MAPA - FUNDIÇÃO E SOLDAGEM MARCIO GABINI FERREIRA DA CRUZ

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MAPA - FUNDIÇÃO E SOLDAGEM – 2023 
MARCIO GABINI FERREIRA DA CRUZ 
RA: 211151685 
 
 Olá, aluno(a), tudo bem? 
 
Seja bem-vindo(a) à nossa atividade M.A.P.A da disciplina de Fundição e Soldagem. 
A atividade que será apresentada aqui terá como tema as decisões que um 
engenheiro responsável pelo setor de manutenção de um frigorífico deverá tomar 
para a execução correta dos serviços prestados. Sua atividade encontra-se dividida 
em duas etapas, sendo que cada uma das etapas aborda um conteúdo diferente do 
seu livro. 
 
As suas tarefas no M.A.P.A serão: 
Conhecer e descrever a escolha do tipo de material que deverá ser utilizado na 
situação apresentada. 
Apresentar as melhores opções relacionadas a processo de fabricação dos itens 
apresentados. 
Descrever processos técnicos referentes a processos de fundição e de obtenção de 
material. 
 
VOCÊ ESTÁ PREPARADO? 
 Nas próximas páginas, você será DESAFIADO(A)! Como futuro(a) engenheiro(a), 
queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como: 
analisar, sistematizar, refletir e tomar decisão. Uma aprendizagem ativa relevante é 
relacionada à nossa vida, aos nossos projetos e expectativas. Analisar os desafios 
da vida real para a tomada de decisão, transformando-os em um objeto de estudo 
que permita a aplicação de conceitos relacionados a fundição e soldagem. Quanto 
mais controle você tiver sobre as variáveis de um problema, menor será o risco. 
Assim, minimizar o risco é fundamental para uma boa tomada de decisão de um 
investimento. 
O objetivo deste desafio é provocar o seu senso crítico, buscando na leitura os 
fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas, 
conectando o conteúdo da Fundição e Soldagem à realidade. Além disso, este 
desafio proporciona autonomia para que você seja capaz de organizar suas 
atividades mentais, de modo a desenvolver não somente o que compete às suas 
atribuições como estudante, mas também como futuros profissionais. 
Nossa atividade está dividida em duas etapas que deverão ser feitas 
individualmente. Assim, seus conhecimentos serão colocados à prova! Você está 
preparado(a)? Vamos lá! 
 
Para ajudar na compressão da atividade, acesse o vídeo a seguir: 
https://youtu.be/ndL7I-QihZ4 
 
 
 
CONTEXTUALIZAÇÃO 
Imagine que você trabalha como Engenheiro de Projetos em uma empresa do ramo 
frigorífico na região central do Brasil. Determinado dia, um dos equipamentos que 
está sob seu cuida, conhecido como quebrador de ossos, parou de funcionar devido 
ao tempo de uso. O quebrador de ossos pertence à empresa e trabalha 
continuamente há 10 anos. Uma vez que a máquina não está em funcionamento, o 
prejuízo é grande já que não existe outra máquina que possa substituir sua função, 
provocando a pausa da linha. Para conhecimento, observe a imagem abaixo, onde 
é possível observar um quebrador de ossos. 
 
Fonte: O autor, 2023 
 
Com o intuito de iniciar o processo de resolução do problema, você resolve realizar 
a primeira análise visual. Ao realizar esta análise você constata a presença de trincas 
em mais de um dos quebradores. Como a trinca era generalizada e presente em 
muitos dos elementos, dado o tempo de vida da máquina e sua importância para o 
processo você opta por obter uma nova máquina semelhante a já existente. 
Há, contudo, um ponto mais emergencial a ser resolvido. Uma vez que só há uma 
máquina quebradora de ossos, não podemos ter a linha parada até a chegada da 
nova máquina. Neste caso, será necessárias algumas ações imediatas e 
momentâneas para seguir com a produção. A ação a ser tomada consiste na 
substituição dos quebrados de ossos que quebraram. Para isso, você mandará sua 
equipe de usinagem produzir novos e soldar no lugar como plano de ação imediato. 
Como a máquina apresenta mais de 10 anos, você não foi capaz de achar o manual 
de instrução/manutenção da mesma e o fornecedor já não existe mais. Você sabe 
que o quebrador é fabricado com ferro fundido, mas não sabe qual o tipo. Diante do 
cenário apresentado, leia as fases 1 e 2 abaixo: 
 FASE 1 
Como este modelo de quebrador de ossos te atende bem e supri suas necessidades, 
você resolve não alterar o projeto. Além disso, para evitar erros no processo de 
reparação provisória do seu equipamento, você necessita saber o material para 
aplicar o melhor tipo de solda. Com base nisso, responda as seguintes questões: 
 
a) Qual(is) técnica(s) ou processo você, na condição de líder de manutenção, pode 
pedir para que seu time de colaboradores realize para determinar o tipo de ferro 
fundido, sendo que está, deverá ser uma técnica de baixo custo e rápido resultado? 
Explique sua resposta. 
RESPOSTA: 
 
Como um líder de manutenção, pode-se utilizar técnicas de baixo custo e de rápido 
resultado para determinar o tipo de ferro fundido utilizado no quebrador de ossos. 
Duas técnicas que podem ser empregadas são a análise visual e o teste de fratura. 
 
• Análise Visual: Realizar uma inspeção visual minuciosa da superfície do 
quebrador de ossos. Observando as características como cor, textura, 
presença de lamelação e aspecto geral. Cada tipo de ferro fundido possui 
características visuais distintas que podem ajudar na identificação. Por 
exemplo, o ferro fundido cinzento geralmente apresenta uma cor acinzentada 
e uma textura granular, enquanto o ferro fundido nodular exibe uma textura 
mais fibrosa. Com base nessas observações, pode-se obter pistas sobre o 
tipo de ferro fundido utilizado. 
• Teste de Fratura: Realizar um teste de fratura em uma pequena amostra do 
material. Utilizar um martelo para quebrar a amostra e examine o padrão de 
fratura. O ferro fundido cinzento tende a apresentar uma fratura granular, 
enquanto o ferro fundido nodular exibe uma fratura mais fibrosa. Essas 
características de fratura podem auxiliar na identificação do tipo de ferro 
fundido. 
 
É importante ressaltar que a análise visual e o teste de fratura fornecem apenas uma 
identificação preliminar do tipo de ferro fundido. Para uma confirmação definitiva, 
pode ser necessário realizar análises mais avançadas, como análise química ou 
análise metalográfica. No entanto, as técnicas sugeridas são de baixo custo e podem 
fornecer resultados rápidos, permitindo que selecione a solda mais adequada para 
o reparo provisório do equipamento. 
 
b) Uma vez determinado o tipo de material do quebrador de ossos, você resolve 
realizar um estudo para que, o novo equipamento, tenha um tempo de vida útil maior 
que o antigo. Para isso, você identifica que seu equipamento quebrou justamente 
em uma de suas garras que é utilizada para quebrar os ossos pois não aguentou 
tanto impacto. Sabendo que a ideia é continuar utilizando ferro fundido, qual tipo de 
ferro fundido (maleável, branco, cinzento ou nodular) você aconselharia para a 
fabricação desta nova garra? Por qual motivo? 
RESPOSTA: 
 
Para a fabricação da nova garra do quebrador de ossos, considerando a 
necessidade de resistência ao impacto, o tipo de ferro fundido mais indicado seria o 
ferro fundido nodular. 
O ferro fundido nodular, também conhecido como ferro fundido dúctil, apresenta 
características mecânicas superiores em comparação a outros tipos de ferro fundido. 
Ele possui uma matriz de grafita esferoidal (nódulos de grafita) dispersa no material, 
o que confere maior ductilidade e tenacidade ao ferro fundido. 
A presença desses nódulos de grafita esferoidal aumenta a capacidade de absorção 
de impacto do material, tornando-o mais resistente a trincas e fraturas. Isso é 
especialmente importante para uma garra que sofre impactos frequentes durante a 
operação do quebrador de ossos. 
Além disso, o ferro fundido nodular também possui boa resistência à corrosão, alta 
resistência mecânica e boa usinabilidade, o que contribui para a durabilidade e 
desempenho da nova garra. 
Portanto, a escolha do ferro fundido nodularpara a fabricação da nova garra do 
quebrador de ossos proporcionará uma maior vida útil e confiabilidade ao 
equipamento, garantindo resistência ao impacto e melhor desempenho em sua 
função. 
 
 
FASE 2 
 
Suponha agora que outro problema surgiu neste mesmo frigorifico que você 
trabalha. Desta vez, uma peça, produzida em alumínio, quebrou no interior de uma 
das máquinas. Esta peça é relativamente pequena, pesando aproximadamente 8 
quilos. Ela apresenta muitos detalhes, rebaixos e seções finas. É uma peça única 
que necessita de alto rigor dimensional. 
Para evitar futura dor de cabeça, sabendo que esta peça é um item praticamente 
impossível de se encontrar no mercado, você irá mandar produzir duas réplicas, uma 
para substituir a peça quebrada e outra para deixar em estoque. Com base nas 
informações apresentadas, responda: 
 
a) Levando em conta o custo-benefício, qualidade e quantidade, qual processo de 
fundição você utilizaria para a fabricação do item em questão? Por qual motivo? 
OBS: por processo de fundição entende-se os processos de modelamento como 
microfusão, areia verde e outros. Não sendo, portanto, os processos de fusão como 
alto forno e cadinho. 
RESPOSTA: 
 
Considerando o custo-benefício, qualidade e quantidade desejados, o processo de 
fundição mais adequado para a fabricação das réplicas da peça em alumínio seria a 
fundição por microfusão, também conhecida como fundição por cera perdida ou 
processo de investimento. 
A fundição por microfusão é um processo de alta precisão que permite a produção 
de peças complexas, com detalhes, rebaixos e seções finas, como descrito para a 
peça em questão. Nesse processo, um modelo da peça é feito em cera ou outro 
material solúvel em água, criando um molde. Esse molde é revestido com um 
material refratário para criar uma cavidade exata da peça desejada. Em seguida, a 
cera é derretida, deixando um espaço vazio que é preenchido com alumínio fundido. 
A fundição por microfusão oferece várias vantagens nesse caso. Primeiro, o 
processo permite uma alta precisão dimensional, garantindo que as réplicas da peça 
sejam idênticas à original e atendam aos requisitos de rigor dimensional. Além disso, 
a fundição por microfusão permite a produção de peças com excelente acabamento 
superficial e detalhes precisos, o que é essencial para essa peça única. 
Outra vantagem é a possibilidade de produzir múltiplas réplicas em um único ciclo 
de fundição, o que permite a fabricação da peça de substituição e de uma peça 
adicional para estoque, conforme mencionado. Isso reduz custos e tempo de 
produção em comparação com outros processos de fundição. 
Portanto, a fundição por microfusão seria a escolha mais adequada para a 
fabricação das réplicas da peça em alumínio, garantindo a precisão dimensional, 
qualidade e quantidade desejadas, além de proporcionar a reprodução fiel dos 
detalhes da peça original. 
 
b) De acordo com o processo escolhido, descreva as etapas do processo 
determinado. 
RESPOSTA: 
 
O processo de fundição por microfusão, também conhecido como fundição por cera 
perdida ou processo de investimento, envolve as seguintes etapas: 
 
1. Modelagem do padrão: A primeira etapa consiste em criar um modelo da peça 
desejada em cera ou outro material solúvel em água. Esse modelo deve ser 
feito com precisão, replicando todos os detalhes e características da peça 
original. 
2. Montagem do conjunto do modelo: Vários modelos individuais podem ser 
agrupados para formar um conjunto, conhecido como árvore de cera. Essa 
árvore de cera é conectada a um canal de alimentação, que permitirá a 
entrada do metal fundido no molde. 
3. Revestimento: O conjunto do modelo é mergulhado em uma suspensão 
cerâmica ou revestido com um material refratário por meio de um processo 
de revestimento repetitivo. Isso cria uma camada fina e uniforme em torno dos 
modelos, formando o molde. 
4. Secagem: Após o revestimento, o molde é deixado secar completamente. 
Esse processo pode envolver a cura em uma estufa para acelerar a secagem 
e aumentar a resistência do revestimento. 
5. Eliminação da cera: O molde é aquecido para derreter e eliminar 
completamente a cera dos modelos, deixando uma cavidade vazia no interior 
do molde. Isso pode ser feito por meio de um forno ou por autoclave, onde a 
pressão é utilizada para eliminar a cera. 
6. Pré-aquecimento: Após a eliminação da cera, o molde é pré-aquecido para 
remover qualquer umidade residual e garantir a estabilidade do molde durante 
o vazamento do metal fundido. 
7. Vazamento: O metal fundido, como o alumínio, é despejado no molde através 
do canal de alimentação. A gravidade ou pressão pode ser utilizada para 
garantir um preenchimento completo do molde. 
8. Resfriamento e solidificação: O metal fundido preenche a cavidade do molde 
e começa a esfriar, solidificando-se na forma desejada da peça. Durante essa 
etapa, ocorre a solidificação e o resfriamento controlado do metal para evitar 
defeitos. 
9. Remoção do revestimento: Após a solidificação completa do metal, o molde é 
quebrado ou removido para revelar a peça fundida. O revestimento cerâmico 
é retirado, geralmente por meio de processos mecânicos ou químicos. 
10. Acabamento e inspeção: A peça fundida é finalizada através de processos de 
acabamento, como remoção de rebarbas, usinagem, polimento e tratamentos 
superficiais. A peça é então inspecionada para garantir que atenda aos 
requisitos de qualidade e rigor dimensional. 
 
Essas etapas do processo de fundição por microfusão permitem a produção de 
réplicas de alta precisão e qualidade, preservando os detalhes e características da 
peça original em alumínio. 
 
c) Com base no que foi apresentado, quais processos de fundição você não utilizaria 
para a produção do item quebrado? Explique o motivo. 
RESPOSTA: 
 
Com base nas características descritas da peça quebrada, que possui muitos 
detalhes, rebaixos e seções finas, existem alguns processos de fundição que podem 
não ser adequados para a produção desse item. 
 
1. Fundição em areia: A fundição em areia é um processo comum, porém, não 
seria a melhor opção para a produção da peça com alto rigor dimensional e 
detalhes complexos. Esse processo pode resultar em acabamento menos 
preciso e menor fidelidade aos detalhes da peça original. 
2. Fundição em molde permanente: Esse processo envolve o uso de moldes de 
metal, como o molde metálico de gravidade. No entanto, devido aos detalhes 
e seções finas da peça, pode ser desafiador obter um preenchimento 
adequado do metal fundido, resultando em possíveis falhas de preenchimento 
e acabamento impreciso. 
3. Fundição em casca ou gesso: A fundição em casca ou gesso também pode 
não ser a melhor opção devido à complexidade da peça e à necessidade de 
alta precisão dimensional. Esse processo pode resultar em dificuldades para 
a reprodução fiel dos detalhes e na obtenção de um acabamento preciso. 
 
Portanto, para garantir a qualidade, precisão dimensional e fidelidade aos detalhes 
da peça quebrada, é recomendável utilizar o processo de fundição por microfusão, 
como mencionado anteriormente, devido à sua capacidade de produzir réplicas com 
alta precisão e qualidade, mesmo em peças com detalhes complexos e seções finas.