PF1_2014_Aula 01_Unidade 1 e 2_Aula inaugural + Conceitos Fundamentais

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08/04/2014
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PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO 1 
(PF1)
Prof. Valmir Dias Luiz
Curso Técnico de Metalurgia
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO 
DE TECNOLÓGICA DE MINAS 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 1 – PF 1 AULA 01
OBJETIVO GERALOBJETIVO GERAL
Fundição e 
Solidificação
Soldagem
Processos 
de 
Fabricação I
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ORGANIZAÇÃO DO CONTEÚDO PROGRAMÁTICOORGANIZAÇÃO DO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Fundição de 
Solidificação
1º 
bimestre
2º 
bimestre
Soldagem
3º 
bimestre
4º 
bimestre
SISTEMA DE AVALIAÇÃOSISTEMA DE AVALIAÇÃO
1º bimestre
Prova 1:
8,0 pontos
Prova 2:
8,0 pontos
Exercícios:
4,0 pontos
Fundição e 
Solidificação
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PLANO DE ETAPA PLANO DE ETAPA –– 1º BIMESTRE1º BIMESTRE
Aulas Conteúdo Material/Exercícios
01-02-03 
04/04/14
Cap1. Introdução
Cap2. Conceitos Fundamentais Notas de aula
04 -05-06
11/04/14 Cap3. Solidificação Notas de aula
07-08-09 
25/04/14 Cap3. Solidificação Notas de aula
10-11-12
09/05/14 1ª Avaliação: 8,0 pontos Avaliação de conteúdo
13-14-15
16/05/13 Cap3. Solidificação Notas de aula
16-17-18
23/05/13 Cap3. Solidificação Notas de aula
19-20-21
30/05/13
Cap3. Solidificação
Cap4. Solubilidade dos gases Notas de aula
22-23-24
06/06/14 2ª Avaliação: 8,0 pontos Avaliação de conteúdo
OBJETIVOS ESPECÍFICOSOBJETIVOS ESPECÍFICOS
Ao concluir este módulo o aluno deverá:
 Reconhecer a importância dos principais processos de
fundição e de soldagem no setor industrial;
 Compreender as propriedades de interesse envolvidas
nos processos de fundição;
 Compreender os mecanismos envolvidos na solidificação
dos materiais;
 Conhecer e aplicar os principais processos de fundição:
moldes descartáveis e moldes permanentes;
 Conhecer aspectos de interesse no projeto de moldes e
peças fundidas;
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OBJETIVOS ESPECÍFICOSOBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Relacionar os efeitos dos processos de fundição e de
soldagem na microestrutura e nas propriedades do material;
 Compreender e aplicar a importância da análise e
inspeção de peças fundidas;
 Conhecer aspectos ambientais envolvidos em processos
de fundição;
 Reconhecer e compreender os principais tipos de
soldagem;
 Compreender e associar os conceitos metalúrgicos às
características dos produtos soldados;
 Reconhecer as principais técnicas de mecanização e
controle de qualidade de peças soldadas.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO –– 1º semestre1º semestre
Fundição e Solidificação:
UNIDADE 1 – Introdução
UNIDADE 2 – Conceitos Fundamentais
UNIDADE 3 – Solidificação
UNIDADE 4 – Solubilidade de gases
UNIDADE 5 – Confecção de Modelos
UNIDADE 6 – Alimentação
UNIDADE 7 – Processos de Fundição
UNIDADE 8 – Inspeção e Controle de peças fundidas
UNIDADE 9 – Projeto de Peças Fundidas
UNIDADE 10 – Aspectos Ambientais
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO –– 2º semestre2º semestre
Soldagem:
UNIDADE 11 – Introdução
UNIDADE 12 – Processos de Soldagem
UNIDADE 13 – Metalurgia da Soldagem
UNIDADE 14 – Considerações Finais
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
1. SIEGEL, M. Fundição, São Paulo: Associação Brasileira de
Materiais, 1977, 9a edição.
2. LAING, J. ROLFE, R. T. A manual of foundry practice. Londres:
Chapman & Hall, 1948, 2a ed
3. SYLVIA, J. GERIN. Cast metals technology, Massachusetts:
Addison-Wesley, 1972
4. MARQUES, P. V. , MODENESI, P. J., BRACARENSE, A. Q.
Soldagem: fundamentos e tecnologia. Belo Horizonte: Editora
UFMG, 2005.
5. WAINER, E. Soldagem: Processos e Metalurgia. Editora
Edgard Blücher. São Paulo: 2004
6. DRAPINSKI, J. Elementos de soldagem: Manual prático de
oficina. São Paulo: McGraw-Hill, 1979.
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UNIDADE 1
Introdução
Prof. Valmir Dias Luiz
Curso Técnico de Metalurgia
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO 
DE TECNOLÓGICA DE MINAS 
FUNDIÇÃO E SOLIDIFICAÇÃO AULA 01
1.1. Introdução à metalurgia
 A metalurgia é a ciência que estuda a extração,
transformação e aplicação de materiais metálicos, como o
ferro (Fe), o ouro (Au), a prata (Ag) e o bronze (Cu-Sn).
 A metalurgia como ciência pode ser dividida em três
grandes áreas:
1. Metalurgia extrativa (química): está relacionada com
os processos de obtenção dos metais a partir dos seus
minérios e com as propriedades químicas dos metais e
ligas. Este setor da metalurgia estuda as operações de
extração, refinação, fusão e prevenção da corrosão.
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1.1. Introdução à metalurgia
2. Metalurgia física: este ramo faz o estudo da
composição e da estrutura dos metais e ligas,
relacionando as estruturas atômicas das fases presentes
com as propriedades físicas.
3. Metalurgia da transformação: também designada por
metalurgia mecânica, efetua o estudo da obtenção da
forma desejada para os materiais metálicos. É neste
setor que se tratam os processos de fabricação.
1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
 Os processos de fabricação têm como objetivo a
modificação de um corpo metálico, com o fim de lhe
conferir uma forma definida.
 Os processos de fabricação podem ser divididos em
dois grupos:
1. Processos Mecânicos = as modificações de forma são
provocadas pelas aplicações de tensões externas ();
2. Processos Metalúrgicos = as modificações de forma
estão relacionados com altas temperaturas (T).
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1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
- Laminação
- Forjamento
- Estampagem
- Trefilação
- Extrusão
- Torneamento
- Fresamento
- Retífica
- Furação
- Madrilhamento
Fundição :
-Molde em areia 
verde
-Molde de cera 
perdida, etc...
Metalurgia do pó
Processos de 
Conformação dos 
Metais
Processos 
Mecânicos 
()
Conformação 
Plástica
( < r)
Usinagem
( > r)
Processos 
Metalúrgicos
(T)
Solidificação
(T > Tf)
Sinterização
(T < Tf)
1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
 Com relação a fabricação e montagem de componentes
metálicos, os processos de fabricação podem ser
classificados, de maneira simplificada, em cinco áreas
distintas:
1. Processos de Formas Primárias em Metais;
2. Processos de Conformação dos Metais;
3. Processos de Usinagem dos Metais;
4. Processos de Tratamento dos Metais;
5. Processos de União de Metais.
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1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
 Existem quatro características principais em qualquer
processo de fabricação, a saber: geometria, tolerâncias,
razão de produção e fatores ambientais e humanos.
A. Geometria: Cada processo de manufatura é capaz de
produzir uma família de geometrias.
B. Tolerâncias: Nenhuma dimensão pode ser produzida como
especificada pelo projetista.
1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
C. Razão de Produção: A razão de produção que pode ser
atingida através de um dado processo de fabricação é
provavelmente o seu aspecto mais significativo, porque ela
indica os aspectos econômicos e a produtividade que pode ser
atingida.
D. Fatores Ambientais e Humanos: Todo processo de
fabricação deve ser examinado visando:
 Seus efeitos ambientais;
 Sua interface com os recursos humanos;
 Seu uso de energia e recursos materiais.
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1.3. Contexto histórico das operações de fundição
 Os processos de fundição consiste em alimentar o metal
líquido na cavidade de um molde com o formato
requerido, seguindo-se um resfriamento, a fim de produzir
um objeto sólido resultante da solidificação.
1.3. Contexto histórico das operações de fundição
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1.3. Contexto histórico das operações de fundição
1.3. Contexto histórico das operações de fundição
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1.3. Contexto histórico das operações de fundição
1.3. Contexto histórico das operações de fundição
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1.3. Contexto histórico das operações de fundição1.3. Contexto histórico das operações de fundição
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1.3. Contexto histórico das operações de fundição
 A história dos fundidos no mundo se confunde com a
própria história e evolução da humanidade.
 A primeira peça fundida de que se tem registro é a de
um sino, fundido na antiga China há mais de 5000 anos.
 O clero é que aperfeiçoou os processos de fundição.
 O processo de fundição de ferro tem lugar na china em
600 A.C., sendo que o processo de fundição em aço é
bem mais recente, em 1740, atribuído a Benjamin
Huntsman da Inglaterra.
Primeiro alto-forno 
em operação no 
Estados Unidos 
utilizando carvão 
vegetal
1645
Heroult patenteou 
o forno elétrico de 
arco direto
1899
Wilhelm Von 
Siemens 
patenteou um 
forno a arco 
indireto com 2 
eletrodos
1878
O ferro metálico 
usado pelo 
homem era 
encontrado in 
natura 
4500 aC
Idade do bronze
4000 a 
2000 aC
Exploração
regular de jazidas
no mediterrâneo
1500 aC
Idade do ferro e 
redução do 
minério de ferro 
em fornos lupa 
até o século VIII 
dC
1200 aC
A forja catalã 
dominou a 
produção de ferro
Século 
VIII – XV
dC
Produção de ferro 
pelo ref ino do 
ferro-gusa
2ª metade 
do século 
XV dC
Abraham Darby
utiliza o coque 
como combustível 
no lugar do 
carvão vegetal
1709
Difusão da 
utilização do 
coque com os 
trabalhos de 
pudlagem e 
Henry Corty
1784
Os foles 
passaram a ser 
acionados por 
engrenagens 
movidas a vapor
1780
Uso de ar pré-
aquecido nas 
ventaneiras
1828
Aproveitamento 
do poder 
calorífero dos 
gases de topo no 
pré-aquecimento 
do ar
1832
Desenvolvimento 
do trocadores de 
calor tipo 
Cowpers
1857
Otimização dos 
sistemas de 
carregamento 
através do uso de 
elevadores à 
água,etc.
1870
Primeiro sistema de limpeza de gases com 
a utilização de um dustcatcher ; Difusão de 
técnicas para proteção do revestimento 
interno dos fornos (refratários, tubos de 
ref rigeração, painéis refrigerados,etc.)
UtiIização de 
sopradores tipo 
turbo, ao invés de 
foles; primeira 
máquina de 
sinterização
1910
Primeira máquina 
construção de 
tijo los ref ratário de 
qualidade
1917
Primeira patente 
para a injeção de 
f inos pelas 
ventaneiras
1944
Otimização do 
sistema de 
controle de fornos
1950
Enriquecimento 
de ar com 
oxigênio puro
1951
Desenvolvimento 
dos conversores 
LD na Áustria 
(homenagem às 
cidades Linz e 
Donawitz) 
1952
1880
Desenvolvimento e aperfeiçoamento de 
vários processos para fabricação de ferro-
esponja: Processos utilizando retorta, 
Processos com fornos rotativos, Processos 
com leitos f luidizados, Processos com 
fornos de cuba, dentre outros.
Década 
de 60 –
anos 2000HI
ST
ÓR
IA
 D
A 
SI
DE
RU
RG
IA
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Resumo
Unidade 1 – Introdução
1.1. Introdução à metalurgia
• Definições
• Três ramos da metalurgia: química – física – mecânica
1.2. Resumo dos processos de fabricação dos metais
• Processos de Formas Primárias em Metais;
• Processos de Conformação dos Metais;
• Processos de Usinagem dos Metais;
• Processos de Tratamento dos Metais;
• Processos de União de Metais.
1.2. Contexto histórico das operações de fundição
UNIDADE 2
Conceitos 
Fundamentais
Prof. Valmir Dias Luiz
Curso Técnico de Metalurgia
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO 
DE TECNOLÓGICA DE MINAS 
FUNDIÇÃO E SOLIDIFICAÇÃO AULA 01
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2.1. Etapas do processo de fundição
 O que é fundição mesmo?
 É a solidificação do metal líquido em um molde
refratário (cavidade), que apresenta a forma da peça
desejada.
2.1. Etapas do processo de fundição
 Exemplos de produtos obtidos:
– lingotes;
– tarugos;
– bases de máquinas;
– carcaças de máquinas;
– blocos de motores;
– rodas e polias;
– estátuas.
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2.1. Etapas do processo de fundição
 O processo de fundição não se restringe apenas às
ligas de aço, mas a vários tipos de ligas metálicas, desde
que apresentem temperatura de fusão não elevada e
fluidez adequada.
 Os metais mais utilizados são: aços, ferros fundidos,
alumínio, cobre, zinco, magnésio e respectivas ligas.
 Temperatura de fusão = temperatura em que o metal
passa do estado sólido para o líquido.
2.1. Etapas do processo de fundição
 Fluidez = capacidade de uma substância escoar com
maior ou menor facilidade. A água tem mais fluidez que o
óleo, porque escorre com mais facilidade.
 Existem muitas variantes no processo de fundição (grau
de automação, produtividade, precisão dimensional,
acabamento superficial, etc.).
 Destaca-se a influência do tipo de molde nas
propriedades físicas do material resultante.
Taxa de dissipação de calor através do molde  tamanho 
final de grão  resistência mecânica da peça. 
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2.1. Etapas do processo de fundição
As principais etapas do processo de fundição são:
1. Modelagem;
2. Moldagem;
3. Macharia (se necessário);
4. Fusão;
5. Vazamento;
6. Desmoldagem;
7. Acabamento (rebarbação e limpeza)
8. Controle de qualidade
2.1. Etapas do processo de fundição
1. Modelagem ou confecção do modelo
 Consiste em construir um modelo com o
formato da peça a ser fundida.
 Serve para construção do molde, e suas
dimensões devem prever a contração do metal
quando ele se solidificar, bem como um
eventual sobremetal para posterior usinagem
da peça.
 Todos os metais se contraem, exceto o Cd e
o Bi.
 Pode ser feito de madeira, metal, plástico,
gesso, etc.
Modelagem em cera
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2.1. Etapas do processo de fundição
2. Moldagem ou confecção do molde
 É o dispositivo no qual o metal fundido é
colocado para que se obtenha a peça
desejada.
 É feito de material refratário e é moldado
sobre o modelo que, após retirado, deixa
uma cavidade com o formato da peça.
 Refratário é o material cerâmico que pode
resistir às altas temperaturas dos metais
líquidos. São usadas nas paredes de fornos
e moldes de fundição, e são geralmente
cerâmicas, como dolomita, magnesita e
sílica.
Molde pronto
Molde de areia
2.1. Etapas do processo de fundição
3. Macharia ou confecção do macho
 É um dispositivo, também feito de refratário, que tem
a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias
da peça.
 São colocados nos
moldes antes que eles
sejam fechados para
receber o metal líquido.
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2.1. Etapas do processo de fundição
4. Fusão
 Aquecimento do metal para fundí-lo, deixando-o
em estado líquido.
2.1. Etapas do processo de fundição
5. Vazamento
 É o enchimento do molde com metal líquido.
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2.1. Etapas do processo de fundição
6. Desmoldagem
 É a retirada do molde e macho após a solidificação
da peça, podendo ser manualmente ou por
processos mecânicos.
2.1. Etapas do processo de fundição
7. Rebarbação e limpeza
 É a retirada dos canais de
alimentação, massalotes e
rebarbas que se formam
durante a fundição, além da
retirada das incrustrações do
molde na peça fundida,
geralmente por meio de jatos
abrasivos.
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2.1. Etapas do processo de fundição
7. Rebarbação e limpeza
 Canais de alimentação =
são os canais ou condutos
por onde o metal líquido
passa para chegar ao molde.
 Massalote = é uma reserva
de metal para compensar a
contração do material líquido
que vai se resfriando. Para
compensar a contração da
peça sólida, o molde é
construído com sobremetal.
2.1. Etapas do processo de fundição
8. Controle de qualidade
 É a verificação da conformidade
da peça (ausência de defeitos).
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2.2. Seleção do processo
 O tipo de processo a usar deve ser escolhido
adequadamente.Os mais importantes fatores a
considerar são:
1. Quantidade de peças a produzir;
2. Projeto da fundição;
3. Tolerâncias requeridas;
4. Grau de complexidade;
5. Especificação do metal;
6. Acabamento superficial desejado;
7. Custo do ferramental;
8. Comparativo econômico entre usinagem e fundição;
9. Limites financeiros do custo de capital;
10. Requisitos de entrega.
2.3. Características e defeitos dos produtos fundidos
 As peças fundidas possuem algumas características
inerentes a este processo, tais como:
1. Sobremetal, que será desbastado na usinagem;
2. Ausência de furos pequenos e detalhes complexos,
pois dificultam o processo e podem ser realizados
mais facilmente por usinagem;
3. Cantos arredondados e paredes mais grossas, para
evitar trincas e melhorar o preenchimento com metal
líquido.
4. Utilização de reforços nas peças, tal como as
nervuras.
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2.3. Características e defeitos dos produtos fundidos
 Os defeitos mais comuns das peças fundidas são:
1. Inclusão de material refratário do molde na peça, causando
defeitos superficiais e problemas para usinagem (formam
abrasivos para as ferramentas da usinagem);
2. Heterogeneidade na composição da liga metálica, causando o
aparecimento de partículas, segregações, etc.;
3. Rechupe, que é a falta de material causado por projeto de
massalote mal feito;
4. Porosidade, originado nos gases não eliminados durante o
processo de vazamento e solidificação, causando fragilidade
e defeitos superficiais.
2.4. Vantagens e desvantagens
 Vantagens:
1. Obtenção da peça a partir do metal líquido, sem necessidade
de processos secundários de conformação;
2. Obtenção de contornos e formas internas e externas das mais
complexas, com um mínimo de operações subseqüentes de
acabamento;
3. Tamanho/Peso. Desde poucos gramas a peças com mais de
200 T. Dimensões praticamente ilimitadas;
4. Boa adaptação a produção em série  indústria
automobilística;
5. Acabamento e tolerâncias dimensionais variadas, de acordo
com o processo escolhido = ± 0,2 a ± 6 mm.
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2.4. Vantagens e desvantagens
 Desvantagens:
1. Os aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas
tensões residuais, microporosidade, zonamento e variações
de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor
resistência e ductilidade, quando comparados aos aços
obtidos por outros processos de fabricação como conformação
a quente;
2. Os equipamentos e os acessórios são relativamente caros.
FIM!!!
DA AULA DE HOJE