Ta1 - Processos de Fabricação

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Processos de 
Fabricação
Fundição
Prof. Rennan Kanashiro
Conteúdo – Aula 01
Unidade 1 – Fundição
 Seção 1 - Introdução à fundição
 Seção 2 - Processos de fundição
 Seção 3 - Fundição de precisão
Fonte: https://goo.gl/images/rcJxmy
 Como selecionar o material para a fundição?
 Quais são os processos de fundição?
 Quais as etapas de desenvolvimento de um projeto 
de fundição?
Fonte: https://images.app.goo.gl/wfFfUjS8fELUWgQe8Fonte: https://goo.gl/images/jTi82B
Introdução à 
fundição
Conceitos iniciais de fundição
 O princípio básico de fundição envolve
conceitos de fusão, onde o material está no
estado líquido (acima da temperatura de
fusão), e de solidificação, onde o material
passa para o estado sólido com início na
formação de núcleos (ASKELAND, 2008).
Princípios de solidificação de metais 
a) b)
c) d)
Fo
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Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalino_c%C3%BAbico
 Como resultado desse processo tem o início da formação da dendrita,
que se refere à expansão de cada núcleo de cristalização com o
formato similar ao de uma árvore com seus ramos.
 Decorrente do processo de solidificação ocorrem
dois fenômenos: Segregação e Contração.
Fonte: Guesser 2009 apud Rivera et al., 2003. 
Segregação
 Quando o metal está no estado líquido e
homogêneo, os elementos de liga ou as
impurezas estão totalmente dissolvidas, mas,
durante a solidificação, elas se tornam menos
solúveis e acompanham o metal líquido
remanescente, acumulando-se na parte sólida
formada, ocorrendo assim a segregação
(CHIAVERINI, 1995).
Contração
 Contração no estado líquido;
 Contração durante a 
solidificação;
 Contração no estado sólido.
Fonte: Chiaverini (1995, p. 4).
Fonte: https://images.app.goo.gl/tZQs64zXFMhLAcf98
Etapas
Projeto de Modelos e Moldes para Fundição
 Desenho das peças a serem fundidas
 Posicionamento adequado das 
seções das peças
 Espessura mínima das paredes
 Dimensões mínimas de orifícios
 Ângulo de saída
 Projeto do modelo
 Sobremetal
Fonte: autoria própria.
Projeto do Massalote
 Representação esquemática da zona 
de ação do massalote
Fonte: Maciel, C. I. S. 2017 (p.16).
Fonte: Fuoco, R. 2007
Peça
Pescoço
Massalote
Projeto do Massalote
 Módulo da peça:
 Módulo do massalote:
 Mp : Mpesc : Mm
Volume da Peça
Superfície da Peça
Fonte: adaptada de Fischer et al. (2011, p. 163).
Fator de segurança
Exercício - Escolha do material e projeto de molde 
 Você foi contratado por uma empresa muito
conceituada no mercado. Esta empresa
fabrica produtos de ferros fundidos em areia
verde, mas precisa adaptar-se a um novo
segmento de produção de martelos de
cozinha em alumínio.
Fonte: https://images.app.goo.gl/z2uR8bskhMRBxAuY8
Exercício
 Para tanto, nesta primeira seção, você
desenvolverá as primeiras etapas para a
fundição de um martelo de cozinha de alumínio
em areia verde. Nesse momento você
determinará se o material escolhido é
adequado sob os aspectos físico, químico e
mecânico e fará os primeiros cálculos de
projeto do molde a partir de um modelo
preestabelecido.
Considere 4,5 cm 
de espessura 
para a peça 
fundida
Solução
 Conhecer a composição química da liga e o ponto de fusão.
 Conhecer as solicitações mecânicas que o martelo sofrerá.
 Deverá ter boa tenacidade.
Fonte: ABNT (2006, p. 5); ABNT (2015, p. 2).
 Qual será a parte da peça fundida que solidificará por 
último?
Massalote
 Comprimento 
máximo:
4,5 x T = 4,5 x 4,5 = 20,5 cm
 Contribuição do massalote: 
2 x T = 2 x 4,5 = 9 cm
 Região de solidificação rápida:
2,5 x T = 2,5 x 4,5 = 11,25 cm
Fonte: Maciel, C. I. S. 2017 (p.16).
Considere T = 4,5 
cm de espessura
 Dimensionamento do pescoço:
 Sendo assim, o pescoço do massalote deverá ter 
dimensão entre 18,01 mm e 21,612 mm.
Processos de 
Fundição
Fonte: 
https://images.ap
p.goo.gl/M8ge66
VrPaaZBSfm9
Fonte: autoria própria.
Macharia
 Para a fundição de peças com cavidades é
necessária a utilização de machos simples,
localizados na caixa de moldar, que delimitam
a parte interna de uma peça formando furos
e/ou reentrâncias (CHIAVERINI, 1995).
Fonte: Chiaverini (1995, p. 23).
Macho
Processos de Macharia
Processo 
Cold box
Mistura de 
areia com 
resina e 
catalisador
Sopro
Pulverização 
de gás com ar 
seco e adição 
de amina
Manutenção
Tempo 
necessário de 
cura
Cura
Secagem -
Polimerização 
da resina
Fonte: 
https://images.app.goo.gl/zwkGH
BrxAqWpByRX6
Processos de Macharia
Processo 
Heat cured
Mistura de 
areia com 
resina e 
catalisador
Sopro
Disparo da 
mistura 
numa caixa 
aquecida
Manutenção
Tempo 
necessário 
de cura
Cura
Reação 
exotérmica 
com 
polimerização 
da resina
Fonte: 
https://images.app.goo.gl/8r2FfH
QnXgiiTPJn8
Cálculos para Projeto dos Canais de Vazamento 
(Sistema de Alimentação)
 Os canais de vazamento, também chamados
de sistema de alimentação, devem ser
devidamente dimensionados, pois assim o
metal líquido terá um escoamento
adequado e permitirá que os fenômenos de
solidificação, como segregação, contração e
rechupe sejam direcionados para o
massalote, como desejado.
Fonte: https://images.app.goo.gl/1idsnEmpLGatj3Vz9
 Velocidade Média de Vazamento (Vm), Tempo de Vazamento (t), 
Área de Vazão (a), Volume da Peça (v) e Vazão do Metal (V)
Fonte: Fischer (2011, p. 163).
Controle de Qualidade de Peças Fundidas 
 Depois de solidificadas as peças fundidas são desmoldadas e
passam por acabamento. As etapas de acabamento envolvem a
retirada dos canais de vazamento e do massalote, seguidos da
retirada do excesso de material na superfície, tratamento térmico
e/ou usinagem (SOARES, 2000).
Fonte: autoria própria.
 Sempre que uma etapa é finalizada a peça deve passar por um tipo
de inspeção, ou seja, controle de qualidade que pode ser por ensaios
não destrutivos, dimensional, pesagem, comportamento mecânico e
microestrutural.
Fonte: autoria própria.
Exercício – Etapas do processo de fundição
 Você foi contratado por uma empresa muito
conceituada no mercado. Esta empresa
fabrica produtos de ferros fundidos em areia
verde, mas precisa adaptar-se a um novo
segmento de produção de martelos de
cozinha em alumínio.
Fonte: https://images.app.goo.gl/z2uR8bskhMRBxAuY8
 Sua atividade consiste em elaborar um
relatório a ser entregue ao seu superior na
F&A Fundição, com as etapas a serem
executadas para a fabricação de um martelo
de carne em alumínio utilizando o processo
de fabricação de fundição em areia verde, de
tal maneira que o processo seja eficiente e
resulte em um produto de excelente
qualidade.
Fonte: https://images.app.goo.gl/Ff7tnJj5HZSPsFM5A
Exercício 
1ª Etapa – Preparação da areia
Fonte: Torres (2004, p. 44). 
Fonte:
https://images.app.goo.gl/i2uVgbAvTFrxqome6 
https://images.app.goo.gl/Rd91cG3HFeoMwJUUA
https://images.app.goo.gl/xPizAMwshdmCja8z6
2ª Etapa – Preparação da areia: considere que a
F&A Fundição sempre trabalhou com caixa de
molde em madeira devido à sua boa
funcionalidade e baixo custo e é dividida em duas
partes: a superior e a inferior. Incialmente, a areia
deve ser compactada na parte inferior e o modelo
do martelo predefinido posicionado, em seguida a
caixa superior é encaixada, a areia colocada é
compactada, dando assim o formato da peça a ser
fundida.
3ª Etapa – Canais de Vazamento (Sistema de 
Alimentação):
Fonte: Maciel, C. I. S. 2017 (p.36).
4ª Etapa – Vazamento do metal líquido: A descida
desse metal líquido pelo sistema de alimentação é
determinada com cálculo de vazão do metal
líquido (v), determinado pela razão entre o volume
da peça e o tempo de vazamento (t), portanto
aplica-se:
5ª Etapa – Desmoldagem e Acabamento: com o material solidificado e
resfriado, as caixas devem ser abertas e o martelo desmoldado. Em
seguida, os canais de vazamento e o massalote devem ser retirados e
podem ser extraídos corpos de prova que são amostras com
dimensões padronizadaspor normas, para a realização de ensaios
mecânicos e análise química.
Fonte: autoria própria.
https://images.app.goo.gl/U8M7T4oXBYxVSWJXA
https://images.app.goo.gl/SviqRcadoXJtqHJH6
Fundição de 
Precisão 
(Microfusão)
Fundição de precisão (Microfusão)
 Nesse processo podem ser fundidas ligas
de alumínio, níquel, cobre, magnésio,
aço e aço inoxidável para produção de
peças estruturais para a indústria
aeronáutica, equipamentos do ramo
alimentício, médico e odontológico,
peças de automóvel, peças de
decoração, joias e utensílios domésticos.
Fonte: https://images.app.goo.gl/JmpxKb5qmsYdhPLL6
Fonte: Adaptada de Kiminami, Castro e Oliveira (2013, p. 49).
Vantagens da Fundição por cera perdida:
 Grande quantidade;
 Formatos complexos;
 Detalhes precisos (cantos agudos, paredes finas);
 Maior precisão dimensional;
 Superfícies bem acabadas;
 Controle rigoroso da estrutura do material.
Fonte: https://images.app.goo.gl/74eGDUZ3awUAxHddA
Desvantagens da Fundição por cera perdida:
 Custo elevado em função da complexidade 
do produto;
 Ciclos de fabricação mais longos;
 Peso e dimensões da peça limitados.
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Fonte: https://images.app.goo.gl/vLDKahxs4bvw5c6f9
Fornos utilizados na fusão das ligas metálicas 
Fusão das Ligas Metálicas
• Fornos de Fusão;
 Cúpula
 Indução
 Forno elétricos
Fonte: Tâmega (2017) e https://bit.ly/2Shmuxn
Classificação
• Fonte de energia utilizada ou modo de operação
Fornos utilizados na fusão das ligas metálicas 
Forno Cadinho Poço
Fonte: Tâmega (2017) e https://bit.ly/2LTDdFG
Fornos utilizados na fusão das ligas metálicas 
Forno elétrico à resistência e à Arco 
Fonte: Tâmega (2017)
Fonte: Tâmega (2017)
Defeitos de 
Fundição
 A produção de peças em bom estado fabricadas por processos de
fundição é possível apenas com excelente controle de qualidade
durante o processamento:
 Matérias-primas selecionadas;
 Composição química;
 Projeto dos sistemas de alimentação;
 Cuidados com relação ao desprendimento 
de gases.
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Preenchimento incompleto
 Causa: Vazamento em baixas temperaturas;
 Aumentar a temperatura;
 Aumentar o percentual de carbono e fósforo;
 Produzir moldes mais altos e evitar a
compressão excessiva durante a etapa de
compactação de modo a facilitar a saída de
ar.
Fonte: Tâmega (2017) 
Superfície rugosa
 Pode ser resultado da utilização de areia
muito grossa ou pelo fato do molde não ter
sido comprimido o suficiente.
 Dessa forma o metal penetra nas paredes do
molde e quando solidificado apresenta uma
rugosidade excessiva.
 Esse problema é facilmente resolvido
utilizando areias mais finas.
Fonte: https://images.app.goo.gl/eFF1myvjgxmFPYhf9
Inclusão de escória
 Esse resíduo se concentra, sobretudo, nas paredes
mais grossas da peça fundida e para que isso seja
evitado, o sistema de alimentação deve ser projetado
de tal maneira que os direcione para o massalote ou
com a instalação de filtros na entrada do canal de
vazamento. Fonte: https://images.app.goo.gl/9PdSQdZZV4YUqAr89
Fonte: Tâmega (2017) 
Bolhas de gases
 Essa descontinuidade é recorrente dos
gases ou ar que ficam retidos dentro do
molde devido à pouca porosidade dos
moldes, pelo excesso de gases formados
durante o vazamento do metal líquido
ou pelo excesso de umidade do molde.
Fonte: Fonseca (2017)
Trincas
 As trincas ocorrem durante a solidificação do material em peças que apresentam
cantos agudos ou regiões com excesso de dureza. A velocidade de resfriamento
nessas regiões é mais rápida que as demais e isso resulta na contração excessiva
promovendo a formação de trincas.
Fonte: https://images.app.goo.gl/CDjk1UZSxBaU1rcr5 Fonte: Tâmega (2017)
Exercício – Controle de qualidade
 Você foi contratado por uma empresa muito
conceituada no mercado. Esta empresa
fabrica produtos de ferros fundidos em areia
verde, mas precisa adaptar-se a um novo
segmento de produção de martelos de
cozinha em alumínio.
Fonte: https://images.app.goo.gl/z2uR8bskhMRBxAuY8
Exercício
 Considere que o projeto de molde e modelo de
um martelo de carne de alumínio foi verificado
e aprovado por seus superiores imediatos na
empresa F&A Fundição e que para efeito de
testes e avaliação do produto final, dois
martelos de carne foram fundidos.
Fonte: https://images.app.goo.gl/KXNC6pBWT52rjP47A
660°C 770°C
 O primeiro martelo de carne a ser avaliado foi
vazado com condição próxima à temperatura de
fusão do alumínio, em torno de 670 °C e
aplicando a técnica de inspeção visual foram
identificados defeitos superficiais como trincas,
camadas subsuperficiais de areia logo abaixo da
superfície e falta de preenchimento formando
apenas a metade do cabo. Utilizando a técnica de
ultrassom foi detectada a presença de defeitos
internos, diagnosticados como a possível
formação de bolhas.
Fonte: https://images.app.goo.gl/BXuFhvVGqfxVRam28
 O material vazado com temperatura acima da 
temperatura de fusão, 770 °C, apresentou 
apenas uma pequena formação de rebarba 
facilmente extraída durante o procedimento de 
acabamento. 
 É possível perceber que de maneira geral a 
temperatura teve influência significativa no 
vazamento de cada martelo de carne.
Fonte: https://images.app.goo.gl/JupArEUdv5p89H6P7
Martelo de carne (Temperatura de Vazamento 670 °C)
 Trincas superficiais;
 Excesso de areia na camada subsuperficial;
 Bolhas internas;
 Falta de preenchimento no cabo.
Recapitulando
Recapitulando…
 Introdução ao processo de fundição.
 Etapas do processo de fundição em areia verde.
 Projeto de modelo, molde e canais de 
alimentação/vazamento.
 Processo de fundição de precisão 
(microfusão/fundição por cera perdida)
 Defeitos de fundição.