Processo de Fundição

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Fundição
Você vai entender a fundamentação do processo de fabricação mecânica, por fundição, realizada por
técnicas de metalurgia do pó.
Prof. Gustavo Simão Rodrigues
1. Itens iniciais
Propósito
Compreender os princípios e as aplicações do processo de fabricação por fundição, os tipos de fundições
existentes e suas características, objetivando a escolha de uma aplicação específica no desenvolvimento de
um produto.
Objetivos
Analisar os principais processos e características da fabricação por fundição.
 
Reconhecer as propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal. líquido em
metal sólido.
 
Descrever as regras básicas para moldação.
Introdução
Antes de começarmos, assista ao vídeo e entenda sobre a importância do processo de fundição.
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1. Principais processos e características da fabricação por fundição
Aspectos básicos do processo de fundição
Assista ao vídeo e conheça mais sobre os principais processos de fundição.
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As etapas básicas de um
processo de fundição
geralmente dividem-se em
projeto e confecção do modelo,
confecção do molde e dos
machos, derramamento do
metal líquido, desmoldagem e
acabamento.
 Em muitos contextos fabris, a fundição
pode ser considerada um processo de
fabricação de peças metálicas, que
representa o caminho mais curto entre
a matéria-prima metálica líquida e a
peça semiacabada, já em condições de
uso, para utilização imediata.
Para estabelecer o processo de fabricação de uma peça fundida, parte-se do desenho técnico da peça a ser
produzida ou até mesmo de uma réplica. A partir disso, realiza-se o projeto que define todo o processo de
fabricação na fundição.
Os principais processos de fabricação por fundição são:
Moldagem em areia.
 
Fundição de precisão.
 
Moldes permanentes por gravidade.
 
Fundição sob pressão.
 
Fundição centrífuga.
 
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Fundição contínua.
 
Processos no estado semissólido.
Todas as técnicas supracitadas são usadas na fundição dos metais. O que define qual o melhor processo a ser
utilizado é o tamanho da peça e sua geometria, além do tipo de liga a ser fundida, a quantidade de peças a ser
produzida e a qualidade superficial desejada da peça. Como todo processo produtivo, deve-se levar também
em consideração a viabilidade técnico-econômica.
 
As principais classificações dos processos de fundição são apresentadas na imagem a seguir:
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abaixo.
Moldagem em areia
O método da fundição em moldes
de areia é considerado o mais
tradicional existente. Esse processo
consiste em assentar o modelo na
areia para obter a forma da peça a
ser fundida no molde. Este
processo é composto por uma
vasta gama de métodos, entre eles
podemos citar moldagem em areia
com argila, ligantes químicos, shell
molding e cold box (CHIAVERINI,
1986).
 Segundo Chiaverini (1986), todos
esses métodos devem apresentar
resistência suficiente para suportar
o peso do metal líquido, a ação
erosiva do metal líquido no
momento do vazamento, além de
gerar a menor quantidade possível
de gás, de modo a evitar erosão do
molde e contaminação do metal, ou
então devem facilitar a fuga de
gases gerados para a atmosfera.
A moldagem em areia verde é o processo mais comumente empregado em fundições. Consiste em compactar,
manualmente, ou utilizando máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica (chamada areia de fundição)
composta essencialmente de areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado ou montado na caixa de
moldar. Confeccionada a cavidade do molde, o metal é imediatamente vazado em seu interior.
 
A seguir veja esquematicamente a sequência de operações no processo de fundição em areia verde para o
caso de uma peça simples.
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Passo 1
Inicia-se com o modelo (I) que é colocado sobre um estrado de madeira no qual apoia-se também a
caixa de moldar de baixo.
Passo 2
Joga-se areia no interior da caixa, sendo ela compactada de encontro ao modelo até encher a caixa.
Passo 3
A compactação é realizada manualmente, com soquete ou por meio de um martelo pneumático (II).
Passo 4
Vira-se a caixa de baixo e retira-se o estrado de madeira (Ill).
Entenda melhor na imagem.
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Continuando a sequência de operações, temos:
Passo 1
Coloca-se a outra metade da caixa de moldagem (parte de cima) e os modelos do alimentador B e do
canal de vazamento (A).
Passo 2
Coloca-se areia e procede-se à sua compactação (IV).
Passo 3
Retiram-se os modelos dos canais A e B (V).
O processo pode ser observado na imagem:
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Na sequência de operações, temos:
Passo 1
Separam-se as caixas e procede-se à abertura das bacias do alimentador e do canal de vazamento
(VI) da caixa de cima.
Passo 2
Na caixa de baixo, procede-se à abertura do canal de entrada (C) e a retirada do modelo da peça
(VII).
Entenda na imagem.
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Para finalizar as operações, temos:
Passo 1
Fecha-se a caixa de moldagem, colocando-se as duas metades uma sobre a outra e mantendo-as
presas por presilhas ou por um peso colocado sobre a caixa de cima (VIII);
Passo 2
Vaza-se o metal, desmolda-se e cortam-se os canais (IX), resultando na peça fundida (X).
Na imagem a seguir, podemos entender melhor.
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Fundição de precisão ou cera perdida
Esse processo é uma adaptação relativamente recente do processo de cera perdida, utilizado desde a
Antiguidade na produção de joias e utensílios domésticos.
Ele apresenta como grande vantagem a liberdade de formas, excelente acabamento e estreita tolerância
dimensional (SOARES, 2000). Conforme Martinez, Brasil e Nascimento Filho (2002), o processo de fundição
por cera perdida, ou microfusão, tem recursos que permitem, em um “curto” espaço de tempo, a fabricação de
grande quantidade de peças. Confira.
Passo 1
Injeção dos modelos em cera.
Passo 2
Montagem do cacho.
Passo 3
Formação da casca.
Passo 4
Remoção dos modelos em cera.
Passo 5
Geração do vazamento.
Passo 6
Preparação da desmodelagem.
Passo 7
Realização do acabamento.
Passo 8
Finalização do produto final.
O formato pode variar desde o mais simples até o mais complexo, com espessuras de paredes reduzidas, alta
qualidade superficial e tolerâncias dimensionais estreitas. Além disso, apresenta possibilidades de uso de
ligas alternativas.
 
Também possibilita a eliminação de uma série de operações de usinagem, soldagem e encaixes, entretanto
requer controles rígidos em todas as etapas e pode ser ajustado para atender às solicitações do cliente. O
processo de fundição de precisão tende a compatibilizar a obtenção de peças com bom acabamento
superficial e um mínimo de operações posteriores ao vazamento da peça.
 
As principais vantagens são:
Redução da usinagem, em que o corte dos gastos é bastante expressivo.
 
Redução de gastos com acabamento superficial da peça.
 
Transformação de um conjunto de peças (unidas anteriormente por meio de soldas, rebites, encaixes
etc.) em uma única peça fundida.
O processo possui algumas desvantagens também, como investimento relativamente alto, manuseio de
produtos químicos à base de polímeros e/ou resinas, geração de resíduos cerâmicos, ou seja, o material do
molde usado não pode ser reutilizado, sendo restrito a peças de pequeno porte.
 
O modelo deve ter a geometria exata requerida pela peça final, mas em uma escala um pouco maior do que a
original para compensar a contração volumétrica, tanto do material usado para fabricar o modelo (cera,
plástico) quanto da solidificação do metal. Confira na imagem.
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Moldes permanentes por gravidadeA fundição por molde permanente é um processo de fundição de metal que emprega moldes reutilizáveis
(moldes permanentes), geralmente feitos de metal. O processo mais comum usa a gravidade para encher o
molde, mas a pressão de gás ou o vácuo também são usados.
Saiba mais
Metais de fundição comuns são ligas de alumínio, magnésio e cobre. Outros materiais menos comuns,
mas que também podem ser fundidos em moldes de grafite são estanho, zinco, ligas de chumbo e ferro
e aço. 
As vantagens de fundir usando o processo de fundição por molde permanente incluem:
O fato de o molde utilizado no processo poder ser reaproveitado, tornando o processo de médio custo
(embora o custo de montagem e ferramental seja alto).
 
O processo é capaz de produzir formas e designs mais complexos do que a fundição em areia.
 
A peça fundida tem um bom acabamento superficial (como fundida). O acabamento da superfície
fornecido aqui é melhor do que as peças e componentes fundidos em areia.
 
A fundição por gravidade permite um controle mais preciso sobre os atributos dimensionais do que os
processos de fundição em areia.
 
O próprio processo de fundição é altamente repetível e adequado para execuções de produção de alto
volume, sendo passível de automatização.
 
As peças fundidas em molde permanente apresentam boas propriedades mecânicas, baixo
encolhimento e baixa porosidade do gás.
 
As peças têm uma estrutura granulada homogênea e o próprio processo produz pouco refugo.
Já as desvantagens da fundição por molde permanente são:
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Alto custo de usinagem e longo tempo de preparação.
 
O processo de fundição em molde permanente geralmente é limitado a fundições com instalações de
menor capacidade.
 
Devido ao alto custo ferramental envolvido, um alto volume de produção é necessário para tornar esse
processo uma opção de fabricação economicamente viável.
 
Quanto mais alta for a temperatura de vazamento do metal fundido, menor será a vida útil do molde.
Entenda melhor na imagem a seguir.
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Fundição sob pressão
A fundição sob pressão é empregada na fabricação de diversos tipos de peças.
Saiba mais
A fundição sob pressão é um dos métodos mais utilizados, principalmente pela indústria automotiva na
produção de peças de alumínio, pois garante 100% do preenchimento da peça molde, evitando bolhas de
ar que podem fragilizar o material e também a adição de impurezas indesejadas. 
As principais vantagens desse processo são:
Fabricação de peças complexas.
 
Alta velocidade de produção.
 
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Peças com seções reduzidas.
Como aspectos negativos, há a combinação de um tempo de ciclo reduzido e as elevadas temperaturas
envolvidas, que levam ao surgimento de danos nas matrizes por fadiga térmica.
 
Com a produção de centenas de peças, começam a surgir trincas em regiões críticas da matriz, que crescem
à medida que a produção aumenta, até alcançarem condições que inviabilizam seu uso, culminando em seu
fim de vida.
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Fundição centrífuga
O processo consiste em vazar metal líquido em um molde que possui movimento de rotação, fazendo com que
a força centrífuga gere uma pressão acima da força da gravidade, forçando o metal líquido contra as paredes
do molde, onde se solidifica.
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A fabricação de tubos de ferro fundido para linhas de suprimento de água corresponde a um dos exemplos
mais comuns de utilização desse processo:
A fundição centrífuga deve ser usada quando:
As peças são simétricas e podem girar em torno de um eixo.
 
As propriedades da peça fundida estática são inadequadas.
 
É necessária uma estrutura de grãos uniforme.
 
É necessário manter a integridade dimensional.
 
Deseja-se fabricar tubos, luvas, buchas e anéis.
Fundição contínua
O processo de fundição contínua, também chamado de lingotamento contínuo, é o importante processo de
ligação entre a produção de aço e a laminação. Já em 1856, Henry Bessemer sugeriu um método de fundição
contínua, mas apenas durante as décadas de 1930 e 1940 a fundição contínua tornou-se um método de
produção comum para metais não ferrosos e, posteriormente, a partir da década de 1960 para aços.
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Henry Bessemer
Henry Bessemer (1813 -1898)Foi um engenheiro britânico, metalurgista e inventor, criador do processo
de Bessemer (patenteado em 1856) para a fabricação de aço. Fonte: Wikipedia
A relativa baixa condutividade térmica do aço e as altas temperaturas de fundição significavam que muitos
problemas tinham que ser resolvidos em comparação com a fundição de não ferrosos.
Curiosidade
Em meados da década de 1980, o lingotamento contínuo tornou-se o maior método de lingotamento,
superando a rota de lingotamento de aço convencional. 
Na fundição de lingotes, moldes individuais são preenchidos com aço fundido para produzir os lingotes de
aço. O método de fundição contínua tem muitos benefícios em comparação com os métodos de fundição de
lingotes mais antigos. As principais vantagens são a melhoria da qualidade do aço, melhor rendimento e
economia de energia e mão de obra.
Curiosidade
Atualmente, cerca de 95% da produção mundial de aço é feita por fundição contínua e muitas qualidades
de aço são fundidas em uma grande variedade de dimensões. 
O princípio do método de fundição contínua é simples. Confira como esse processo ocorre.
Passo 1
O aço líquido em uma concha é transferido para a máquina de fundição.
Passo 2
Quando a operação de fundição começa, o bico no fundo da panela é aberto.
Passo 3
O aço flui em uma taxa controlada para o distribuidor.
Passo 4
O aço flui do distribuidor, através de um bico de entrada submerso em um ou vários moldes. Os
moldes são geralmente de cobre resfriados a água.
A primeira solidificação ocorre na interface metal/molde. A espessura da casca solidificada aumenta
progressivamente quando é retirada pela máquina. Na saída do molde, a casca deve ser espessa o suficiente
para suportar a poça de líquido. Abaixo do molde, a casca é resfriada por pulverização de água.
Na extremidade da máquina, o fio é cortado e transferido para um laminador.
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Resfriamento primário 
É o resfriamento do molde.
Resfriamento secundário 
É o resfriamento por spray.
Processos no estado semissólido
O processamento de metal semissólido, também conhecido como tixoformação, é uma tecnologia de
conformação de metal patenteada por David B. Spencer durante seus estudos de doutorado no Instituto de
Tecnologia de Massachusetts (MIT), no início dos anos 1970 (SPENCER; MEHRABIAN; FLEMINGS, 1972).
Atualmente, o processo de tixoformação encontrou aplicação em vários domínios da fabricação devido à sua
capacidade de entregar a produção de peças de alta qualidade a custos comparáveis ou inferiores aos das
técnicas de conformação convencionais, como fundição ou forjamento.
Curiosidade
Durante os últimos 40 anos de esforços de pesquisa, muitos materiais diferentes foram desenvolvidos e
usados com esse processo. 
A fundição de metal semissólido é uma variante da forma quase líquida da fundição sob pressão. O processo é
usado hoje com metais não ferrosos, como alumínio, cobre e magnésio, mas também pode ser empregado
com ligas de alta temperatura para as quais não há materiais de matrizes adequados disponíveis. O processo
combina as vantagens da fundição e do forjamento e leva o nome da propriedade do fluido denominado
tixotropia, que é o fenômeno que permite o funcionamento desse processo.
Resumindo
Os fluidos tixotrópicos fluem quando cortados (cisalhados), mas engrossam (aumentam sua viscosidade)
quando em repouso. 
A fundição de metal semissólido é feita a uma temperatura na qual coloca o metal entre os estados líquido e
sólido. Idealmente,o metal deve ser de 30 a 65% sólido.
A fundição semissólida é normalmente usada para
aplicações de ponta. Para ligas de alumínio, as peças
típicas incluem as estruturais médicas e aeroespaciais,
peças contendo pressão, peças de defesa, suportes do
motor, cabos do sensor do coletor de ar, blocos do
motor e carcaças do filtro da bomba de óleo.
 A seguir, veja
esquematicamente
as etapas do
processamento de
metal semissólido.
Passo 1
Lingote recebido.
Passo 2
Agitação eletromagnética e fundição.
Passo 3
Tarugo de metal semissólido cortado em partes.
Passo 4
Partes aquecidas.
Passo 5
Conformação do metal semissólido.
Passo 6
Peça acabada.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Os principais processos de fabricação por fundição são: moldagem em areia; fundição de precisão; moldes
permanentes por gravidade; fundição sob pressão; fundição centrífuga; fundição contínua e processos no
estado semissólido. Das opções a seguir, a que não define qual é o melhor processo a ser utilizado é:
A Tamanho da peça e sua geometria.
B Tipo de liga a ser fundida.
C Quantidade de peças a ser produzida.
D Custo do transporte da matéria-prima.
E Qualidade superficial desejada da peça.
A alternativa D está correta.
O custo do transporte da matéria-prima não influencia no tipo de processo a ser utilizado.
Questão 2
A fundição por molde permanente é um processo de fundição de metal que emprega moldes reutilizáveis
(moldes permanentes), geralmente feitos de metal. O processo apresenta diversas vantagens, mas também
algumas desvantagens. Não é considerada uma desvantagem do processo de fundição por molde
permanente:
A Um alto custo de usinagem e um longo tempo de preparação.
B O processo de fundição em molde permanente é, em geral, limitado a fundições menores.
C Devido ao alto custo de ferramental envolvido, um alto volume de produção é necessário para tornar
esse processo uma opção de fabricação economicamente viável.
D Quanto mais alta for a temperatura de vazamento do metal fundido, menor será a vida útil do molde.
E A variação de temperatura no molde gera o dano por fadiga térmica, o que reduz o seu tempo de vida
útil.
A alternativa E está correta.
Apesar de ser uma desvantagem, esta aparece no método de fundição sob pressão, e não na fundição por
molde permanente.
2. Propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal líquido em metal sólido
Aspectos metalúrgicos da fundição
Assista ao vídeo e conheça mais sobre o processo de solidificação do metal líquido.
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Quando líquido, o metal apresenta maior reatividade comparado ao mesmo metal no estado sólido, pois seus
átomos estão mais distantes uns dos outros, facilitando a reação com outros elementos. Do ponto de vista da
fundição, isso se torna um problema, pois os metais líquidos em geral têm grande afinidade com o oxigênio.
Dessa forma, dois aspectos devem ser analisados:
A formação de óxidos.
 
As perdas de material metálico durante a fusão.
Para avaliar a formação de óxidos, a análise do diagrama de Ellingham (imagem a seguir) é importante.
Ellingham
Harold Johann Thomas Ellingham (1897–1975)Foi um físico-químico britânico, mais conhecido por seus
diagramas de Ellingham, que resumem uma grande quantidade de informações sobre a metalurgia
extrativa. 
Exemplo
Fixando a temperatura de 1.000 K, é possível enxergar que as curvas dos óxidos de alumínio, cálcio e
magnésio são as de menor energia livre (mais fortemente negativas). Assim, os óxidos são mais
facilmente formados, sendo esses elementos alguns dos que possuem maior afinidade com o oxigênio. 
Essa propriedade de oxidação é importante quando é desejado desoxidar o banho de outro metal que tenha
afinidade com o oxigênio menor do que a dos citados anteriormente. Dessa forma, o metal adicionado se
oxida no lugar da liga a ser produzida.
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Diagrama de Ellingham.
A fim de minimizar as perdas por oxidação, podem ser executadas algumas ações:
Atmosferas redutoras
São aquelas em que há a redução do gás oxigênio, podendo ser ricas em hidrogênio ou monóxido de
carbono.
Atmosferas neutras
São aquelas compostas por gases nobres, como o argônio e o xenônio.
Escórias protetoras
São utilizadas para remover impurezas durante a fundição do metal. Porém, também ajudam no
controle de temperaturas das peças fundidas e minimizam a reoxidação do produto, devido à
associação de materiais refratários quando em seu formato líquido.
Adição de elementos que inibem a oxidação
São materiais antioxidantes, que inibem a ação do oxigênio no metal durante a fundição.
Processo de solidificação
No processo de solidificação, o líquido muda para sólido durante o resfriamento. A energia do líquido é menor
do que a do sólido acima do ponto de fusão. Portanto, o líquido é estável acima do ponto de fusão e, abaixo
dele, a energia do líquido torna-se maior do que a do sólido.
Resumindo
Abaixo do ponto de fusão, o sólido torna-se mais estável do que o líquido. 
No ponto de fusão, o líquido é convertido em sólido durante o resfriamento. Essa transformação em sólido
abaixo do ponto de fusão é conhecida como “solidificação” e ocorre na temperatura chamada “ponto de
congelamento”.
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Durante a solidificação, os fenômenos que ocorrem no material são: cristalização, contração de volume,
concentração de impurezas e desprendimento de gases.
Cristalização
O crescimento e a solidificação do cristal em fundições de metal é, em grande parte, uma função da
mobilidade atômica.
Atenção
Fatores térmicos e cinéticos devem ser considerados ao determinar se o crescimento do cristal será
inibido ou acelerado. 
Seja na configuração esférica ou em forma de agulha, as partículas de metal comportam-se de maneira
diferente, dependendo de sua localização na composição: no líquido, na interface líquido/sólido ou no sólido.
 
Além disso, metais como alumínio e cobre têm apenas uma estrutura (cúbica de face centrada, CFC). Por
outro lado, metais como ferro e cobalto podem ter estruturas cristalinas diferentes em temperaturas
diferentes.
Exemplo
O ferro pode ser CFC e cúbico centrado no corpo, CCC. 
Contração de volume
A maioria dos metais encolhe quando se solidifica. A contração de solidificação varia de 3 a 8% para metais
puros. Pode resultar na formação de vazios (microporosidade e encolhimento) durante a solidificação.
Atenção
A contração térmica do sólido durante o resfriamento subsequente pode aumentar o risco de contração
se não houver cuidado na fundição do metal. 
Diversas ligas de fundição comerciais, baseadas em ligas eutéticas simples, formam fases não metálicas
durante a solidificação, que são atomicamente menos densas do que o fundido, como o grafite em ligas de
ferro-carbono ou o silício em ligas de alumínio-silício.
Ligas eutéticas
Ligas eutéticas são uma mistura de compostos ou elementos químicos na qual o ponto de fusão é o mais
baixo possível. Ou seja, durante resfriamento, uma fase líquida se transforma em, pelo menos, duas
fases sólidas. Essa composição é conhecida como composição eutética e sua temperatura como
temperatura eutética. Sua temperatura é facilmente identificada em um diagrama de fases. Fonte:
Wikipédia
No caso do ferro fundido cinzento, a precipitação da austenita do fundido está associada à contração,
enquanto o crescimento da grafita do mesmo fundido está associado à expansão do volume.
Atenção
O sinal da mudança de volume resultante é incerto; a liga pode encolher ou expandir após a
solidificação, dependendo da composição do fundido. 
Concentração de impurezas
Algumas ligas metálicas contêm impurezas normais, que se comportam de modo diferente, conforme a liga
esteja em estado líquido ou sólido. O caso mais geral é o das ligas ferro-carbono que contêm, como impurezas
normais, o fósforo, o enxofre, o manganês,o silício e o próprio carbono.
Saiba mais
Quando essas ligas estão no estado líquido, as impurezas estão totalmente dissolvidas, formando um
todo homogêneo. 
Ao solidificar, entretanto, algumas das impurezas são menos solúveis no estado sólido: fósforo (P) e enxofre
(S), por exemplo, nas ligas mencionadas. Assim sendo, à medida que a liga solidifica, esses elementos vão
acompanhando o metal líquido remanescente, indo acumular-se na última parte sólida formada.
Desprendimento de gases
A porosidade causada pelo desprendimento de gases é um dos problemas mais sérios na fundição de ferro
fundido, alumínio e cobre. Geralmente é causada pela evolução de gases durante o processo de fundição e
solidificação.
Saiba mais
Os gases podem ser resultado de uma reação entre a areia de fundição ou entre o molde e o metal, ou
podem resultar da evolução de gases dissolvidos no metal líquido durante a solidificação. 
Exemplo
Um exemplo de reação química envolvendo gás e causando porosidade é a reação da umidade (H2O)da areia
com elementos do ferro fundido, como carbono, silício, alumínio ou o próprio ferro. O alumínio no ferro fundido
costuma causar problemas de porosidade, e a reação responsável pela evolução do gás é:
O sublinhado de alumínio (Al) indica que ele está dissolvido no metal. A energia livre para a reação da equação
anterior é altamente negativa, mesmo em concentrações muito baixas de alumínio, indicando que a
termodinâmica para a reação é altamente favorável. Reações semelhantes podem ser escritas para silício,
carbono e ferro. Para o carbono, o monóxido de carbono também evolui de acordo com a reação:
Quanto à fundição de alumínio, a reação é ainda mais favorável. Se a reação realmente ocorrerá ou não,
depende de muitos fatores complexos, incluindo transferência de massa na fase líquida e tensão superficial.
Portanto, sua ocorrência é difícil de prever. No entanto, se houver umidade excessiva na areia, a reação é
altamente provável de ocorrer.
 
A outra causa principal da porosidade do gás é a evolução dos gases dissolvidos durante a fundição.
Exemplo
Ferro fundido líquido pode ter dissolvido hidrogênio e nitrogênio. 
A solubilidade desses gases no sólido pode ser menor do que no líquido e, portanto, os gases podem ser
desenvolvidos durante a solidificação. Se isso ocorrerá ou não depende da quantidade de hidrogênio e
nitrogênio presentes, da liga fundida, da cinética química e da tensão superficial da liga. Do mesmo modo, o
hidrogênio pode dissolver-se no alumínio líquido, mas sua solubilidade é muito menor no alumínio sólido e
pode causar porosidade.
 
A porosidade na peça fundida gerada pelos gases pode causar fissuras, trincas, além de outras
descontinuidades. Por isso, peças fundidas que apresentam porosidade são rejeitadas.
Fluidez do metal
A fluidez do metal fundido
ajuda na produção de
fundição sólida com menos
defeitos. Ele preenche não
apenas a cavidade do molde
completa e rapidamente,
mas também não permite
que qualquer defeito de
fundição — como o defeito
de não preenchimento,
chamado de misrun —
ocorra no objeto fundido.
 O derramamento adequado de metal
fundido na temperatura correta
desempenha um papel significativo na
produção de fundições sólidas. O sistema
de passagem desempenha a função de
introduzir metal limpo na cavidade do
molde da maneira mais livre de turbulência
possível. Prevenir defeitos de fundição,
como erros de funcionamento, sem o uso
de temperaturas de vazamento
excessivamente altas, ainda é em grande
parte uma questão de experiência.
Para preencher completamente as complicadas seções de fundição, as taxas de fluxo devem ser altas, mas
não tão altas a ponto de causar turbulência. Observa-se que a temperatura do metal pode afetar a capacidade
da liga fundida de preencher o molde; esse efeito é a fluidez do metal.
Dica
É aconselhável verificar a fluidez do metal antes de despejá-lo, usando-se o teste de fluidez. 
A imagem a seguir ilustra um teste de espiral de fluidez padrão amplamente usado para aço fundido. A
"fluidez" de uma liga é avaliada como uma distância, em polegadas, que o metal percorre no canal espiral.
O teste de fluidez — no qual o metal do forno é derramado por vácuo controlado em um canal de fluxo de
tamanho adequado — é muito útil, uma vez que a temperatura (superaquecimento) é a variável individual mais
significativa que influencia a capacidade do metal fundido de preencher o molde.
 
Tal teste é um indicador preciso de temperatura, e o uso de um teste simples, em espiral, feito em areia verde
sobre um núcleo vazado por panela de fusão de aço de forno elétrico é eficiente, principalmente onde a
medição de temperatura é cara e inconveniente.
Verificando o aprendizado
Questão 1
No processo de solidificação, o líquido muda para sólido durante o resfriamento. Essa transformação de
líquido em sólido abaixo do ponto de fusão é conhecida como solidificação e ocorre na temperatura chamada
“ponto de congelamento”. Durante a solidificação, não é um dos fenômenos que ocorrem no material:
A Cristalização.
B Encruamento.
C Contração de volume.
D Concentração de impurezas.
E Desprendimento de gases.
A alternativa B está correta.
Encruamento é o endurecimento que ocorre no metal durante a deformação plástica e não tem relação com
a fundição e sim com a conformação mecânica.
Questão 2
A porosidade causada pelo desprendimento de gases é um dos problemas mais sérios na fundição de ferro
fundido, alumínio e cobre. Geralmente, é causada pela evolução de gases durante o processo de fundição e
solidificação. Qual das reações químicas a seguir não gera desprendimento de gases?
A CaO + SiO2 ⇒ CaSi O3
B 2MnO + C ⇒ 2Mn + CO2
C 3 Fe2O3 + CO ⇒ 2 Fe3O4 + CO2
D 3H2O + 2 Al ⇒ Al2O3 + 3H2
E H2O + C ⇒ H2 + CO
A alternativa A está correta.
A equação CaO + SiO2 ⇒ CaSi O3 representa a reação da escória (escoriamento). O silicato de cálcio (CaSi
O3) recebe o nome de escória e deposita-se no cadinho sobre o ferro e evita a oxidação se retirada
periodicamente. As escórias são utilizadas na produção de tijolos, blocos e concretos.
3. Regras básicas para moldação
Projetos em fundição
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A tarefa básica definida no desenvolvimento de um processo de
fundição está na seleção das técnicas de produção adequadas que
garantam altos índices técnicos e econômicos em todas as etapas do
processo de produção e também a qualidade necessária das peças
fundidas em serviço.
Atenção
No desenvolvimento de determinado processo de produção, deve-se considerar os custos de limpeza e
usinagem, bem como os custos envolvidos na fabricação de peças fundidas. 
A abordagem correta é procurar maneiras de reduzir as operações de usinagem, simplificando o processo de
moldagem e utilizando totalmente as capacidades do maquinário disponível.
Projeto de uma peça fundida
Uma peça fundida deve ter um
projeto tal que garanta um alto
nível de suas características de
trabalho (resistência, rigidez,
estanqueidade e resistência à
corrosão) em uma dada massa
e formato da peça. Além disso,
esse projeto deve levar em
consideração as técnicas de
fundição e as máquinas
disponíveis, bem como a peça
deve estar ao fim da fundição o
mais próximo do produto final
e/ou usinável.
 A principal característica do
processo de fundição é que o
metal fundido derramado no
molde se contrai à medida
que esfria e se solidifica, ou
seja, o metal sofre
transformações de fase
acompanhadas por sua
retração em volume e
surgimento de defeitos de
retração, como cavidades de
contração (tubos),
porosidades, trincas de
solidificação, bem como de
tensões acumuladas.
 Uma vez
que o metal
derramado
na cavidade
do molde
interage
com o
molde, a
fundição
pode
desenvolver
defeitos de
superfície.
Dica
A fim de obter uma fundição sólida, o molde deve ter certos cuidados e levar um mínimo de tempo e
trabalho para sua fabricação. 
Ao projetar peças fundidas,devemos obedecer aos princípios estabelecidos a seguir:
Princípio 1
O modelo para uma peça fundida deve ser projetado de modo a efetuar a maior economia possível em
mão de obra e materiais gastos em sua fabricação. Para isso, a peça fundida deve ter desenho
compacto, não ter elementos salientes, sempre que possível, e representar uma combinação de
corpos geométricos simples, cujas formas apresentam predominantemente superfícies planas e linhas
retas. Isso também simplifica o processo de criação dos modelos e reduz o custo do conjunto de
modelos.
Princípio 2
O projeto de uma peça fundida deve proporcionar facilidade de fabricação e montagem do molde; a
construção do molde deve exigir um mínimo de núcleos da forma mais simples possível. As peças de
formato complexo de grande porte devem ser divididas em peças simples que são mais fáceis de
fundir e, em seguida, soldar ou conectar com parafusos (para formar uma estrutura de soldagem e
fundição).
Princípio 3
As cavidades nas peças fundidas precisam de extensões suficientemente espaçosas para receber os
apoios dos machos, bem como as cavidades adjacentes devem comunicar-se por meio das aberturas
para fornecer os assentos para os machos, garantindo assim uma posição estável do macho no molde
e, portanto, produzindo a peça fundida com boa precisão dimensional.
Princípio 4
As paredes de uma peça fundida devem conter espessura uniforme, sempre que possível, pois podem
surgir defeitos de retração nas porções mais espessas, como porosidades, tubos e fissuras.
Princípio 5
Uma peça fundida não deve conter ângulos agudos ou seções de parede que passem abruptamente
para paredes finas. As partes na interseção de paredes de várias espessuras devem formar junções
suavemente curvas.
Princípio 6
A massa de uma peça fundida deve ser tão pequena quanto possível para garantir a economia de
metal. O princípio de economia de metal deve sempre ser buscado pelo projetista, exceto em alguns
casos particulares.
Princípio 7
O projeto de uma peça fundida precisa levar em consideração as propriedades de fundição da liga
que está sendo fundida. O ferro cinzento, por exemplo, tem boas propriedades de fundição. A
estrutura do ferro fundido cinzento depende mais da taxa de resfriamento do que de outros tipos.
Uma mudança na estrutura do ferro acarreta mudanças nas propriedades mecânicas, como sua
usinabilidade, durabilidade, resistência à corrosão e outras propriedades de trabalho. Se o metal
resfria rápido, todo o carbono nas paredes finas das peças fundidas mostra-se no estado ligado,
formando a cementita, Fe3C. Este componente de estrutura de alta dureza não é passível de
usinagem.
O defeito desse tipo nas peças fundidas de ferro cinzento é chamado de “pontos duros”. Nas
espessas paredes da mesma fundição, o metal se solidifica lentamente, o que resulta na estrutura de
baixa dureza. Assim, a necessidade de uniformidade da espessura das paredes em fundições de ferro
fundido adquire importância particular.
Princípio 8
A construção de uma peça fundida deve facilitar a limpeza, a rebarbação e a desmoldagem. O
contorno externo dessa peça precisa estar livre de ranhuras e reentrâncias. As cavidades devem
conter aberturas de tamanho suficiente para facilitar a decapagem.
Princípio 9
As superfícies de localização nas peças fundidas precisam ser convenientes para a usinagem.
Confira um exemplo da peça pronta a seguir.
Peça fundida usinada.
Projeto de moldes e machos
Na concepção do processo de moldagem, o projetista deve realizar as seguintes tarefas:
Tarefa 1
Escolher o método correto de moldagem.
Tarefa 2
Decidir sobre a posição da fundição e do molde durante o vazamento.
Tarefa 3
Especificar o tipo de junção do molde.
Tarefa 4
Definir as formas de fixação dos machos no molde.
Tarefa 5
Selecionar o tipo apropriado de sistema de passagem e fazer os cálculos necessários.
Tarefa 6
Elaborar o desenho de fundição.
Tarefa 7
Determinar as dimensões gerais das caixas de moldagem.
Tarefa 8
Localizar corretamente os padrões na placa do modelo.
O projeto de fundição deve ser analisado
detalhadamente, visando melhorar a
capacidade de fabricação da peça fundida.
Assim, pode ser necessário aumentar os
raios dos filetes, tornar as paredes mais
uniformes em espessura e eliminar o
estreitamento abrupto nos locais em que os
itens maciços passam em paredes finas.
 Ao escolher a
posição da peça
fundida no molde, o
projetista deve
descartar os itens
mais responsáveis
no arrasto, onde o
metal acaba sendo
mais denso.
 Além
disso, ele
deve
cumprir
as
seguintes
regras:
A posição da peça fundida no molde deve garantir a solidificação direcional do metal.
 
As barras destinadas à usinagem devem estar localizadas na parte inferior, nas posições verticais ou
inclinadas durante o vazamento e solidificação do metal.
 
As fundições cilíndricas cujas superfícies externa e interna estão sujeitas a usinagem devem ter uma
posição vertical durante o vazamento.
 
As superfícies de fundição que servem como planos de referência na usinagem devem estar em um
meio molde.
Meio moldes para superfície de fundição.
Controle de qualidade de peças fundidas
Os procedimentos de inspeção gerais para fundidos são estabelecidos na fundição, a fim de garantir a
conformidade com os desenhos e documentos do cliente, que frequentemente são baseados em várias
especificações governamentais, sociedades técnicas ou comerciais.
Atenção
Com o objetivo de garantir a qualidade da fundição, os procedimentos de inspeção devem ser
direcionados de forma eficiente para prevenção de imperfeições, detecção de tendências insatisfatórias
e conservação do material — o que leva à redução de custos. 
Os inspetores devem ser capazes de avaliar imediatamente os prováveis pontos fortes e fracos de um
fundido, além de saber onde mais provavelmente seriam encontrados.
• 
• 
• 
• 
A inspeção de peças fundidas normalmente envolve a verificação de forma e dimensões junto à
inspeção visual com e sem auxílio de descontinuidades externas e qualidade da superfície.
Análises químicas e testes de propriedades mecânicas são complementados por várias formas de inspeção
não destrutiva, incluindo testes de vazamento e carregamento de prova, todos usados para avaliar a solidez
da fundição.
Dica
Essas inspeções aumentam o custo do produto, portanto a consideração inicial deve ser determinar a
quantidade de inspeção necessária para manter o controle adequado sobre a qualidade. 
Isso pode exigir uma inspeção completa de cada fundição individual em alguns casos, mas, em outros, os
procedimentos de amostragem podem ser suficientes.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Uma peça fundida deve ter um projeto tal que garanta alto nível de suas características de trabalho para uma
dada massa e formato da peça. Dentre as opções a seguir, não é uma característica de trabalho a:
A Resistência.
B Resiliência.
C Rigidez.
D Estanqueidade.
E Resistência à corrosão.
A alternativa B está correta.
Resiliência é a capacidade de um material absorver energia mecânica em regime elástico por unidade de
volume e readquirir a forma original quando retirada a carga que provocou a deformação. Essa não é uma
característica a ser obtida em um projeto de fundição.
Questão 2
Ao escolher a posição da peça fundida no molde, o projetista deve descartar os itens mais responsáveis no
arrasto em que o metal acaba sendo mais denso. Além disso, ele deve cumprir algumas regras, exceto:
A A posição da peça fundida no molde deve garantir a solidificação direcional do metal.
B As barras destinadas à usinagem devem estar localizadas na parte inferior, nas posições verticais, ou
inclinadas durante o vazamento e a solidificação do metal.
C As fundições cilíndricas cujas superfícies externa e interna estão sujeitas a usinagem devem ter uma
posição vertical durante o vazamento.
D As superfícies de fundição que servem como planos de referência na usinagem devem estar em um
meio molde.
E As paredes do modelo devem ter espessuras menos uniformes.
A alternativaE está correta.
O projeto de fundição deve ser analisado detalhadamente visando melhorar a capacidade de fabricação da
peça fundida. Assim, pode ser necessário aumentar os raios dos filetes e tornar as paredes mais uniformes
em espessura.
4. Conclusão
Considerações finais
Como vimos, neste tema, os principais processos de fabricação por fundição são: moldagem em areia,
fundição de precisão, moldes permanentes por gravidade, fundição sob pressão, fundição centrífuga,
fundição contínua e processos no estado semissólido.
 
Conhecemos as propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal líquido em metal
sólido. Por fim, descrevemos as regras básicas para moldação e verificamos as principais considerações que
devem ser feitas no projeto de uma peça fundida e no projeto de moldes e machos, bem como os
procedimentos de controle de qualidade de peças fundidas.
Podcast
Para encerrar, ouça e conheça mais sobre os principais processos de fabricação por fundição.
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Para saber mais sobre os assuntos tratados neste tema, leia:
 
Processo de fundição e sua versatilidade na fabricação de peças, publicado em 2020 na Revista Científica
Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento.
Referências
ASM Handbook: Volume 15: Casting. ASM International. 2008.
 
BALDAM, R. L.; VIEIRA, E. A. Fundição: processos e tecnologias correlatas. São Paulo: Saraiva, 2014.
 
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica: processos de Fabricação e Tratamento. Vol. II. São Paulo: McGraw-Hill,
1986.
 
EVANGELISTA, A. S.; SILVA, J. Processo de fundição e sua versatilidade na fabricação de peças. Revista
Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 5, ed. 3, v. 11, p. 21-50. Publicada em: mar. de 2020.
 
LIRA, V. M. Princípios dos processos de fabricação utilizando metais e polímeros. São Paulo: Blücher, 2016.
 
LOUHENKILPI, S. Continuous casting of steel – Treatise on process metallurgy. Rio de Janeiro: Campus-
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MORO, N., AURAS. A. P. Processos de fabricação - Fundição. Florianópolis: Centro Federal de Educação
Tecnológica de Santa Catarina, 2007.
 
RUBIO, Juan C. Campos; PANZERA, Túlio Hallak; NOGUEIRA, Wagner Alves. Qualidade Superficial de Peças de
Alumínio Fundidas em Molde de Areia. Matéria (Rio de Janeiro), v. 11, n. 2, p. 125-137, 2006.
 
SEETHARAMAN, S. Treatise on process metallurgy: industrial processes. Vol. III. Amsterdam: Elsevier, 2013.
 
SHEY, J. Introduction to Manufacturing Process. Nova York: McGraw-Hill, 2000.
 
SIEGEL, M. Fundição. 15. ed. São Paulo: ABM, 1985.
 
SINGH, R. Introduction to basic manufacturing processes and workshop technology. Nova Delhi: New Age
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SOARES, G. A. Fundição: mercado, processos e metalurgia. Rio de Janeiro: Coppe-UFRJ, 2000.
 
SPENCER, D. B.; MEHRABIAN, R.; FLEMINGS, Merton C. Rheological behavior of Sn-15 pct Pb in the
crystallization range. Metallurgical and Materials Transactions B, v. 3, n. 7, p. 1925-1932, 1972.
	Fundição
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Objetivos
	Introdução
	Conteúdo interativo
	1. Principais processos e características da fabricação por fundição
	Aspectos básicos do processo de fundição
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Moldagem em areia
	Passo 1
	Passo 2
	Passo 3
	Passo 4
	Conteúdo interativo
	Passo 1
	Passo 2
	Passo 3
	Conteúdo interativo
	Passo 1
	Passo 2
	Conteúdo interativo
	Passo 1
	Passo 2
	Conteúdo interativo
	Fundição de precisão ou cera perdida
	Passo 1
	Passo 2
	Passo 3
	Passo 4
	Passo 5
	Passo 6
	Passo 7
	Passo 8
	Moldes permanentes por gravidade
	Saiba mais
	Conteúdo interativo
	Fundição sob pressão
	Saiba mais
	Conteúdo interativo
	Fundição centrífuga
	Conteúdo interativo
	Fundição contínua
	Curiosidade
	Curiosidade
	Passo 1
	Passo 2
	Passo 3
	Passo 4
	Conteúdo interativo
	Processos no estado semissólido
	Curiosidade
	Resumindo
	Passo 1
	Passo 2
	Passo 3
	Passo 4
	Passo 5
	Passo 6
	Verificando o aprendizado
	2. Propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal líquido em metal sólido
	Aspectos metalúrgicos da fundição
	Conteúdo interativo
	Exemplo
	Conteúdo interativo
	Atmosferas redutoras
	Atmosferas neutras
	Escórias protetoras
	Adição de elementos que inibem a oxidação
	Processo de solidificação
	Resumindo
	Conteúdo interativo
	Cristalização
	Atenção
	Exemplo
	Contração de volume
	Atenção
	Atenção
	Concentração de impurezas
	Saiba mais
	Desprendimento de gases
	Saiba mais
	Exemplo
	Exemplo
	Fluidez do metal
	Dica
	Verificando o aprendizado
	3. Regras básicas para moldação
	Projetos em fundição
	Conteúdo interativo
	Atenção
	Projeto de uma peça fundida
	Dica
	Princípio 1
	Princípio 2
	Princípio 3
	Princípio 4
	Princípio 5
	Princípio 6
	Princípio 7
	Princípio 8
	Princípio 9
	Projeto de moldes e machos
	Tarefa 1
	Tarefa 2
	Tarefa 3
	Tarefa 4
	Tarefa 5
	Tarefa 6
	Tarefa 7
	Tarefa 8
	Controle de qualidade de peças fundidas
	Atenção
	Dica
	Verificando o aprendizado
	4. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
	Explore +
	Referências