricação de chapas, tem suas paredes soldadas. 
As bolhas devem ser evitadas em aços de alto carbono, isso pode ser feito adicionando-
se ao metal liquido substancias chamadas “desoxidantes”, tais como alguns tipos de 
ferro-ligas (ferro-silicio e ferro-manganês) ou alumínio. O oxigênio reage com esses 
elementos, formando óxidos sólidos, impedindo assim que o oxigênio reaja com o 
carbono formando CO e CO2, responsáveis pela produção de bolhas. 
10. Onde são utilizadas as peças obtidas por fundição? 
São utilizadas em grandes quantidades na indústria em geral, em equipamentos de 
transporte, construção, comunicação geração de energia elétrica, mineração, 
agricultura, máquinas operatrizes, etc. 
11. A que se destina a fundição? 
 A fundição pode dar origem a peças acabadas, já em seu formato final, ou não. Nesse 
caso, elas podem passar por processos de conformação mecânica como por exemplo, 
forja, ajustes dimensionais, soldagem ou usinagem. 
Definir lingote 
Assim, a fundição permite a fabricação de peças praticamente de qualquer forma, com 
pequenas limitações em dimensões, forma e complexidade. Possibilita, finalmente, a 
consecução de propriedade mecânicas que suportam as mais variadas condições de 
serviços. 
12. Citar quais são os processos de Fundição. 
A fundição abrange uma série de processos: 
• Fundição por gravidade 
• Fundição sob pressão 
• Fundição por centrifugação 
• Fundição de precisão 
• Fundição por outros métodos 
13. Citar as etapas de um processo de fundição. 
As etapas são: 
• Desenho da peça 
• Projeto do modelo 
• Confecção do modelo (modelagem) 
• Confecção do molde (moldagem) 
• Fusão do metal 
• Vazamento no molde 
• Limpeza e rebarbação 
• Controle de qualidade 
 
14. O que deve ser considerado quando se faz um projeto de peças a serem 
fundidas?Deve-se levar em conta em primeiro lugar, os fenômenos que ocorrem na solidificação 
do metal liquido no interior do molde, de modo a evitar que defeitos a partir desses 
fenômenos apareçam nas peças solidificadas. Assim, os fatores a considerar são: 
• Estrutura dendrítica 
• Tensões de resfriamento 
• Espessura das paredes 
 
15. Citar os materiais que podem ser confeccionados os modelos de fundição 
bem como e em quais situações estes são utilizados 
O modelo é feito geralmente de madeira, a espécie mais utilizada no Brasil é o Cedro. 
Outras espécies incluem imbuia, peroba, pinho e pau-marfim. É comum o emprego de 
madeira compensada para reforçar os modelos ou para a confecção do elemento 
principal do modelo. 
Para produção seriada, em que são utilizadas maquinas de moldar o material mais 
comum para a confecção do modelo é o alumínio, devido a sua leveza e usinabilidade. 
Os modelos são utilizados em uma única peça quando se trata de moldar e fundir peças 
volumosas ou em placas quando a produção é seriada e as peças são de menores 
dimensões. 
16. Descrever e comentar as considerações que devem ser feitas ao se 
projetar um modelo de fundição. 
• Evitar fissuras de contração: Fortalecer a peça de modo a evitar fissuras devido 
a contração do metal durante a solidificação 
• Prever conicidade para melhor confecção do molde: A confecção do molde 
torna-se dificultada se não houver conicidade (forma cônica, cone, curvas) 
suficiente no modelo. O ângulo de sida recomendado é de 30 graus. 
• Considerar a contração do metal ao solidificar: O modelo deve ser maior, 
• Eliminar os rebaixos de modo a facilitar a moldagem 
• Deixar sobremetal, para usinagem posterior 
• Verificar a divisão do modelo: A linha divisória do modelo deve ser feita no 
mesmo nível. Ela representa a linha que divide as partes que formam a cavidade 
superior e inferior do molde. 
• Considerar volume de produção: Como mencionado, depende da escolha do 
material do modelo, madeira ou metal, e de sua montagem em placa ou não 
• Estruturar adequadamente a localização dos machos: A localização do macho 
depende do tipo e forma da peça que vai ser produzida. Seu papel no molde é 
formar uma seção cheia onde o metal não penetra, de modo que, uma vez 
fundida, a peça apresente um vazio naquele ponto. Assim sendo, o molde deve 
prever partes saliente que permitam a colocação dos machos no molde. 
• Prever a colocação dos canais de vazamento. 
17. Defina molde. 
É o recipiente que contem a cavidade, com a forma da peça a ser fundida e no interior 
das quais será vazado o metal liquido. 
18. Citar os diferentes tipos de formas de moldagem. 
• Moldagem em molde de areia ou temporário, por gravidade: 
- Areia verde 
- Areia seca 
- Areia-cimento 
-Areia de macho 
 
• Moldagem em molde metálico ou permanente 
- Por gravidade 
- Sob pressão 
 
• Moldagem pelo processo CO2 
 
• Fundição por centrifugação 
 
• Fundição de precisão 
- Em casca 
- De cera perdida (de investimento) 
19. Citar as características necessárias a um molde de areia. 
Deve apresentar resistência suficiente para suportar o peso do metal liquido; devem 
suportar a ação erosiva do metal liquido no momento do vazamento; devem gerar a 
menor quantidade possível de gás, de modo a evitar a erosão do molde e contaminação 
do metal; ou devem facilitar a fuga dos gases gerados para a atmosfera, etc. 
20. O que vem a ser a moldagem em areia verde? 
É o processo mais simples e mais generalizado em fundições. Consiste em compactar, 
manualmente ou empregando máquinas, uma mistura refratária plástica- chamada de 
areia de fundição-, composta de areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado 
ou montado na caixa de moldar. Confeccionada a cavidade do molde, o metal é 
imediatamente vazado, no seu interior. 
 
21. Descreva as etapas da moldagem em areia verde. 
Partindo-se do modelo (I), o mesmo é colocado sobre um estrado de madeira no qual 
se apoia também a caixa de moldar de baixo; em seguida, joga-se areia no interior da 
caixa e a mesma é compactada de encontro ao modelo até encher a caixa; a 
compactação é realizada manualmente, com soquete ou martelete (II); a seguir, vira-se 
a caixa de baixo e retira-se o estrado de madeira (III); coloca-se a outra metade da caixa 
de moldagem e os modelos do alimentador B e do canal de vazamento; coloca-se areia 
e procede-se a sua compactação (IV); retiram-se os modelos dos canais A e B (V); 
separa-se as caixas e procede-se a abertura das bacias do alimentador e do canal de 
vazamento (VI); da caixa de cima; na caixa de baixo, procede-se à abertura do canal de 
entrada e retirada do modelo da peça (VII); fecha-se a caixa de moldagem, colocando 
as duas metades uma sobre a outra e mantendo-as presas por presilhas ou por um peso 
colocado sobre a caixa de cima (VIII); vaza-se o metal, desmolda-se e corta-se os canais 
(IX), resultado a peça fundida (X). 
 
22. Que características devem ter as areias de fundição e de que esta é 
constituída? 
Características: Plasticidade e consistência, moldabilidade, dureza, resistência, 
refratariedade. 
Componentes: areia, argila, carvão moído, dextrina, farinha de milho gelatinizada 
(Mugol), breu em pó, serragem. 
23. Quais os cuidados devem ser tomados para produção de machos de 
areia? 
As areias devem apresentar alta resistência depois de estufadas (secas), alta dureza, 
alta permeabilidade, e inalterabilidade. 
24. Quais são as características do processo de fundição com moldagem em 
areia seca ou molde estufado? 
A areia deve conter aditivos orgânicos para melhorar suas características; a secagem 
tem lugar em estufas apropriadas, a temperaturas que variam de 150 a 300ºC. As 
vantagens são: maior resistência à pressão do metal liquido, maior estabilidade 
dimensional, maior dureza, maior permeabilidade e melhor acabamento das peças 
fundidas. Indicado para peças médias e grandes 
ferrosos e não-ferrosos 
melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de areia verde. 
Mistura: Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes orgânicos 
Secagem em estufas 150 a 300°C 
Superfície do molde pode ser protegida com tintas refratárias (melhor 
acabamento) 
Vantagens: 
maior resistência à erosão do metal líquido; 
maior estabilidade dimensional; 
maior resistência à pressão estática do metal líquido; 
maior resistência à penetração do metal. 
 
Empregado em peças de qualquer dimensão ou peso, sempre que exigir um melhor 
acabamento.