Processos de Fundição em Moldes Metálicos por Gravidade

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01: Introdução
- Características do processo
- Etapas envolvidas.
- Fatores econômicos e tecnológicos
- Ligas emprwegadas 
02: Coquilhas e Máquinas Coquilhadeiras
- Coquilhas Manuais
- Coquilhas movimentadas mecanicamente
- Máquinas coquilhadeiras – simples, de grande porte e com sistema de basculamento.
03: Projeto de Coquilhas
- Requisitos principais.
- Fatores a serem considerados
- Materiais para os moldes.
- Aspectos construtivos dos moldes.
- Revestimento dos moldes.
- Temperaturas das coquilhas
Aula 10: Processos de Fundição em Moldes Metálicos por Gravidade (Coquilhas)
Fundição em Moldes Metálicos “Permanentes” por 
Gravidade. 
• Processo que utiliza o vazamento do metal líquido p or 
gravidade em molde metálico de duas ou mais parte s 
• Usado repetidamente para a produção de muitas peças .
• Os moldes utilizados são denominados “Coquilhas”
• As “Coquilhas” podem ser movimentadas manualmente 
(quando de pequeno porte) ou mecanicamente usando-se 
Máquinas Coquilhadeiras.
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ETAPAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO:
1. O molde é pintado com pincel ou spray nas superfíc ies que 
entrarão em contato com o metal líquido (aquecidas a 
temperaturas na faixa de 120-260 0C).
2. Machos, se usados, são inseridos, e o molde é fecha do 
manual ou mecanicamente. 
3. Vazamento da liga e enchimento do molde.
4. Após solidificação da peça: abertura do molde e extração 
dos machos 
5. Remoção dos canais e massalotes e operações de 
acabamento das peças.
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Características das peças obtidas:
– Melhor Acabamento Superficial.
– Maior Precisão Dimensional.
– Propriedades Mecânicas Superiores.
– Estrutura com grão mais finos em 
comparação com as peças fundidas em areia.
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Molde = Coquilha : pode produzir de 10.000 até
120.000 peças
– revestimento aplicado 
– material usado na sua fabricação
– tamanho e complexidade da peça
– liga utilizada
Fatores que influenciam na vida útil de uma 
coquilha:
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Fatores Econômicos
• Processo que envolve um alto custo inicial. 
⇓⇓⇓⇓
Máquina Coquilhadeira + Moldes
• No caso da necessidade de utilização de Machos: 
• Desejável e mais econômico o uso de machos de aço 
para formar as cavidades das peças. 
• Quando a peça possui detalhes e 
reentrâncias que não permitem a 
extração dos machos metálicos, se 
faz necessário o uso de machos de 
areia. 
⇒⇒⇒⇒
Molde 
Semi-Permanente
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Em que situações se justifica a utilização do proce sso?
• Quantidade de peças a produzir é alta (entre 400 
a 5000 unidades)
• Altas produções.
• Mão de obra menos especializada.
• Redução no peso da peça.
• Redução na usinagem
• Melhor acabamento.
Fatores Econômicos
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Fatores Tecnológicos:
• Normalmente são produzidas peças entre 10 e 50Kg. 
• Peças grandes e complexas dificultam o manejo do 
molde e necessitam grande número de machos.
⇓⇓⇓⇓
Opção pela utilização de Moldes de Areia.
Peso 
Máximo por 
Liga
Ligas de Alumínio = 14Kg
Ligas de Cobre = 10 Kg
Ligas de Ferro = 50 Kg
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• Ligas Utilizadas: 
Ligas de Alumínio 
• Formam óxidos que promovem enchimento lento.
• Possuem grande contração ⇒⇒⇒⇒ Necessidade 
de Massalotes
• As peças podem se deformar na extração devido a 
alta temperatura.
• Temperatura de Vazamento = 680-780 0C
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• Ligas Utilizadas: 
Ligas de Magnésio 
• Temperatura de Vazamento = 710-790 0C
• São frágeis ⇒⇒⇒⇒ Exigem cuidados na extração 
• São suscetíveis à trincas.
• Extremamente oxidáveis.
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• Ligas Utilizadas: 
Ligas de Cobre
• Temperatura de Vazamento = 980 – 1250 0C
• Grandes contrações ⇒⇒⇒⇒ Ejeção deve ser rápida
• Solidificam a temperaturas elevadas.
Ligas de Ferro
• Produção de peças pequenas e simples.
• Temperatura de Vazamento = 1290 - 1400 0C
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Moldes ⇒⇒⇒⇒ Coquilhas 
Coquilha Manual confeccionado com blocos simples 
para peças finas 
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Moldes ⇒⇒⇒⇒ Coquilhas 
Coquilha Manual deslizante sobre placa base para 
peças mais espessas 
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Maquinas Coquilhadeiras
Coquilhadeira Automática com acionamento hidraúlico
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Maquina Coquilhadeira
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Maquina Coquilhadeira de Grande Porte
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Maquina Coquilhadeira com Sistema de Basculamento
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Regras Gerais de Projeto das Peças:
• Desenho da peça não deve ser complexo.
• Seções devem ser uniformes.
• Evitar cantos vivos.
• Evitar machos (metálicos ou de areia).
• Espessura mínima em torno de 3mm.
• Usar nervuras para evitar paredes pesadas.
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Requisito Principal: o molde deve extrair calor do 
metal líquido a um determinada velocidade.
Princípios Básicos Aplicados:
• Necessidade de resfriamento com água
• Controle da direção do fluxo de calor ⇒⇒⇒⇒
uso de materiais e recobrimentos com 
diferentes capacidades de extração do calor .
Projeto dos Moldes:
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Requisitos Principais dos Moldes:
• Devem resistir aos esforços de manuseio e apresenta r 
a maior vida útil possível 
⇓⇓⇓⇓
Utilização de materiais resistentes e cuidados na 
fabricação. 
• Devem extrair calor do metal líquido a uma determin ada 
velocidade
⇓⇓⇓⇓
Necessidade de sistemas de resfriamento.
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– Necessidade de altas velocidades de produção
Projeto do Molde
Fatores a serem considerados:
– Vida útil relativamente longa
– Precisão dimensional da cavidade
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- Detalhamento dos aspectos operacionais
Aspectos do projetos dos moldes relacionados 
com suas funções metalúrgicas e de engenharia
- Sistema de canais de enchimento
- Sistema de alimentação (massalotes) 
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• Fatores importantes no projeto de moldes 
para processos intermitentes:
– Temperaturas máxima e mínima da face 
do molde durante o ciclo
– Magnitude dos gradientes de temperatura 
através das paredes dos moldes
– Freqüência de repetição do ciclo de produção
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- Variações microestruturais em função de 
aquecimentos prolongados ou reações químicas
• Consequências do aquecimento e das
variações de temperaturas:
- Diferentes expansões em função da formação 
de gradientes de temperaturas
⇓⇓⇓⇓
Empenamentos ou fissuras nas faces devido 
Fadiga Térmica
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• Objetivos do controle de temperatura do 
molde:– Garantir uma utilização segura ⇒⇒⇒⇒
retirada da umidade
– Obter fundidos com superfícies lisas ⇒⇒⇒⇒
temperaturas ótimas 200-3500C 
– Promover direção e velocidades de 
solidificação ótimas
– Obter uma vida útil mais longa
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Materiais para Moldes:
Fatores determinantes da escolha do material:
• Tipo de liga a ser vazada.
• Quantidade de peças a serem produzidas.
• Condições operacionais.
Materiais 
Utilizados
Ferro Fundido
Aço H13 Temperado
Cobre - Cromo
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Tamanho da 
Peça
Número de Vazamentos
1000 10000 100000
Pequena
Menor que 25mm
Médias e Grandes 
até 900mm
FoFoCinzento FoFoCinzento 
H11
FoFoCinzento c/ 
insertos de H14
FoFoCinzento FoFoCinzento FoFoCinzento 
H11, H13, H14
Recomendação de Materiais para Coquilhas segundo a AFS
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Propriedades Importantes em
Materiais para Coquilhas:
• Facilidade de Usinagem.
• Estabilidade Dimensional.
• Boa Difusividade Térmica.
• Resistência a trincas e fissuras por 
Fadiga Térmica
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Aspectos Construtivos dos Moldes 
(Coquilhas)
• Espessura de Parede 40 a 60 mm (em média)
Paredes muito 
Espessas
• Demora para atingir temperatura de 
trabalho
• Aumento Significativo no peso.
Paredes muito 
Finas ⇒⇒⇒⇒
Menores que 
15 mm ⇒⇒⇒⇒
Apenas peças 
pequenas e 
simples
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Aspectos Construtivos dos Moldes 
(Coquilhas)
• Furos e Rasgos 
para Saída de Ar
• Na linha de divisão do molde com 
0,13 a 0,25 mm de profundidade e 
largura variável.
• Feitos após testes.
• Tolerâncias
Para peças de 
Alumínio que 
requerem alta 
precisão
Moldes de Aço 
de Baixa Liga ou 
Aço para 
Ferramentas 
⇓⇓⇓⇓
Tolerâncias de 0,38 até 0,13 mm
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Aspectos Construtivos dos Moldes (Coquilhas)
• Insertos
• Na cavidade total ou parcial do molde.
• Material idêntico ou diferente.
• Finalidades dos Insertos:
• Aumentar a vida útil dos moldes.
• Simplificar a usinagem.
• Manuseio ou troca de partes e consertos
• Saídas de ar.
• Resfriadores ou aquecimento em certas áreas da cav idade 
do molde.
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Aspectos Construtivos dos Moldes (Coquilhas)
• Sistemas de Canais
• Sistemas que evitem turbulência. 
• Sistemas de alimentação e ataque 
que produza solidificação direcional. 
• Possibilidade da utilização de Filtros.
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Aspectos Construtivos dos Moldes (Coquilhas)
• Ângulos de Saída
• Externo = 1 0 - 30
• Interno = 2 0 - 50
• Machos = 2 0 - 50
• Parede de 
Peça
• Espessura de 3mm ⇒⇒⇒⇒ usar distância máxima 
de até 75 mm.
• Espessura de 5mm ⇒⇒⇒⇒ usar distância máxima 
entre 75 e 150 mm.
• Tolerância 
para 
Usinagem
• Até 250 mm de comprimento = 0,8 mm
• Acima de 250 mm = 1,2 mm
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Aspectos Construtivos dos Moldes (Coquilhas)
• Machos
• Comprimento de macho sujeito por um 
extremo não deve exceder φφφφ do macho x 10.
• Diâmetro mínimo para machos = 6mm.
• Tipos: metálicos simples fixos – metálicos 
deslizantes montáveis – de areia.
• Movimentação: manual ou através de 
cilindros pneumáticos.
• Devem ser extraídos rapidamente para evitar 
“agarramento”.
• Mais econômico a utilização de machos metálicos (H1 4 
ou aço ferramenta equivalente ⇒⇒⇒⇒ tolerância mínima e vida 
útil máxima.
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Aspectos Construtivos dos Moldes (Coquilhas)
Recomendação de Materiais para Machos Grandes 
segundo a AFS
Número de Vazamentos
1000 10000 100000
F0F0 Cinzento 
Areia, gesso
F0F0 Cinzento, H11 
Areia, gesso
F0F0 Cinzento, F 0F0 
Cinzento c/ insertos 
de H11 , H11
• Machos menores que φφφφ = 77mm e L = 255mm a AFS 
recomenda os seguintes materiais, emn ordem de 
preferência: Areia – H11(Rc entre 42 e 45) – Aço Carb ono.
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Ferramental para Fundição por Gravidade
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Coquilha Basculante – Sistema Tilt
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Peça fundida 
em Coquilha 
“Carter”
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Revestimentos dos Moldes (Coquilhas)
Composição Química:
• Silicato de Sódio: como ligante. 
• Água: como solvente.
• Grafite coloidal, vermiculita, óxido de alumínio, a rgila e 
outros ingredientes. 
Aplicação: pistola na cavidade da peça e com pincel (base 
isolante para massalotes).
Obs.: Quando a camada é espessa ⇒⇒⇒⇒ taxa de resfriamento 
lenta (ação isolante).
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Revestimentos dos Moldes (Coquilhas)
Sequência Operacional:
• Limpeza da cavidade com jato de areia ⇒⇒⇒⇒ melhor aderência 
da tinta.
• Aquecimento do molde a ≈≈≈≈ 1500C
• Aplicação de quantas camadas forem necessárias (em 
função do efeito de isolamento desejado).
Obs.1: Uma aplicação bem feita pode ser usada 
continuamente por 24h dependendo do desenho da peça . 
Obs.2: Recomenda-se a remoção completa e a repintu ra do 
molde em vez da realização de reparos. 
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Principais Funções das Tintas para Coquilhas
• Controlar o gradiente de temperatura ⇒⇒⇒⇒ solidificação 
direcional ótima e peças isentas de rechupes.
• Controlar o fluxo de metal para assegurar que o met al atinja 
todas as partes da coquilha com a temperatura neces sária a 
não ocorrência de “juntas frias”.
• Facilitar a extração da peça.
• Garantir um bom acabamento na peça.
• Garantir uma maior vida útil do molde (evita soldag em do 
metal no molde) 
• Reduzir o choque térmico.
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Meios para alterar o Resfriamento das Peças
• Situação Ideal ⇒⇒⇒⇒ garantir a solidificação direcional.
• Quando isto não é possível:
• Usar resfriadores de Cobre ou Aço
• Circulação de água.
• Uso de aquecimento localizado.
• Uso de tintas isolantes.
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Temperatura da Coquilha
• Em fundição de Ligas de Alumínio ⇒⇒⇒⇒ 300-3500C.
• Consequências de Temperaturas muito Altas : 
• Maior formação de rebarbas.
• Menor produção.
• Redução nas propriedades mecânicas das peças.
• Maior tendência a rechupes.
• Menor vida útil do molde.
• Consequências de Temperaturas muito Baixas:
• Geração de solda fria nas peças.
• Redução na capacidade de alimentação
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Variáveis que afetam a Temperatura da Coquilha
• Quantidade de metal vazado.
• Formato da peça.
• Espessura de parede da coquilha.
• Frequência dos vazamentos.
• Tipo e espessura dos revestimentos (tintas).
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Fatores que afetam a Temperatura de Vazamento
• Tamanho e forma da peça.
• Revestimento do molde.
• Sistema de resfriamento.
• Sistema de canais.
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