Prova ESAMC - Introdução a fundição Soldagem e metalurgia (2019)

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Prova de introdução a fundição, soldagem e metalurgia 
 
1-Explique os processos de solidificação homogênea e heterogênea, indicando as consequências 
nas propriedades do metal solidificado. 
Processo no qual uma fase começa a surgir no interior de outra (sólida na líquida). Ocorre em dois modos, 
a homogênea no qual nenhum corpo estranho interfere no processo e exige que ocorra um sub-
resfriamento para que devido a variação do gradiente de temperatura a fase sólida forme núcleos estáveis 
com o raio crítico de alguns grãos. E a heterogênea que tem a interferência de impurezas no seu 
processo. Tais impurezas possuem energias de nucleação diferentes da mistura principal e dessa forma a 
solidificação ocorre na parede dessas impurezas e devido ao raio critico ser de mesmo tamanho, mas o 
número de grãos serem menor, ela ocorrer de forma mais rápida. 
As conseqüências disso num metal são que na solidificação heterogênia, como existe grande variação na 
concentração das interfaces devido a variação da taxa de resfriamento ocorre a formação das dendrites, 
indesejáveis, que são estruturas formadas graças à uma variação química de sua composição da parte 
interna e externa. Na prática a presença de regiões com variações químicas gera na peça regiões de 
durezas diferentes comprometendo sua integridade. Ao contrário disso numa solidificação homogênea, 
como a taxa de resfriamento é a mais próxima de zero, temos um melhor controle da queda de 
temperatura para solidificação, assim mesmo que se formem protuberâncias na peça elas rapidamente 
são desfeitas e assim o metal se funde de forma correta sem pequenos defeitos. 
2-O que são macro e microssegregações? Como elas podem ser vistas nas peças fundidas? 
São defeitos estruturais no material decorrentes do processo de solidificação e são variados das diferentes 
concentrações (composições) de sólido e líquido na interface do material ao longo do tempo de 
resfriamento, ou seja, durante o tempo de resfriamento de um metal existe um equilíbrio entre a 
quantidade de material sólido que se forma e líquida, porém quando não há tempo suficiente para que 
todas as extensões do material acompanhem esse equilíbrio a interface de solidificação passa por esses 
locais e eles se fixam da forma em que estão gerando diferentes concentrações na peça, dando um 
aspecto típico a elas. Quando essas variações de composição atingem o comprimento de vários grãos do 
material damos o nome de macrossegregações e quando essas variações estão apenas na distância do 
tamanho de um único grão ou menos damos a ela o nome de microssegregações. 
3-Explique o processo de fundição em areia, descrevendo cada uma de suas etapas. 
É o processo de manufatura em que o metal fundido flui por gravidade ou por outra força dentro de um 
molde onde solidifica na forma de cavidade desse molde. A fundição em areia é a mais usada na produção 
de peças de altas temperaturas de fusão. O processo para fundir os metais em areia consiste em primeiro 
ter uma peça de modelo, ou manufaturar ela, de um material qualquer que se deseja reproduzir. Depois é 
necessário fabricar uma caixa onde caiba esse modelo e a respectiva quantidade de areia para empacotá-
lo. Coloca-se então o modelo na caixa e assim se compacta a areia até ficar firme e pegar todas as curvas 
da peça. Na maioria das vezes são preparadas duas peças (machos) de molde contendo os dois lados da 
peça sendo uma a que tem as entradas do material, mas também é possível fazer isso com uma única 
peça. 
Na construção desse molde é importante haver ainda uma bacia de vazamento e a construção de 
massalotes para que a contração do material não cause buracos na peça. Depois de construídos os 
moldes são fechados e é vazado com um cadinho todo material para dentro. Após a solidificação quebra-
se o molde e a peça pode ser removida. 
4-Explique o processo de fundição sob pressão, apresentando as diferenças entre os processos 
em câmera quente e câmera fria. 
É o processo que submete o metal líquido a entrar na cavidade do molde por uma injeção controlada de 
material. Quando introduzido na cavidade, o metal expulsa o ar de dentro, completando assim todas as 
partes vazias dando melhor qualidade aos detalhes da peça. Em câmera quente esse processo é mais 
rápido do que comparado com a câmera fria e isso se deve por conta de que no sistema de câmara 
quente somente são fundidos materiais com baixos pontos de fusão enquanto as ligas com alto ponto de 
fusão (ex: alumínio) só podem acontecer nas ligas de câmara fria já que o material atacaria o ferro 
presente no molde. 
 
5-Você é engenheiro de processos de uma empresa que fabrica peças em alumínio. A empresa 
pretende desenvolver um novo produto, puxador de armário. Esse produto terá formas complexas, 
necessitam de bom acabamento superficial, mas terá que ser produto em larga escala. Foram 
pensadas algumas técnicas de fundição, mas no final ficaram 2 técnicas para você escolher qual 
para utilizar: fundição sob pressão ou fundição em areia. Qual das 2 vocês escolheria? Por quê? 
Fundição sob pressão EM CÂMARA FRIA é a mais indicada quando o assunto é um bom acabamento e 
uma produção de velocidade e larga escala para o alumínio, pois o molde, ao contrário do feito de areia, 
pode ser utilizado por várias vezes e também por ser um metal injetado com as quantidades corretas tem 
a solidificação mais rápida e eficiente mesmo sendo mais devagar que as ligas feitas em câmara quente. 
Além disso, como esse processo conta com um molde metálico a precisão das curvas externas de uma 
peça podem ser impressas da forma mais fiel possível dando qualidade aos detalhes mais complexos da 
peça.