Processos de Fundição e Ligacão

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TECNOLOGIA MECÂNICA 
 
MÓDULO (UFCD) 
- Processos de Fundição e de Ligação - 
 
 
 
 
 
 
Amândio Ferreira Simões 
- 2010 -
i 
Índice 
 
Lista de Tabelas ............................................................................................... iv 
Lista de Figuras ................................................................................................ v 
1 - Obtenção do ferro fundido e do aço ........................................................... 1 
1.1 - Elementos para obtenção da gusa de primeira fusão ................................... 2 
1.2 - O alto-forno .................................................................................................... 3 
1.3 - O forno de cubilote ...................................................................................... 10 
1.4 - Misturadores, Conversores e Fornos eléctricos .......................................... 12 
1.4.1 - Misturadores .................................................................................................... 13 
1.4.2 - Conversores Bessemer, Thomas e LD .............................................................. 14 
1.4.3 - Forno Siemens-Martin ...................................................................................... 18 
1.4.4 - Fornos eléctricos e de cadinho .......................................................................... 19 
2 - Fundição de metais ................................................................................... 24 
2.1 - Fundição areia ............................................................................................. 26 
2.2 - Moldação com areia e aglomerantes orgânicos (Shell-moulding) ............. 35 
2.3 - Moldação de precisão (cera perdida) .......................................................... 37 
2.4 - Moldação permanente (coquilha) ............................................................... 38 
2.5 - Concepção de peças de fundição, modelos e machos ................................. 42 
3 - Outros processos de fundição ................................................................... 48 
3.1 - Fundição contínua ....................................................................................... 48 
3.2 - Fundição centrífuga ..................................................................................... 49 
4 - Fundição injectada .................................................................................... 51 
5 - Introdução ao processamento dos plásticos ............................................. 61 
5.1 - Pressão de injecção ...................................................................................... 70 
5.2 - Perfil de temperaturas de injecção ............................................................. 72 
5.3 - Contracção ................................................................................................... 74 
5.4 - Vantagens dos materiais plásticos ............................................................... 77 
5.5 - Regras de projecto ....................................................................................... 79 
ii 
6 - Processos de ligação .................................................................................. 86 
6.1 - Soldadura por Fusão ................................................................................... 88 
6.1.1 - Eléctrodo revestido (SER) ................................................................................ 94 
6.1.2 - Soldadura TIG .................................................................................................. 97 
6.1.3 - Soldadura MIG/MAG ....................................................................................... 99 
6.1.4 - Fios puxados (fluxo) ....................................................................................... 101 
6.1.5 - Arco submerso ............................................................................................... 103 
6.1.6 - Plasma............................................................................................................ 104 
6.1.7 - Oxigás ............................................................................................................ 106 
6.1.8 - Resistência ..................................................................................................... 109 
6.1.9 - Laser .............................................................................................................. 112 
6.2 - Soldadura no estado sólido ........................................................................ 114 
6.2.1 - Soldadura por Ultra-Sons ............................................................................... 115 
6.2.2 - Soldadura por Pressão a Frio .......................................................................... 117 
6.2.3 - Soldadura por Difusão .................................................................................... 117 
6.2.4 - Soldadura por Fricção .................................................................................... 119 
6.2.5 - Soldadura por Explosão .................................................................................. 120 
6.2.6 - Vantagens dos processos de soldadura no estado sólido .................................. 122 
6.3 - Brasagem e Soldobrasagem ....................................................................... 122 
7 - Defeitos em peças de fundição e ligação e métodos de detecção ........... 126 
7.1 - Defeitos típicos ........................................................................................... 126 
7.2 - Controlo qualidade .................................................................................... 128 
7.2.1 - Líquidos penetrantes ...................................................................................... 129 
7.2.2 - Ultra-sons ....................................................................................................... 130 
7.2.3 - Magnetoscopia ............................................................................................... 131 
7.2.4 - Radiografia .................................................................................................... 132 
7.2.5 - Outros ensaios ................................................................................................ 134 
8 - Bibliografia .............................................................................................. 135 
Anexos ............................................................................................................... I 
Anexo A – Exercício Prático Fundição ................................................................. I 
Anexo B – Exercício Prático Fundição Injectada ................................................ II 
Anexo C – Condições típicas de injecção (Plásticos) ......................................... III 
iii 
Anexo D – Materiais plásticos ............................................................................ IV 
 
iv 
Lista de Tabelas 
 
Tabela 1-1: Ligas ferrosas em função da % de Carbono ................................................... 2 
Tabela 1-2: Vantagens e desvantagens dos conversores .................................................. 16 
Tabela 1-3: Vantagens do processo LD ............................................................................ 16 
Tabela 2-1: Processos de fundição .................................................................................... 25 
Tabela 2-2: Propriedades das areias de fundição ............................................................. 27 
Tabela 2-3: Shell-moulding - Vantagens vs Desvantagens ............................................... 37 
Tabela 2-4: Fundição cera perdida - Vantagens vs Desvantagens ................................... 38 
Tabela 2-5: Fundição permanente metálica - Vantagens vs Desvantagens .....................42 
Tabela 2-6: Contracção linear de ligas metálicas ............................................................. 46 
Tabela 4-1: Pressões típicas de injecção de ligas leves ..................................................... 52 
Tabela 4-2: Fundição injectada - recomendações ............................................................ 56 
Tabela 4-3: Aços para moldes fundição injectada ............................................................ 58 
Tabela 5-1: Características dos plásticos em geral........................................................... 78 
Tabela 5-2: Propriedades específicas dos termoplásticos ................................................ 78 
Tabela 6-1: Classificação AWS – Processos de soldadura ............................................... 87 
Tabela 6-2: Revestimento dos eléctrodos .......................................................................... 95 
Tabela 6-3: Especificações AWS para eléctrodos ............................................................. 95 
Tabela 6-4: Vantagens e desvantagens da soldadura por eléctrodo revestido ................ 96 
Tabela 6-5: Soldadura TIG - Aplicações .......................................................................... 99 
Tabela 6-6: Soldadura MIG/MAG - Aplicações ............................................................. 101 
Tabela 6-7: Soldadura por fio puxado ............................................................................ 102 
Tabela 6-8: Soldadura por arco submerso ..................................................................... 104 
Tabela 6-9: Soldadura por plasma ................................................................................. 106 
Tabela 6-10: Soldadura Oxigás ....................................................................................... 108 
Tabela 6-11: Soldadura por resistência .......................................................................... 111 
Tabela 6-12: Soldadura Laser ......................................................................................... 113 
Tabela 6-13: Vantagens da soldadura no estado sólido ................................................. 122 
Tabela 6-14: Brasagem forte – selecção do material de adição ..................................... 123 
Tabela 6-15: Brasagem .................................................................................................... 125 
 
v 
Lista de Figuras 
 
Figura 1-1: Constituição do alto-forno ............................................................................... 4 
Figura 1-2: Esquema de funcionamento do alto-forno ...................................................... 5 
Figura 1-3: Transformações no alto-forno ......................................................................... 6 
Figura 1-4: Sistemas acessórios do alto-forno .................................................................... 8 
Figura 1-5: Etapas do fabrico de aço comercial (perfis) .................................................... 9 
Figura 1-6: Forno de cubilote tradicional ........................................................................ 11 
Figura 1-7: Zonas do forno de cubilote ............................................................................ 11 
Figura 1-8: Temperaturas no forno de cubilote ............................................................... 12 
Figura 1-9: Misturador basculante ................................................................................... 13 
Figura 1-10: Conversor Bessemer original ....................................................................... 15 
Figura 1-11: Esquema do conversor Bessemer ................................................................ 15 
Figura 1-12: Conversor LD ............................................................................................... 17 
Figura 1-13: Tipos de conversores .................................................................................... 17 
Figura 1-14: Esquema do forno Siemens-Martin ............................................................. 18 
Figura 1-15: Fornos eléctricos de resistência ................................................................... 19 
Figura 1-16: Forno de arco eléctrico directo .................................................................... 20 
Figura 1-17: Forno de arco eléctrico indirecto ................................................................. 21 
Figura 1-18: Instalação típica completa de forno de arco eléctrico ................................. 21 
Figura 1-19: Forno de indução.......................................................................................... 22 
Figura 1-20: Forno de cadinho a gás ................................................................................ 23 
Figura 2-1: Fases da produção – Moldes perdidos (areia) ............................................... 28 
Figura 2-2: Constituição de molde de areia ...................................................................... 29 
Figura 2-3: Molde de areia (corte) .................................................................................... 29 
Figura 2-4: Composição do molde de areia ...................................................................... 30 
Figura 2-5: Ciclo das areias .............................................................................................. 31 
Figura 2-6: Silo e Moinho misturador .............................................................................. 32 
Figura 2-7: Compactação por vibração e compressão ..................................................... 33 
Figura 2-8: Compactação e máquina “Jolt Squeeze” ...................................................... 33 
Figura 2-9: Moldação “Disamatic” ................................................................................... 34 
Figura 2-10: Moldação por impacto ................................................................................. 34 
vi 
Figura 2-11: Moldação à cércea ........................................................................................ 35 
Figura 2-12: Moldação shell-moulding ............................................................................. 36 
Figura 2-13: Moldação cera perdida ................................................................................ 37 
Figura 2-14: Abertura da coquilha tipo livro (rotação) ................................................... 39 
Figura 2-15: Abertura da coquilha por translação .......................................................... 40 
Figura 2-16: Coquilhadoras para alumínio e latão .......................................................... 40 
Figura 2-17: Sopradoras de areia (machos shell) ............................................................. 41 
Figura 2-18: Moldação por gravidade - Coquilha ............................................................ 41 
Figura 2-19: Concepção do molde – Plano de abertura ................................................... 43 
Figura 2-20: Concepção – Ângulos de saída e concordâncias .......................................... 44 
Figura 2-21: Concepção – Recomendações de ângulos de saída ...................................... 44 
Figura 2-22: Fases da solidificação ................................................................................... 45 
Figura 2-23: Sistema de alimentação ................................................................................ 45 
Figura 2-24: Recomendações geométricas ........................................................................ 46 
Figura 2-25: Recomendações geométricas ........................................................................ 46 
Figura 3-1: Fundição contínua vertical-horizontal .......................................................... 48 
Figura 3-2: Fundição contínua vertical ............................................................................ 49 
Figura 3-3: Fundição centrífuga horizontal .....................................................................50 
Figura 3-4: Fundição centrífuga horizontal – Fases solidificação ................................... 50 
Figura 3-5: Fundição centrífuga vertical .......................................................................... 50 
Figura 4-1: Peças de fundição injectada ........................................................................... 51 
Figura 4-2: Máquina de fundição injectada câmara quente ............................................ 53 
Figura 4-3: Máquina de fundição injectada câmara fria ................................................. 53 
Figura 4-4: Enchimento cavidade – plástico .................................................................... 54 
Figura 4-5: Enchimento cavidade – metal injectado ........................................................ 54 
Figura 4-6: Sistema alimentação fundição injectada (com difusor) ................................ 55 
Figura 4-7: Ataque molde fundição injectada .................................................................. 56 
Figura 4-8: Canais fundição injectada.............................................................................. 57 
Figura 4-9: Molde fundição injectada (corte)................................................................... 59 
Figura 4-10: Molde fundição injectada (planta) .............................................................. 60 
Figura 5-1: Fases da moldação dos termoplásticos .......................................................... 61 
Figura 5-2: Molde e máquina injectora ............................................................................ 62 
Figura 5-3: Molde típico .................................................................................................... 63 
Figura 5-4: Separação automática dos canais e peça ....................................................... 65 
vii 
Figura 5-5: Máquina de injecção Arburg 420 A .............................................................. 66 
Figura 5-6: Ciclo de Injecção ............................................................................................ 67 
Figura 5-7: Pormenor da unidade de injecção ................................................................. 69 
Figura 5-8: Prato da Injectora .......................................................................................... 69 
Figura 5-9: Injectora vertical ............................................................................................ 69 
Figura 5-10: Injectora – Extracção por Robot ................................................................. 70 
Figura 5-11: Injectora 2 cilindros ..................................................................................... 70 
Figura 5-12: Áreas do fuso e do pistão ............................................................................. 71 
Figura 5-13: Evolução da pressão de injecção .................................................................. 72 
Figura 5-14: Perfil de temperaturas ................................................................................. 73 
Figura 5-15: Contracção ao longo do tempo .................................................................... 75 
Figura 5-16: Espessura não uniforme - Defeitos .............................................................. 79 
Figura 5-17: Espessura não uniforme - Alternativas ....................................................... 80 
Figura 5-18: Espessura não uniforme - Alternativas ....................................................... 80 
Figura 5-19: Espessura não uniforme - Alternativas ....................................................... 80 
Figura 5-20: Raios - Recomendação ................................................................................. 81 
Figura 5-21: Nervuras - Recomendação ........................................................................... 81 
Figura 5-22: Nervuras - Recomendação ........................................................................... 82 
Figura 5-23: Ângulos de saída - Recomendação ............................................................... 82 
Figura 5-24: Ângulos de saída - Recomendação ............................................................... 83 
Figura 5-25: Furos - Recomendação ................................................................................. 83 
Figura 5-26: Contra-saídas - Recomendação ................................................................... 84 
Figura 5-27: Contra-saídas - Recomendação ................................................................... 84 
Figura 5-28: Contra-saídas – Recomendação ................................................................... 85 
Figura 5-29: Contra-saídas – Recomendação roscas ....................................................... 85 
Figura 5-30: Contra-saídas – Recomendação roscas ....................................................... 85 
Figura 6-1: Processos de união (ligação) .......................................................................... 86 
Figura 6-2: União por dobras ........................................................................................... 86 
Figura 6-3: Esquema da soldadura por fusão .................................................................. 89 
Figura 6-4: Processos de soldadura por fusão .................................................................. 89 
Figura 6-5: Aspecto do cordão de soldadura .................................................................... 90 
Figura 6-6: Cordão e zona termicamente afectada .......................................................... 90 
Figura 6-7: Morfologia dos cordões de soldadura ............................................................ 91 
Figura 6-8: Tipos e posição das juntas de soldadura ....................................................... 92 
viii 
Figura 6-9: Tipos de juntas ............................................................................................... 92 
Figura 6-10: Tipos de chanfros e respectivos símbolos .................................................... 93 
Figura 6-11: Simbologia (AWS) - exemplos ..................................................................... 93 
Figura 6-12: Especificação AWS – Eléctrodos para aço carbono ................................... 95 
Figura 6-13: Soldadura por eléctrodo revestido .............................................................. 96 
Figura 6-14: Soldadura por eléctrodo revestido - Equipamento ..................................... 97 
Figura 6-15: Soldadura TIG ............................................................................................. 98 
Figura 6-16: Soldadura TIG - Equipamento .................................................................... 98 
Figura 6-17: Soldadura MIG-MAG ............................................................................... 100 
Figura 6-18: Soldadura MIG-MAG – Equipamento semi-automático ......................... 100 
Figura 6-19: Soldadura por fios puxados ....................................................................... 102 
Figura 6-20: Soldadura por arco submerso.................................................................... 103 
Figura 6-21: Soldadura por plasma ................................................................................ 104 
Figura 6-22: Soldadura por plasma - Exemplos ............................................................. 105 
Figura 6-23: Soldadura por Oxigás - Equipamento ....................................................... 107 
Figura 6-24: Soldadura por Oxigás ................................................................................ 107 
Figura 6-25: Chama oxigás – acendimento e regulação ................................................. 108 
Figura 6-26: Oxicorte ...................................................................................................... 108 
Figura 6-27: Soldadura por pontos – Tipos .................................................................... 109 
Figura6-28: Soldadura por pontos (resistência) ............................................................ 110 
Figura 6-29: Soldadura por pontos e bossa .................................................................... 110 
Figura 6-30: Máquina soldadura por pontos e roletes ................................................... 111 
Figura 6-31: Soldadura resistência alta frequência (tubos) ........................................... 111 
Figura 6-32: Soldadura Laser ......................................................................................... 112 
Figura 6-33: Soldadura laser protegida e exemplo de aplicação ................................... 113 
Figura 6-34: Processos de soldadura no estado sólido ................................................... 114 
Figura 6-35: Máquinas de soldadura por ultra-sons para plásticos .............................. 115 
Figura 6-36: Componentes de sistema de soldadura ultra-sons (plásticos) ................... 116 
Figura 6-37: Sistema de soldadura por ultra-sons para cablagens eléctricas ............... 116 
Figura 6-38: Soldadura por pressão a frio ..................................................................... 117 
Figura 6-39: Mecanismo da soldadura por difusão ....................................................... 118 
Figura 6-40: Soldadura por difusão – morfologia (liga cobalto) ................................... 119 
Figura 6-41: Peças soldadas por difusão ........................................................................ 119 
Figura 6-42: Peças soldadas por fricção (rotação) ......................................................... 120 
ix 
Figura 6-43: Soldadura por explosão ............................................................................. 121 
Figura 6-44: Evolução da colisão .................................................................................... 121 
Figura 6-45: Brasagem no forno ..................................................................................... 124 
Figura 6-46: Brasagem - exemplos.................................................................................. 124 
Figura 7-1: Defeitos típicos em peças de fundição ......................................................... 127 
Figura 7-2: Líquidos penetrantes.................................................................................... 129 
Figura 7-3: Ultra-sons ..................................................................................................... 130 
Figura 7-4: Magnetoscopia ............................................................................................. 131 
Figura 7-5: Radiação electromagnética .......................................................................... 133 
Figura 7-6: Radiografia ................................................................................................... 133 
Figura 7-7: Equipamento Radiografia e exemplos ......................................................... 134 
 
 
 
 
 
 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
1 
1 - Obtenção do ferro fundido e do aço 
A fundição é uma das mais antigas técnicas de fabrico de peças metálicas, usada à 
milhares de anos. 
Conforme se verá na descrição detalhada dos processos de fundição, o metal a vazar tem 
que estar no estado de fundido (líquido) com as propriedades e componentes adequados ao 
fim a que se destina. Deste modo, importa conhecer o processo de obtenção do metal 
desde a matéria-prima até ao estado de poder ser vazado em moldes de fundição. Dada a 
maior relevância do uso do aço e do ferro fundido nas aplicações industriais, o estudo vai 
incidir sobretudo nestes dois metais. Refere-se contudo que nalguns casos, as técnicas para 
obtenção de outros como as ligas de alumínio, cobre, zinco etc. Apresentam algumas 
semelhanças, nomeadamente quanto aos fornos usados (cadinho, eléctricos, etc.), 
diferindo sobretudo na matéria-prima usada (minério) e no tipo de revestimento dos 
fornos. 
A metalurgia é a ciência que estuda os materiais metálicos em geral. A metalurgia do ferro 
incide naturalmente sobre o ferro, particularmente sobre os aços e os ferros fundidos 
(metais ferrosos). 
A indústria siderúrgica é o ramo que trata dos processos de fabrico para obtenção dos 
ferros fundidos e dos aços. Em Portugal temos a Siderurgia Nacional que fabrica e fornece 
metais ferrosos nos mais variados formatos (perfis H, L, T, I, etc.). 
Como se sabe da ciência dos materiais, o ferro (Fe) é um elemento químico da tabela 
periódica. No entanto este não existe na natureza na forma pura nem tal tem aplicação 
prática, mas sim na forma ligada com outros elementos. 
No âmbito metalúrgico quando se fala em ferro simplesmente, não se refere ao elemento 
químico mas sim à liga Ferro-Carbono obtida na primeira fusão no alto-forno, também 
designada por gusa de primeira fusão. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
2 
Os metais ferrosos são assim ligas Ferro-Carbono, estando o carbono na forma de grafite 
(livre) ou na forma de composto químico de carboneto de ferro (Cementite Fe3C). 
Naturalmente existem ainda outros elementos de liga em menor percentagem que 
conferem propriedades específicas e outros considerados como impurezas como o enxofre 
e o fósforo. O fósforo (P) torna as ligas frágeis e quebradiças embora melhorem a fluidez. 
O enxofre (S) também torna as ligas frágeis, quebradiças, e propicia a formação de gretas, 
mas nalgumas situações muito específicas usa-se para melhorar a maquinabilidade. 
As ligas Ferro-Carbono apresentam as seguintes designações em função do teor de 
carbono: 
Tabela 1-1: Ligas ferrosas em função da % de Carbono 
% Carbono Nome liga Sub-tipo 
0 a 0,03 Ferro puro 
0,03 a 0,86 
Aços 
Hipoeutectóide 
0,86 Eutectóide 
0,86 a 2,1 Hipereutectóide 
2,1 a 4,3 
Ferros fundidos 
Hipoeutético 
4,3 Eutético 
4,3 a 6,67 Hipereutético 
 
Refere-se ainda que raramente os aços apresentam teores de carbono superiores a 1,4%, 
designando-se de extra macios (até 0,25%), macios (0,25% a 0,6%) e duros (>0,6%). 
 
1.1 - Elementos para obtenção da gusa de primeira fusão 
Para se obter o material ferroso (ferro técnico ou gusa) na primeira forma tecnicamente 
utilizável é necessário reunir os seguintes elementos que serão introduzidos num forno de 
grandes dimensões designado de alto-forno: 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
3 
� Minerais de ferro: O ferro não existe isolado na natureza mas sim associado a 
outros elementos sob a forma de minerais (óxidos, carbonatos, sulfuretos e 
silicatos). Os principais minerais são a magnetite (72% ferro), a hematite (60%) e 
limonite e residualmente a pirite e a siderite. Estes minerais são extraídos de 
jazigos (minas) e encontram-se por sua vez associados a outros elementos (óxidos 
de fósforo, silício, manganês, alumínio, cálcio, magnésio, enxofre, etc.). Estes 
elementos considerados impurezas constituem a Ganga. Por conter elementos de 
elevado ponto de fusão é necessário adicionar fundentes para promover a sua fusão 
e separação do ferro. Outra fonte do ferro é a sucata reaproveitada que é usada em 
fornos de cubilote para obter ferros fundidos. 
� Fundentes: Juntam-se à ganga, formando novos compostos fundíveis à temperatura 
de operação do alto-forno. Sendo mais leves que o metal líquido sobem à superfície 
formando a escória. O fundente calcário de carbonato de cálcio (Castina) aplica-se 
em ganga siliciosa e o argiloso rico em sílica aplica-se em ganga carbonatada. 
� Combustíveis: O material combustível é o coque em nódulos de pós misturados com 
pós de calcário. O coque é obtido através da destilação do carvão, na ausência do 
ar, em fornos específicos (coqueiras). Aquece-se o coque a cerca de 1300ºC durante 
16 horasvolatizando ou vaporizando as impurezas. 
� Comburente: O comburente é o elemento que se adiciona ao combustível para que 
este entre em combustão. Neste caso, o oxigénio está presente no ar que se insufla 
no alto-forno a cerca de 900-1300ºC. 
A liga produzida (Gusa) apresenta um alto teor em carbono (>2%) e pequenos teores de 
silício, manganês, fósforo e enxofre, estes últimos que a tornam frágil e quebradiça. Funde 
a cerca de 1150ºC. Resiste mais à compressão do que à tracção e não se pode forjar nem 
maquinar. Por este motivo raramente é utilizada directamente em peças, servindo sim 
como matéria-prima para obtenção de ferros fundidos e aços em fusões e afinações 
posteriores. 
 
1.2 - O alto-forno 
Os elementos descritos atrás são carregados no alto-forno pela boca, retirando-se o metal 
líquido pela parte inferior (cadinho) e as escórias ligeiramente mais acima. Os gases de 
escape são tratados antes de irem para a atmosfera e recupera-se o calor dos mesmos que 
irá aquecer o ar insuflado e eventualmente ser usado em sistemas térmicos anexos 
(caldeiras, permutadores, motores de combustão, etc.). 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
4 
A figura seguinte ilustra a constituição típica dos altos-fornos. 
 
Figura 1-1: Constituição do alto-forno 
O alto-forno é um forno vertical, com secção circular, revestido interiormente por tijolos 
refractários envolvidos por estrutura metálica de suporte. 
Descrição dos principais componentes do alto-forno: 
� (1) Boca: Zona por onde se carregam as cargas previamente preparadas (ganga-
minério, coque-combustível e fundente) e saem os fumos por condutas laterais. 
� (4) Cuba: Zona tronco-cónica revestida em tijolo refractário (sílica) assente em 
estrutura de betão (6). 
� (8) Zona de fusão / combustão: Revestimento em tijolo refractário sílico-aluminoso 
(40% de alumina) ou tijolos de carbono. O arrefecimento pode ser feito por 
circulação forçada de água na alvenaria. 
� (9) Cadinho: Zona onde assenta o metal fundido ficando à tona as escórias. Na parte 
inferior localiza-se o sangrador (12) para extrair o metal fundido (gusa) e na 
superior o sangrador (11) para extrair a escória. Nesta zona situam-se ainda as 
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5 
condutas de insuflação de ar previamente aquecido (que contém o comburente 
oxigénio) e as algaravizes (10). 
Como se verifica, o material de carregamento vai descendo enquanto que o comburente 
(ar) vai subindo, funcionando em contra-ciclo. 
A carga (coque, minério e fundente) é previamente preparada para que esta fique uniforme 
(homogeneização) e em pequenos fragmentos ou nódulos. Seguidamente é introduzida em 
camadas sucessivas alternadamente para tornar o processo da combustão mais eficiente. 
 
Figura 1-2: Esquema de funcionamento do alto-forno 
 
Ao longo da descida da carga e da subida do ar quente desenvolvem-se diversas reacções 
químicas e transformações. O oxigénio atravessa o coque a elevada temperatura e 
combina-se com o carbono deste, formando CO2.numa reacção exotérmica (também se 
produz CO numa reacção endotérmica, embora muito menor que a libertação de calor). A 
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6 
reacção exotérmica com libertação de grandes quantidades de calor fazem elevar a 
temperatura nesta zona do forno. A figura seguinte ilustra estas transformações. 
 
Figura 1-3: Transformações no alto-forno 
 
Os fumos à saída contêm monóxido e dióxido de carbono, azoto, vapor de água, 
hidrogénio, carbonetos e poeiras (cinzas) e ainda muito calor, saindo a cerca de 200ºC. Por 
este motivo é necessário eliminar os elementos nocivos à atmosfera e recuperar o calor 
para melhorar eficiência energética. Usam-se então despoeiradores (“scrubbers”) e filtros 
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7 
electrostáticos para limpar e purgar os gases da combustão e recuperadores para aproveitar 
o calor dos mesmos. 
A descarga da escória e da gusa líquida faz-se a intervalos regulares dependendo da 
capacidade do alto-forno. A intervalos de 1 a 4 horas no caso da escória e 4 a 12 horas 
para extracção da gusa. 
Anexo ao alto-forno, existem outros acessórios como o sistema transportador da carga e 
especialmente o sistema despoeirador e o recuperador de calor já referidos. 
Tipicamente, o sistema despoeirador (“scrubber”) tem uma zona chamada ciclone onde a 
mudança brusca do sentido e do valor da velocidade dos fumos provoca a deposição das 
partículas mais pesadas na base. As poeiras ferrosas são eliminadas por magnetização. Um 
chuveiro de água purifica o ar e torna as partículas em suspensão mais densas. Nas 
instalações modernas, existem ainda filtros electrostáticos que ionizam as partículas 
possibilitando a sua recolha. 
O sistema recuperador é constituído por torres cilíndricas em tijolo refractário de alta 
capacidade calorífica. Existem 2, 3 ou mais torres funcionando alternadamente. Numa das 
torres promove-se a passagem dos gases previamente tratados no sistema despoeirador, 
indo aquecer as placas de tijolo refractário, estando portanto em aquecimento. A outra ou 
outras torres estão entretanto a ceder calor ao ar fresco que vai ser aquecido ao passar 
pelos tijolos refractários quentes, sendo insuflado entre 900 a 1300ºC no alto-forno. Um 
sistema de válvulas controla o funcionamento alternado. 
A figura seguinte ilustra uma instalação típica completa. 
No exemplo apresentado, o recuperador da esquerda está a aquecer o ar de admissão 
cedendo calor proveniente dos tijolos refractários. Simultaneamente, o da direita está a 
aproveitar os gases da combustão quentes para aquecer as placas em tijolo refractário. 
Seguidamente os recuperadores invertem as suas funções e assim sucessivamente. 
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8 
 
Figura 1-4: Sistemas acessórios do alto-forno 
A gusa obtida vai servir para fabricar lingotes a usar na fundição de componentes (2ª 
fusão) em ferros fundidos, por exemplo em fornos de cubilote, ou para se obter aço em 
conversores ou fornos eléctricos. 
A figura seguinte ilustra o circuito típico completo da fabricação de componentes 
comerciais em aço. 
Como se verifica, após a afinação das ligas (aços) em fornos adequados, estas são vazadas 
em moldes chamados lingoteiras. Estes moldes são normalmente fabricados em aço ou 
ferro fundido. 
Após solidificação e desmoldação, os lingotes obtidos são aquecidos e seguidamente 
laminados sob a forma de barras rectangulares ou quadradas (biletes). 
Posteriormente estes perfis em bruto são novamente laminados para os diversos perfis e 
chapas comerciais. A última laminagem por vezes é realizada a frio para orientar grão por 
compressão e elevar resistência mecânica (rotura e dureza). Dado que este tratamento 
provoca encruamento (tensões internas que podem provocar distorções e empenos) deve 
realizar-se tratamento térmico de recozimento de distensão. Este tratamento realizado a 
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9 
uma temperatura ligeiramente acima da de recristalização permite o rearranjo dos grãos 
eliminando tensões internas sem contudo eliminar todo o efeito criado pela laminagem a 
frio (inferior à temperatura de recristalização). 
Existe um processo contínuo de obter estes perfis sem necessidade de vazamento em 
lingotes. Neste caso o aço é vazado continuamente, sendo encaminhado directamente para 
os diversos laminadores. Este processo descreve-se mais detalhadamente em item próprio. 
 
Figura 1-5: Etapas do fabrico de aço comercial (perfis) 
 
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10 
1.3 - O forno de cubilote 
O forno de cubilote é o mais antigo mas ainda assim o mais usado forno especialmente na 
produção de ferro fundido cinzento, dado o seu elevado rendimento, fácil regulação e boa 
capacidade de produção. Modernamente existem os fornos eléctricos que produzem ferros 
fundidos e aços de elevada qualidade, mas o tradicional cubilote continua competitivo 
dado o seu rendimento e custo de exploração na produção do ferro fundido. 
Para obtenção do ferro fundido existem ainda outros fornos como os de cadinho mas com 
aplicação mais reduzida. 
O forno de cubilote tem bastantes semelhanças com o alto-forno diferindo principalmente 
no facto da carga não ser minério mas sim material ferroso (lingotes, sucatas etc.). É 
vertical e tem a forma cilíndrica. Uma chapa de aço envolve o interior refractário (ácido, 
básico ou neutro). 
A carga é constituída por camadas alternadas de coque, castinas (fundentes – carbonato de 
cálcio) e materiais ferrosos (lingotes de gusa, sucatas de ferro ou aço). O ar quente é 
introduzido nas algaravizes por intermédio de ventiladores. 
Os fornos modernos contêm recuperadores de calor e despoeiradores tal como no alto-
forno. O ar pode ser aquecido de forma independente ou enriquecido com oxigénio para 
aumentar capacidade de produção embora baixe rendimento térmico global. 
As figuras seguintes ilustram a constituição e as zonas de um forno de cubilote tradicional. 
Realça-se que não está representado o sistema despoeirador e recuperador, semelhantes 
aos do alto-forno. 
O metal líquido é recolhido pelo orifício 11 (alvado) e bica 12. A escória é recolhida pelo 
orifício 14 (escoriador). 
Pode visualizar-se na última figura a variação da temperatura do ar e da gusa ao longo da 
subida e da descida respectivamente. 
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11 
 
Figura 1-6: Forno de cubilote tradicional 
 
 
Figura 1-7: Zonas do forno de cubilote 
 
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12 
 
Figura 1-8: Temperaturas no forno de cubilote 
 
Os subprodutos da fusão do cubilote podem ser valorizados: 
• Os gases libertados na parte alta do cubilote são recuperados e tratados. A sua 
energia térmica é utilizada para pré-aquecer o ar que é injectado nas tubagens do 
cubilote. 
• As poeiras arrastadas são tratadas no sentido de se extraírem metais úteis a outras 
indústrias. 
• A escória tem aplicação na construção de aterros para estradas e outras aplicações. 
 
1.4 - Misturadores, Conversores e Fornos eléctricos 
Como se viu, a gusa de primeira fusão não é normalmente usada como matéria-prima para 
obter peças fundidas, pois apresentam impurezas como o enxofre e o fósforo que as 
tornam frágeis e quebradiças. Por outro lado contêm outros elementos que podem não ser 
adequados ao tipo de aços ou ferros fundidos que se pretendem produzir. Como tal, para se 
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13 
obter determinado aço usa-se a gusa de primeira fusão obtida do alto-forno, sucata e 
esporadicamente minério como matéria-prima. 
A gusa terá então que ser afinada em Conversores (Convertidores) e/ou em fornos 
adequados. 
Estes equipamentos também são usados quando se pretende obter um ferro fundido 
específico, só que neste caso a matéria-prima é a gusa obtida no forno de cubilote. 
 
1.4.1 - Misturadores 
Este equipamento consiste num reservatório basculante, normalmente de forma cilíndrica 
e de eixo horizontal que serve para armazenar grandes quantidades de gusa obtida no alto-
forno uniformizando a sua composição. Este processo permite uma gestão flexível do 
fluxo de material fundido pois torna independente a utilização final da gusa em relação à 
produção do alto-forno. Por outro lado, permite a redução da percentagem do enxofre que 
se combina com a introdução de manganês. Dado que este elemento é caro, este processo é 
pouco usado em favor dos conversores e fornos eléctricos. 
 
Figura 1-9: Misturador basculante 
 
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14 
1.4.2 - Conversores Bessemer, Thomas e LD 
Estes equipamentos visam afinar ou converter as gusas de ferro fundido no estado líquido 
provenientes do alto-forno ou dos fornos de cubilote, transformando-as em aço através da 
redução dos teores dos elementos de liga indesejados. 
Esta redução é obtida insuflando ar sob pressão no seio da gusa líquida, indo o oxigénio 
reagir com os vários elementos, formando óxidos que se ligam entre si (escória). Estas 
reacções produzem calor que favorece ainda mais o processo. Não necessita de 
combustível para manter a gusa líquida. 
A insuflação pode ser pelo fundo ou lateral. 
Após as várias reacções, procede-se à correcção e desoxidação (devido à oxidação 
prejudicial do ferro sob a forma de óxido que enfraquece a liga), adicionando os elementos 
necessários, como o manganês para a desoxidação. 
Existem basicamente dois tipos de conversores: 
� Ácido – Bessemer: Executado em refractário ácido (sílica SiO2) para gusas ácidas 
(alto teor em silício e baixo em fósforo). 
� Básico ou silicioso – Thomas: Executado em refractário básico (argila ou dolomite - 
mineral de cálcio e magnésio) para gusas ricas em fósforo e pobres em silício. 
Estes conversores são recipientes com a forma de um ovóide ou pêra, revestidos 
externamente por chapa de aço e internamente pelos refractários. São munidos de um eixo 
de rotação para colocação na posição vertical e horizontal. 
O processo tem 3 fases principais: 
• Fase 1: Carregamento da liga no estado líquido a cerca de 1200ºC, na posição 
horizontal; 
• Fase 2: Insuflação do ar pelo fundo (pequenos canais) na posição vertical para 
promover as reacções de oxidação; 
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15 
• Fase 3: Após término das reacções, procede-se à correcção e desoxidação da liga de 
aço obtida, sendo seguidamente vazada a escória e finalmente a liga. 
A elevação da temperatura até cerca de 1600ºC deve-se principalmente à oxidação do 
silício no processo Bessemer e pela combustão do fósforo no processo Thomas, atingindo 
cerca de 1700ºC. 
 
Figura 1-10: Conversor Bessemer original 
 
 
Figura 1-11: Esquema do conversor Bessemer 
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16 
A tabela seguinte resume as vantagens e desvantagens dos conversores. 
 
Tabela 1-2: Vantagens e desvantagens dos conversores 
Vantagens (+) Desvantagens (-) 
Simplicidade Não permitem praticamente o 
uso de sucatas Dimensões reduzidas 
Boa capacidade de produção 
(até cerca de 50 Ton) 
Baixa qualidade dos aços 
(elevados teores de óxidos de 
ferro e de azoto Não necessitam de combustível 
Custos baixos de operação 
Regulação difícil 
Perda de metal elevada (5-10%) 
 
Uma evolução dos conversores é o conversor LD, desenvolvido em 1953 nas cidades 
austríacas de Linz e Donawitz, usado na siderurgia nacional. 
A grande diferença relativamente aos anteriores é o facto de se usar oxigénio puro 
insuflado a alta velocidade directamente no banho pela parte superior, através de uma 
lança (tubo refrigerado a água). Estes conversores possibilitam um melhor controlo do 
processo, mais rápido e eficaz. 
O processo LD é dos mais usados na obtenção do aço, resumindo-se as suas vantagens na 
tabela seguinte. 
Tabela 1-3: Vantagens do processo LD 
Permite converter gusas com teores menos exigentes de fósforo e silício 
Conversão mais rápida 
Melhor rendimento 
Permite o uso de sucata como matéria-prima (até 30%) 
Permite ligas com baixo teor de carbono (aprox0,06%) 
Obtém-se baixo teor de impurezas. 
Fraca contaminação do aço por nitrogénio (devido a oxigénio quase 
puro). 
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17 
 
Figura 1-12: Conversor LD 
Refere-se por último que existem outros conversores a oxigénio puro como os tipo Kaldo 
e Rotor em que a grande diferença para os LD é que são de corpo rotativo. 
 
Figura 1-13: Tipos de conversores 
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18 
1.4.3 - Forno Siemens-Martin 
Estes fornos de câmara aberta são essencialmente de afinação e usam um combustível no 
processo, que pode ser gás, líquido ou mesmo sólido pulverizado. Por este motivo podem 
arrancar com uma carga inteiramente sólida o que não acontece nos conversores. Deste 
modo permitem grande aproveitamento de sucatas. A qualidade dos aços obtidos é 
também superior pois a redução do C, Si e Mn é obtida por reacções entre a escória e o 
metal líquido em vez da combinação com o oxigénio. Estão contudo a entrar em desuso 
dado o seu rendimento e questões ambientais, sendo gradualmente substituídos pelos 
conversores e fornos eléctricos. 
 
Figura 1-14: Esquema do forno Siemens-Martin 
O exemplo apresentado tem 4 recuperadores, estando os dois da esquerda a aquecer o gás 
combustível e o ar, necessários para a combustão, enquanto que os dois da direita estão a 
aproveitar o calor dos gases da combustão para aquecer as placas refractárias. O ar e o gás 
são misturados na cabeça de combustão ou queimador produzindo a chama que irá elevar 
a temperatura no interior do forno. 
O fundo do forno (soleira) é constituído por material refractário básico ou ácido e contém 
no seu fundo um orifício para escoar o metal fundido. 
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19 
As válvulas controlam a sequência e alternância do funcionamento dos recuperadores, 
invertendo o esquema apresentado. 
 
1.4.4 - Fornos eléctricos e de cadinho 
Estes são os fornos gradualmente mais usados pois a disponibilidade da energia eléctrica 
tem aumentado e por outro lado estes fornos são mais versáteis. Conseguem-se atingir 
temperaturas muito elevadas no interior dos fornos pelo permitem fundir toda a espécie de 
aços ligados e outras ligas não ferrosas. 
Dado que não existe queima de combustível o processo de fusão realiza-se na ausência de 
impurezas, eliminando quase completamente o enxofre e o fósforo 
Existem basicamente os fornos de resistência (menos usados), os de indução e os de arco 
eléctrico. Os fornos de cadinho são essencialmente usados na fusão de ligas não ferrosas. 
 
� Fornos de resistência 
 
Figura 1-15: Fornos eléctricos de resistência 
São fornos constituídos por resistências eléctricas que aquecem por efeito de joule e 
transmitem esse calor (Q) principalmente por condução e radiação até ao metal a fundir. 
Podem ser de aquecimento directo ou indirecto. No directo usa-se por exemplo um bastão 
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20 
de grafite que irradia calor ao banho directamente. No indirecto, as resistências envolvem 
o recipiente do forno aquecendo este que por sua vez aquecem o banho. 
 
� Fornos de arco eléctrico 
Estes fornos são dos mais usados na fundição de praticamente todos os metais. Contêm um 
dois ou mais eléctrodos que criam um arco eléctrico entre eles e/ou a carga a fundir. 
No processo directo, cria-se um arco entre cada eléctrodo e o metal a fundir, recebendo 
este calor por radiação e por efeito de joule. No processo indirecto, criam-se arcos 
eléctricos entre os eléctrodos colocados acima do metal a fundir, recebendo este calor por 
radiação. 
Existem vários formatos destes fornos desde os de pequenas dimensões até aos de elevada 
produção. Alguns são basculantes para remoção da escória e da liga fundida. Outros têm 
simplesmente um orifício no fundo. 
 
Figura 1-16: Forno de arco eléctrico directo 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
21 
 
Figura 1-17: Forno de arco eléctrico indirecto 
 
O material mais usado nos eléctrodos é a grafite por ser refractária, boa condutora e não 
muito cara. No entanto, desgastam-se rapidamente e como têm alto teor em carbono pode 
ser um problema em aços em que não se admite percentagens altas, por exemplo os 
inoxidáveis (< 0.06%). 
Uma solução possível, apesar de cara é o uso do tungsténio com um desgaste diminuto. 
A figura seguinte ilustra uma instalação típica completa. 
 
Figura 1-18: Instalação típica completa de forno de arco eléctrico 
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22 
� Fornos de indução 
Estes fornos contêm um circuito que é o indutor sendo a carga a fundir o induzido. Pelo 
princípio da indução, a passagem de uma corrente variável num condutor produz um 
campo magnético variável na sua vizinhança. Por sua vez um campo magnético variável 
produz uma corrente num condutor sujeito a esse campo. O condutor, ou seja o induzido, é 
o metal a ser fundido que vai estar sujeito a grandes intensidades de corrente que 
desenvolvem calor fundindo a carga. A corrente variável na indutor é criada por corrente 
alternada. Existem fornos com frequências desde os 50 Hz (rede eléctrica nacional normal) 
até aos 5000 Hz. 
Estes fornos necessitam normalmente de arrancar com carga já liquida ou com pequenas 
quantidades de carga sólida, tendo grande aplicabilidade na afinação de ligas metálicas. A 
bobina indutora é normalmente refrigerada a água. 
 
Figura 1-19: Forno de indução 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
23 
� Fornos de cadinho 
Os fornos de cadinho usam-se principalmente na fundição de ligas não ferrosas. 
Podem ser móveis, fixos, basculantes ou rotativos. O material do seu revestimento é 
composto normalmente por argila, grafite, carboneto de silício, chapa de aço e ferro 
fundido. As formas são também variadas tal como o sistema de energia (electricidade, 
combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos). 
O termo cadinho refere-se normalmente ao recipiente (panela) onde o metal é depositado 
para fundir, recebendo a energia calorífica externamente. 
Os fornos de cadinho confundem-se assim com alguns já referidos. O forno de indução por 
exemplo não é mais que um forno de cadinho. 
A figura seguinte ilustra um forno de cadinho alimentado a gás. 
 
 
Figura 1-20: Forno de cadinho a gás 
 
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24 
2 - Fundição de metais 
Dado que os líquidos adquirem a forma dos vasos (recipientes) que os contêm 
(Arquimedes), a fundição tem como fundamento a obtenção de peças com a forma do 
negativo do molde, vazando o metal no estado de fundido (líquido) na cavidade do molde. 
Após arrefecimento, abre-se ou destrói-se o molde e retira-se a peça pretendida já 
solidificada. 
A tecnologia da fundição é o conjunto de processos, métodos e técnicas para a obtenção de 
peças por fundição de forma controlada. 
Existem inúmeros processos de fabrico associados à fundição pelo que se vai incidir 
somente nos mais tradicionais e representativos, abordando-se exemplos dos chamados 
moldes perdidos e permanentes com modelos também perdidos ou permanentes. 
Entende-se por molde a ferramenta que contém a cavidade onde é vazado o fundido. Se 
tiver que ser destruído em cada ciclo de fundição para desmoldar a peça ou peças chama-
se molde perdido. Caso contrário trata-se de molde permanente (normalmente metálico). 
O modelo é uma réplica da peça a obter que vai servir para obter a cavidade do molde 
(moldação) quando esta não é obtida por maquinaçãodirecta. Pode ser também perdido ou 
permanente. 
Segue-se uma tabela geral com indicação dos processos de fundição adequados a alguns 
materiais metálicos. 
 
 
 
 
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25 
Tabela 2-1: Processos de fundição 
Grupo Ligas 
( T fusão, densidade d) 
Ligas Processo fundição 
Ferros fundidos 
(1275-1355ºC) 
(d ≈7,2) 
Ferro fundido cinzento 
(grafite lamelar ou 
esferoidal) – moldáveis e 
maquináveis e tenazes (só 
os esferoidais). 
Ferro fundido branco 
(carbono sob a forma de 
cementite Fe3C). 
Ferro fundido maleável 
(tratados termicamente para 
melhorar fragilidade e 
maquinabilidade). 
Outros. 
Moldes em areia 
Aços 
(alguns >1500ºC) 
(d ≈7,85) 
Aços ao carbono de baixa e 
alta liga. 
Aços ligados resistentes ao 
calor, desgaste e ataques 
químicos. 
Moldes em areia. Moldes 
com modelos perdidos. 
Moldações cerâmicas. 
Alumínio 
(650-790ºC) 
(d ≈2,7) 
Ligas A9, A8,A7, … Moldes em areia. Moldes 
com modelos perdidos. 
Moldes permanentes 
metálicos 
Cobre (980-1230ºC) 
(d ≈8,5 – 8,9) 
Latões, bronzes Moldes em areia. Moldes 
permanentes metálicos 
Magnésio (705-790ºC) 
(d ≈1,7-1,8) 
Ligas de magnésio Moldes em areia. Moldes 
permanentes metálicos 
injecção 
Zinco (400 a 450ºC) 
(d ≈6,6-7) 
Ligas de zinco (Zamacs) Moldes permanentes 
metálicos injecção 
Super-ligas Níquel, Cobalto, Titânio, … Especiais 
 
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26 
2.1 - Fundição areia 
O molde (moldação) deve resistir a temperaturas acima da temperatura de fusão do metal a 
ser vazado. 
Mesmo existindo actualmente aços muito resistentes ao calor, o problema da fadiga 
térmica limita o uso dos chamados moldes permanentes metálicos na fundição de metais 
de elevado ponto de fusão como são os ferros fundidos e as ligas de cobre. 
A grande maioria das peças vazadas é obtida com moldes em areia que é um material 
refractário, vulgarmente designada de areia verde ou areia de fundição, permitindo 
contornar o problema anterior, embora o molde seja perdido (não permanente). 
A areia produz-se pela desagregação de cristais de rocha por acção natural (erosão chuva e 
vento, frio, calor) ou artificial (processos mecânicos). 
As areias mais usadas em fundição são as se sílica (granitos) devido ao baixo custo e 
disponibilidade. 
A chamada areia de fundição é na verdade uma mistura de sílica (refractário), argila 
(material ligante lamelar, composto essencialmente de silicato de alumínio hidratado) e 
água (aditivo) e outros aditivos específicos. 
Areia típica: 
� Areia-base: Sílica; 
� Argila (Bentonite) – 5 a 7%; 
� Água – 2 a 3,5% 
� Pó de carvão mineral (evita sinterização da areia e melhora acabamento); 
� Dextrina (melhorar resistência mecânica do molde); 
� Pó de madeira, óxido de Ferro, … 
As areias devem apresentar as seguintes propriedades: 
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27 
Tabela 2-2: Propriedades das areias de fundição 
Estabilidade térmica e dimensional a altas temperaturas (dilatação baixa) 
Tamanho e distribuição dos grãos adequados 
Não ser reactiva com o material a fundir 
Baixa molhabilidade com o fundido 
Inexistência de partículas fundíveis e que criem gases 
Boa disponibilidade e baixo custo 
Boa refractariedade (ponto de fusão elevado) 
Boa resistência mecânica (compactação) 
Permeabilidade adequada (a gases) 
Plasticidade, consistência e granulometria adequada 
Um dos aspectos importantes é a granulometria da areia (seca e limpa) que está 
relacionada com o tamanho do grão (malha de um filtro). Usa-se o indicador índice de 
finura (f) que indica o grau de finura da areia. Quanto maior o índice de finura mais fina é 
a areia, logo menor é a granulometria e a permeabilidade a gases. 
Tipos de areia: 
� areia de moldação fina: tamanho de grão (120-180 AFS), alta percentagem de 
argila (12 a 15%); 
� areia de moldação média: tamanho de grão (80-100 AFS), alta percentagem de 
argila (8 a 14%); 
� areia de moldação grosseira: tamanho de grão (60-100 AFS), baixa percentagem 
de argila (4 a 6%), sendo este tipo de areia mais utilizada para o aço e para o 
ferro, devido à necessidade destes metais permanecerem por um longo período 
de tempo na moldação. 
Em unidades industriais de produção série, as areias são preparadas em equipamentos 
específicos, aproveitando-se as areias provenientes das desmoldações. 
O processo geral de fundição pelo método de molde perdido (areia) compreende as etapas 
apresentadas no diagrama seguinte. 
 
 
 
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28 
 
Figura 2-1: Fases da produção – Moldes perdidos (areia) 
 
Os moldes em areia são geralmente constituídos por duas caixas normalmente em chapa 
de aço (superior e inferior), pelo modelo (madeira, metal ou outros) que vai definir a 
cavidade do molde e o sistema de alimentação e finalmente por machos perdidos, também 
em areia que vão moldar os ocos da peça fundida. As duas caixas são guiadas por pinos 
alinhados e irão ser cheias com areia compactada (manualmente ou mecanicamente). 
A figura seguinte ilustra um molde de areia e demais constituintes, sendo o modelo em 
madeira constituído por duas metades. Como a peça a fundir tem um oco (furo) terá que 
existir um macho perdido em areia. Os machos terão que ter alojamentos adequados na 
areia (prensos) para não se deslocarem e ficarem devidamente posicionados. 
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29 
 
 
Figura 2-2: Constituição de molde de areia 
 
 
Figura 2-3: Molde de areia (corte) 
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30 
A figura seguinte ilustra as fases da composição do molde, sendo o modelo constituído por 
duas meias partes (placas-molde). Os machos perdidos são obtidos por duas caixas de 
machos. 
 
Figura 2-4: Composição do molde de areia 
 
� Fase 1: Projecto da peça e ferramentas 
� Fase 2: Execução das caixas de machos 
� Fase 3: Moldação dos machos (compactação da areia aglomerada) 
� Fases 4,5: Execução dos modelos ou placas-molde 
� Fases 6,7: Compactação da areia na caixa superior (com canais alimentação) 
� Fases 8,9,10: Compactação da areia na caixa inferior e colocação do macho 
� Fase 11: Caixas superior e inferior unidas após remoção das placas-molde 
� Fase 12: Vazamento e remoção da peça após solidificação (molde destruído) 
� Fase 13: Corte dos alimentadores, rebarbação e controlo final 
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31 
O ciclo geral de preparação das areias de fundição apresenta-se no diagrama seguinte. 
 
 
Figura 2-5: Ciclo das areias 
 
� Desintegrador: Separar os grãos de areia pré-revestidos com aglomerante e aditivos, 
garantindo maior homogeneidade e capacidade de moldação. 
 
 
Areia velha 
Desmoldador 
Triturador 
Separador 
magnético 
Crivo + 
Aspirador 
Doseador 
Areia nova 
Secador 
Crivo + 
Aspirador 
Doseador 
Água+Aglomerante
+Aditivos 
Moinho 
misturador 
Desintegrador Moldação 
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32 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-6: Silo e Moinho misturador 
 
A compactação da areia nas caixas de moldação pode ser executada manualmente (maços) 
ou mecanicamente em grandes produções. 
As possibilidades vão desde a técnica de projecção da areia através de turbinas de 
arremesso radial, sistema vibratório seguido de compressão ou insuflação de ar 
comprimido na caixa de areia compactando-a contra o modelo.Uma técnica muito usada 
em produção série é a “Disamatic” com execução sequencial de moldações em areia, que 
quando unidas formam a cavidade moldante. 
 
 
 
 
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33 
 
 
 
Figura 2-7: Compactação por vibração e compressão 
 
 
Figura 2-8: Compactação e máquina “Jolt Squeeze” 
 
 
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34 
 
Figura 2-9: Moldação “Disamatic” 
 
 
Figura 2-10: Moldação por impacto 
 
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35 
Outra técnica de moldação usada é a cércea quando o perfil da peça é de revolução ou de 
translação. A figura seguinte ilustra uma moldação à cércea por rotação do perfil. 
 
Figura 2-11: Moldação à cércea 
 
� Fase 1: Rodar a cércea “a” que irá moldar a caixa superior 
� Fase 2: Retirar eixo e cércea, tapar furo deixado, colocar caixa superior, polvilhar 
com areia fina, abrir alimentadores, aplicar areia e compactar 
� Fase 3: Retirar caixa superior, colocar cércea “b” e rodar, moldando caixa inferior 
� Fase 4: Remover cércea e tapar furos deixados, polvilhar molde, colocar caixa 
superior 
 
2.2 - Moldação com areia e aglomerantes orgânicos (Shell-moulding) 
Este processo de maior precisão, usa moldes de areia em forma de casca. A areia é de 
sílica muito fina (pureza superior a 98%), finura 100 a 150 AFS, teor de argila inferior a 
15%. Os aglomerantes são resinas sintéticas que polimerizam a determinada temperatura, 
sofrendo inicialmente um amolecimento e de seguida um endurecimento irreversível. 
Podem ser resinas fenólicas, de ureia ou melaninas. 
Os modelos com ângulos de saída, são montados em placas-molde e irão ser aquecidos a 
uma temperatura entre 150ºC a 300ºC, durante 3 a 5 minutos, polimerizando a areia com 
resina que os envolve. 
A figura seguinte ilustra este processo. 
 
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36 
 
Figura 2-12: Moldação shell-moulding 
 
� Fase 1: Execução do modelo metálico 
� Fase 2: Fixação do modelo a uma placa metálica que é aquecida (150ºC a 300ºC) e 
revestida com desmoldante (Silicone) 
� Fase 3: Fixação de uma caixa com areia pré-revestida com resina à placa-modelo 
� Fase 4: Rotação da caixa e da placa-modelo, queda por gravidade da areia sobre o 
modelo seguido de polimerização criando casca dura com 5-7 mm espessura 
� Fase 5: Nova rotação da caixa e da placa-modelo e remoção da areia não 
polimerizada. Repetição para obter outra meio moldação. A extracção da placa-
molde da placa-modelo pode ser executada por pinos extractores 
� Fase 6: União das meias moldações (colagem, aperto com grampos, e eventualmente 
colocação em caixa cheia com areia ou outro material). Vazamento do material 
� Fase 7: Peça obtida em bruto 
� Fase 8: Corte e rebarbação. Maquinar se necessário 
 
Este processo apresenta bastantes vantagens em relação aos anteriores mas também 
algumas desvantagens, como a seguir se indicam. 
 
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37 
Tabela 2-3: Shell-moulding - Vantagens vs Desvantagens 
Vantagens (+) Desvantagens (-) 
Maior precisão, tolerâncias dimensionais mais 
apertadas, maior rigor de forma 
Custo mais elevado das areias pré-
revestidas 
Menor rugosidade superficial Custo mais elevado das placas-modelo 
Rapidez de fabrico Limitação do processo a peças 
pequenas e médias (resistência 
mecânica das carapaças) 
Redução do volume de areias de moldação 
Moldações leves 
Processo mais económico que os de areia para 
produção de grandes séries de peças 
Areias não recicláveis economicamente 
 
2.3 - Moldação de precisão (cera perdida) 
Neste processo de fundição de precisão, utiliza-se um modelo perdido em cera para se 
obter o molde em pasta cerâmica refractária (também perdida). 
 
Figura 2-13: Moldação cera perdida 
 
� Fase 1: Moldação do modelo em cera (natural ou sintética sob a forma de 
termoplástico) num molde de injecção 
� Fase 2: Formação de um cacho por colagem das unidades repetitivas que servirão 
para moldar o molde em pasta cerâmica e pós refractários 
� Fase 3: Pulverização ou Imersão da árvore de modelos num banho de refractário de 
granulometria fina (lama refractária - revestimento primário). Deposição de 
camadas sucessivas de material refractário (pó de sílica ou zircónio) para 
constituição de um corpo em casca cerâmica auto-resistente (revestimento 
secundário) 
� Fase 4: Destruição do modelo de cera por fusão (vapor de água sob pressão) e 
cozimento (cura) do material cerâmico da moldação para conclusão do processo de 
presa em forno a 870ºC-1095ºC 
� Fase 5: Vazamento do metal fundido e solidificação 
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38 
� Fase 6: Destruição do molde para obter peça 
� Fase 7: Corte dos excessos, acabamento final e controlo dimensional 
 
Tabela 2-4: Fundição cera perdida - Vantagens vs Desvantagens 
Vantagens (+) Desvantagens (-) 
Flexibilidade de forma Peças de pequenas e médias dimensões 
Tolerâncias dimensionais apertadas Processo moroso e exigente na 
obtenção dos modelos Grande produtividade 
Elevado rigor dimensional 
Bom acabamento superficial 
Peças sem linhas de partição 
Espessuras mínimas inferiores às obtidas por 
Shell-Moulding 
 
2.4 - Moldação permanente (coquilha) 
A moldação em coquilha (moldes permanentes metálicos) usa-se essencialmente na 
fundição de ligas de baixo ponto de fusão como os latões, alumínios, magnésio e 
excepcionalmente alguns ferros fundidos hipereutécticos. Existem os chamados moldes de 
injecção (sob pressão) abordados em capítulo próprio e os moldes de fundição por 
gravidade. Os moldes em areia vistos atrás funcionam também por gravidade mas não são 
permanentes (são destruídos em cada moldação). O enchimento das cavidades faz-se por 
acção da gravidade (peso próprio do material a fundir e coluna líquida) pelo que o sistema 
de alimentação deve ser bem dimensionado, bem como os alimentadores para compensar a 
contracção do material. Relembra-se que neste caso não existe um sistema auxiliar de 
pressão que compacte o material, como é o caso dos moldes de injecção. 
A moldação em moldes permanentes metálicos tem a grande vantagem de permitir 
inúmeras moldações com o mesmo molde. No entanto o material com que são fabricados 
deve resistir a altas temperaturas e ao ataque e adesão do fundido, embora mesmo assim se 
usem revestimentos adequados (isolantes e lubrificantes). Por este motivo usa-se 
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39 
habitualmente aços apropriados para trabalho a quente ou ligas de cobre-berílio com 
excelentes propriedades térmicas (condutibilidade e resistência). 
Para evitar grandes gradientes térmicos, os moldes metálicos devem ser pré-aquecidos até 
estabilizarem a temperatura e só depois entrarem em funcionamento. 
Para moldar ocos das peças podem usar-se machos móveis se possibilitarem desmoldação. 
Caso contrário, terão que se incorporar machos destrutíveis em cada moldação, tornando o 
processo de moldação semi-permanente. Estes machos são normalmente fabricados em 
processos contínuos automáticos através de caixas de machos (moldes metálicos) por 
shell-moulding de sopro de areia. 
As metades da coquilha podem ser montadas em dispositivos manuais que permitem a 
abertura por rotação (tipo livro) ou por translação. No entanto existem máquinas 
automáticas chamadas coquilhadoras (ou coquilhadeiras) que funcionam em ciclo 
automático ou semi-automático. 
As figuras seguintes ilustram a operação manual e máquinas coquilhadoras.Figura 2-14: Abertura da coquilha tipo livro (rotação) 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
40 
 
Figura 2-15: Abertura da coquilha por translação 
 
 
Figura 2-16: Coquilhadoras para alumínio e latão 
 
Existem igualmente máquinas automáticas para obtenção de machos em casca (shell-
moulding) que serão incorporados nas coquilhas em cada moldação (machos perdidos). 
A figura seguinte ilustra alguns desses equipamentos. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
41 
 
 
Figura 2-17: Sopradoras de areia (machos shell) 
 
A moldação por coquilha compreende normalmente as seguintes fases: 
 
Figura 2-18: Moldação por gravidade - Coquilha 
� Fase 1: Maquinação da coquilha e caixa de machos (quando for necessário o uso de 
machos perdidos) por CNC-CAM ou copiadoras 
� Fase 2: Obtenção dos machos por sopro de areia (shell-moulding) ou outro processo 
e colocação na coquilha, devidamente posicionados e presos (prensos) 
� Fase 3: Vazamento manual ou por robot, do metal (previamente fundido num forno) 
para dentro da coquilha. Este processo pode ser executado em coquilhadoras 
manuais (rotação ou translação) ou automáticas (desejável para grandes produções) 
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42 
� Fase 4: Abertura da coquilha e extracção da peça solidificada (ainda muito quente, 
ao rubro) e remoção destrutível do macho em areia 
� Fase 5: Corte dos jitos e alimentadores, e rebarbação. Por vezes usam-se máquinas 
de jactos abrasivos (esferas de vidro, areia, etc.) 
� Fase 6: Maquinação das zonas funcionais e de maior precisão. Para tal a peça deve 
ser moldada com sobreespessura de maquinação 
� Fase 7: Controlo final e expedição para cliente colocar peça em serviço 
 
Tabela 2-5: Fundição permanente metálica - Vantagens vs Desvantagens 
Vantagens (+) Desvantagens (-) 
Peças com maior precisão dimensional e melhor 
acabamento superficial 
Limitado a ligas de baixo ponto de 
fusão 
Molde permanente permite grandes quantidades 
de moldações 
Alto custo das ferramentas amortizável 
só em grandes produções 
Menos defeitos e melhores propriedades 
mecânicas (embora algumas peças devam ser 
tratadas termicamente devido às tensões 
provocadas pela contracção muito rápida) 
Necessário revestimentos para 
protecção do molde (isolantes e 
lubrificantes) 
Diminuição do nº de zonas a maquinar, logo dos 
custos de maquinação 
Algumas geometrias com linhas de 
apartação complexas não são possíveis 
de desmoldar. 
Permite obter peças de secção mais fina e 
uniforme 
 
 
2.5 - Concepção de peças de fundição, modelos e machos 
De um modo geral as peças de fundição devem obedecer às regras vistas para as peças 
plásticas, nomeadamente espessuras uniformes e não demasiado grandes, ângulos de saída 
de modo a facilitar a extracção do modelo nos moldes de areia ou a própria peça já fundida 
nos moldes permanentes metálicos. Aspecto essencial é a introdução de raios de 
concordância interiores pois a presença de quinas vivas introduz grande concentração de 
tensões térmicas, originando fissuras nas peças, algumas delas imediatamente após a 
moldação. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
43 
As zonas a serem maquinadas posteriormente devem ter sobreespessura adequada sem ser 
exagerada pois pode provocar rechupes e chochos nas peças. 
Sobretudo nos ferros fundidos deve sempre atender-se ao facto de que estes resistem mais 
à compressão do que à tracção. Assim, as eventuais nervuras ou geometrias de reforço 
devem ser introduzidas na peça de forma a que fiquem preferencialmente à compressão. 
Dado que as peças contraem durante a solidificação é necessário prever uma majoração às 
dimensões do molde. Assim, os modelos que servirão para criar a cavidade de moldação 
na areia devem ter essa majoração. Se o molde for permanente metálico, a cavidade é 
maquinada com essas dimensões majoradas. Os machos perdidos em areia (shell ou 
outros) terão também que ser executados com as dimensões majoradas da contracção. Se 
estes forem obtidos numa caixa de machos (por exemplo por shell-moulding com sopro de 
areia) tem que se contar com a própria contracção da areia que embora baixa atinge cerca 
de 0.5%. 
Os machos devem ter um prolongamento, designado por prenso, de forma a ficarem 
devidamente fixos no molde. Dado que a maioria dos machos têm prensos cilíndricos, é 
necessário prever atravancamento contra translação e/ou rotação (ex: golas, abas, etc.). 
A linha de abertura do molde deve ser a mais simples possível e em local adequado à 
menor complexidade do molde. O exemplo seguinte mostra como uma definição 
incorrecta da linha de abertura pode complicar o molde (implica a execução de machos 
perdidos). 
 
Figura 2-19: Concepção do molde – Plano de abertura 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
44 
A figura seguinte ilustra os problemas causados pela falta de ângulos de saída e de raios de 
concordância, durante extracção do modelo na execução do molde em areia. 
De notar que surgirão também problemas de tensões internas na peça vazada depois de 
solidificada. Mesmo num molde metálico a situação sem ângulos e raios de concordância 
é nefasta pois prejudica a extracção da peça vazada do molde. 
 
Figura 2-20: Concepção – Ângulos de saída e concordâncias 
 
 
Figura 2-21: Concepção – Recomendações de ângulos de saída 
 
Durante a solidificação, as peças fundidas contraem como se referiu. Nos moldes 
permanentes de injecção controla-se a contracção através da pressão exercida pelo cilindro 
de injecção, introduzindo novo material para compensar a diminuição do volume. Já nos 
moldes de fundição por gravidade tal não é possível. A contracção volumétrica é 
compensada através de material fornecido pelos alimentadores. O sistema de alimentação 
típico compreende assim uma bacia e canal de vazamento, o ataque, os referidos 
alimentadores (abertos atmosféricos ou fechados). 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
45 
 
Figura 2-22: Fases da solidificação 
 
Como se verifica, a última zona a solidificar fica com defeito de rechupe. Este defeito fica 
nos alimentadores se estes forem devidamente dimensionados (em número devido ao raio 
de acção e em forma). Tem que se garantir que estes sejam os últimos a solidificar. Por 
este motivo devem ter espessura e volume muito superiores à espessura média da peça. 
Note-se que se introduz desperdício na moldação que é necessário retirar e rebarbar, mas 
que é refundido novamente (totalmente reciclável). 
 
Figura 2-23: Sistema de alimentação 
 
A tabela seguinte apresenta alguns valores típicos de contracção de materiais vazados. De 
referir que são valores orientativos pois a contracção depende de inúmeros factores como a 
geometria da peça (espessuras), do tipo de molde (quanto à areia, permeabilidade a gases, 
moldes metálicos), dos alimentadores, etc. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
46 
Tabela 2-6: Contracção linear de ligas metálicas 
Liga Contracção (%) 
Aço 1.8 
Ferro fundido cinzento 1.0 
Ferro fundido maleável 2.1 
Zinco 1.6 
Alumínio 1.8 
Bronze (10% Sn-20% Sn) 0.8-1.5 
Latão 1.5 
Níquel e ligas cobre-níquel 8-9 
 
Seguem-se algumas recomendações de ordem geométrica. 
 
 
Figura 2-24: Recomendações geométricas 
 
 
Figura 2-25: Recomendações geométricas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
47 
Um dos aspectos a considerar no sistema de alimentação é a vertente económica para além 
da técnica.Pretende-se que o sistema produza peças boas. Quanto maior forem os 
alimentadores mais facilmente se obtêm peças boas mas mais caro será. Terá que se 
optimizar esta relação, resultante no melhor compromisso técnico-económico. 
Um dos indicadores é o aproveitamento unitário AU: 
• 100(%) xPeso
Peso
AU
gitospeça
peça
+
=
 
Se fosse possível obter uma peça sem gitos obtinha-se um aproveitamento de 100%, isto é, 
sem desperdícios. 
Um sistema de alimentação pode estar bem dimensionado, mas ocasionalmente pode 
originar peças defeituosas. Um indicador mais representativo será então o aproveitamento 
global AG: 
• 100(%) xPeso
Peso
AG
gitospeçasNOKpeçasOK
okpeçastotal
++
−−
=
 
Este indicador considera o aproveitamento de todo o material vazado (peças boas obtidas, 
gitos e peças rejeitadas) para se obter um lote de peças boas. As peças rejeitadas serão 
refundidas acarretando novos custos. Só seria possível um aproveitamento de 100% se não 
existissem gitos (alimentadores, canais, ataques) e não se produzissem peças defeituosas. 
Note-se que um sistema pode ter um bom AU mas um mau AG por provocar muitas peças 
defeituosas. 
Por outro lado se se sobredimensionar a alimentação, o número de peças defeituosas 
certamente baixará mas o indicador AG irá reflectir o facto de se gastar demasiado 
material nos gitos. O indicador global é também sensível à ineficiência do projecto do 
sistema de alimentação. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
48 
3 - Outros processos de fundição 
A título de exemplo refere-se a fundição contínua para obtenção de lingotes de forma 
contínua (ininterrupta) e a fundição centrífuga para obter tubos sem costura. 
 
3.1 - Fundição contínua 
Como referido atrás, este processo automático produz lingotes prismáticos continuamente, 
com boa uniformidade (melhor qualidade), com pouca necessidade de mão-de-obra e 
menor consumo energético. Logo, é um processo de grande produtividade. 
O material é continuamente vazado em molde com a forma do lingote pretendido 
(quadrado, rectangular, etc.) e após arrefecimento as barras obtidas são cortadas com as 
medidas pretendidas. 
 
Figura 3-1: Fundição contínua vertical-horizontal 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
49 
 
Figura 3-2: Fundição contínua vertical 
 
3.2 - Fundição centrífuga 
Neste processo obtêm-se tubos sem costura sem a necessidade de machos para moldar 
ocos. A rotação contínua do molde compacta o metal para a periferia obtendo-se espessura 
uniforme. É um processo de moldação sob pressão garantindo-se melhor definição da 
moldação. A solidificação é mais rápida devido à maior taxa de escoamento de calor. Este 
processo pode ser horizontal ou vertical. 
A velocidade de rotação deve ser adequada de modo a que o material agarre às paredes do 
molde e não deslize. 
As figuras seguintes ilustram estes processos. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
50 
 
Figura 3-3: Fundição centrífuga horizontal 
 
Figura 3-4: Fundição centrífuga horizontal – Fases solidificação 
 
 
Figura 3-5: Fundição centrífuga vertical 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
51 
4 - Fundição injectada 
Os moldes de fundição injectada, que são permanentes metálicos, destinam-se a moldar 
ligas metálicas (leves) por injecção/pressão, de relativo baixo ponto de fusão, boa fluidez, 
que não ataquem o molde (coquilha) e de espessuras relativamente baixas (até 3 mm). 
As ligas mais usuais são: 
• Ligas de alumínio. São as mais usadas. Grande aplicação geral. Leves e 
resistentes. Temperatura fusão 650ºC-800ºC. 
• Ligas de zinco (Zamac 3, 5 8, …: Zinco 92%-95%, Al 3.5%-4.5%, Mg 0.03%-
0.45%, Cobre 0.1%-3.1%). Baixo ponto de fusão (400ºC-450ºC). Boa resistência 
à corrosão. Fechaduras, mecanismos, suporte de aparelhagem. 
• Ligas de cobre-zinco (latões ex: 60%-40%). Torneiras, válvulas. 
• Ligas de cobre-estanho (bronze, 2-11%, restante cobre e/ou chumbo). 
Casquilhos, mecanismos torneiras, condutores. 
• Ligas de magnésio (ex: MgAl9Zn ou AZ92A, Al 9%, Zn 2%, restante 
magnésio). Leves (d=1.7). Em geral ligadas com alumínio. Leves e resistentes. 
Aeronáutica e aeroespacial, câmaras fotográficas e vídeo. Temperatura fusão 
700ºC-800ºC. 
 
Figura 4-1: Peças de fundição injectada 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
52 
A fundição injectada apresenta muitas semelhanças com a injecção dos plásticos, 
diferenciando-se sobretudo na maior exigência dos parâmetros do processo (temperatura e 
pressão) e no sistema de alimentação. 
Os moldes para fundição injectada são mais solicitados em termos de desgaste e fadiga 
térmica pelo que a escolha dos aços deve ser muito cuidadosa. 
O material a ser injectado no molde é previamente fundido num forno pertencendo à 
injectora (máquina de fundição injectada de câmara quente) ou num forno externo à 
máquina (máquina de fundição injectada de câmara fria). 
Nas máquinas de câmara quente o forno de fusão e manutenção está acoplado à máquina 
de injecção, onde uma manga de enchimento (pescoço de cisne) está submersa no fundido 
permanentemente. Facilitam mais automação e rentabilidade mas é muito agressivo para a 
máquina. Usam-se especialmente para injectar ligas de baixo ponto de fusão (chumbo-
estanho, à base de zinco (zamac) e á base de magnésio). 
Nas máquinas de câmara fria, o forno é separado da máquina, devendo no entanto estar 
perto, para facilitar transferência do fundido para o cilindro de forma manual ou 
automática. Um êmbolo injecta o fundido dentro do cilindro para o sistema de alimentação 
do molde. Como o fundido está menos em contacto com a máquina é menos agressivo 
para esta. Usam-se sobretudo para ligas de mais alto ponto de fusão (magnésio, alumínio, 
cobre). 
As pressões de injecção mais usuais são as apresentadas na tabela seguinte. 
 
Tabela 4-1: Pressões típicas de injecção de ligas leves 
Ligas Zinco Alumínio Magnésio Cobre 
Pressão 
(bar) 
100 a 
300 
800 a 
1200 
700 a 
1000 
800 a 
1200 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
53 
 
Figura 4-2: Máquina de fundição injectada câmara quente 
 
Figura 4-3: Máquina de fundição injectada câmara fria 
Como se depreende, as temperaturas de vazamento destas ligas são sensivelmente 
superiores aos dos plásticos, como exemplo a do alumínio é acima dos 650ºC e nos 
plásticos de 180ºC a 320ºC. A temperatura do molde para injectar alumínio é na ordem 
dos 300ºC enquanto que nos plásticos é de 40ºC a 140ºC. 
Dado que o enchimento deve ser muito rápido para impedir solidificação prematura da liga 
(de 0.01 a 0.3 segundos), devem ser previstos respiradores adequados e poços de retenção 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
54 
da frente de material. Por este motivos as peças têm normalmente que ser rebarbadas após 
remoção destes excessos (tambores vibratórios, grenalhadoras, …). 
A sequência de enchimento da cavidade processa-se de forma contrária à dos plásticos. As 
figuras seguintes ilustram esta diferença. 
 
Figura 4-4: Enchimento cavidade – plástico 
 
 
Figura 4-5: Enchimento cavidade – metal injectado 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
55 
O sistema de alimentação no interior do molde é normalmente executado através de um 
difusor (por analogia com o jito dos moldes de injecção de plásticos), seguido de canais de 
distribuição e ataques laterais (lâmina ou leque) na junta do molde. 
• Dimensionamento do sistema de alimentação 
• Cálculo da secção do ataque AFigura 4-6: Sistema alimentação fundição injectada (com difusor) 
vt
MS
..ρ
=
 
S = área da secção de ataque com espessura A [cm2] 
M = massa da peça [g] 
ρρρρ = massa volúmica do material (6.6 p/ Zamac 3 e 2.6 p/ ligas leves Al [g/ cm3] 
t = tempo de enchimento[s] 
v = velocidade do fundido no ataque [cm/s] 
 
As recomendações são as seguintes. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
56 
Tabela 4-2: Fundição injectada - recomendações 
 
 
As velocidades no ataque podem variar de 10 m/s (não mostrada na tabela) até 90 
m/s, usualmente opta-se entre 20 m/s a 60 m/s. Um valor que dá resultados 
satisfatórios para toda a gama de ligas é 40 m/s. 
Conhecida a secção de ataque pode calcular-se a largura da aba do ataque (em 
lâmina ou leque), partindo da recomendação para a espessura do ataque: 
A
SL =
 
L = largura do ataque [mm] 
S = área da secção de ataque [mm2] 
A = espessura do ataque [mm] 
 
Figura 4-7: Ataque molde fundição injectada 
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57 
• Dimensionamento do difusor e canais de distribuição 
As dimensões dos canais devem garantir aumento da velocidade desde o difusor até 
ao ataque, logo as secções seguintes devem ser menores que as anteriores. Já o 
difusor (figura 4-6) deve aumentar pressão estática, diminuindo velocidade, logo 
aumentando secção de passagem, embora à custa de secções sempre superiores à do 
ataque. Tal como nos termoplásticos, o diâmetro do difusor deve ser superior ao do 
bico da máquina para impedir fuga de metal fundido. 
Os canais devem ser trapezoidais boleados inferiormente, com ângulo de saída para 
facilitar extracção. 
 
Figura 4-8: Canais fundição injectada 
Recomendações gerais: 
Secção B do bico da máquina = 1,1 a 1,2 x secção do ataque (S) 
Diâmetro C1 difusor = diâmetro B1 + 1 mm 
Secção D-E difusor = 2 x secção do ataque (S) 
Secção G-F difusor = 3 a 4 x secção do ataque (S) 
Secção do canal = 2 a 3 x secção do ataque (S) 
Espessura do canal (H) = 8 a 10 x espessura do ataque (A) 
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58 
• Aços e tratamentos 
Dadas as grandes solicitações (pressão e fadiga térmica) sobre os elementos 
moldantes, os aços utilizados para o fabrico da bucha e cavidade devem ser de 
altíssima qualidade e refundidos (ESR ou VAR), especialmente resistentes a altas 
temperaturas e choque, mas tenazes interiormente. Para aumentar resistência ao 
desgaste dado que não podem ser muito duros, devem ter tratamento superficial de 
nitruração (1000Hv2). 
 
Tabela 4-3: Aços para moldes fundição injectada 
Ligas Zn, Sn, Pb, Al, Mg Cu 
Aços / trat 1.2367, X35CrMoV5-1 / 44-48 Hrc ou 1.2799 PH(VAR) / 48-52 Hrc 
1.2365, 1.2367 ou 1.2885 / 
38-44 Hrc 
 
Em alternativa podem usar-se os aços 1.2343 ou 1.2344 (ESR) com dureza 44-48 
Hrc e nitrurados. 
 
Por último refere-se que entre injecções, por exemplo de ligas de alumínio, é 
necessário aplicar um spray desmoldante na bucha e cavidade para impedir colagem 
do metal fundido. Esse desmoldante é secado seguidamente com jacto de ar 
comprimido. 
 
As figuras seguintes ilustram um exemplo de molde de fundição injectada, para moldar 
peças em Zamac 3. Pode visualizar-se o sistema de alimentação com difusor (vista em 
corte) e os poços de retenção (vista em planta). O molde tem dupla extracção que permite 
a separação dos canais e peça, mesmo sendo ataque à junta (não é possível ataque 
submarino como nos plásticos). 
 
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59 
 
 
 
Figura 4-9: Molde fundição injectada (corte) 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
60 
 
 
Figura 4-10: Molde fundição injectada (planta) 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
61 
5 - Introdução ao processamento dos plásticos 
O processo de transformação dos termoplásticos desde a matéria-prima até ao produto 
final compreende basicamente as seguintes etapas (fases), quando injectado num molde 
(semelhante aos da fundição injectada): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5-1: Fases da moldação dos termoplásticos 
 
• A matéria-prima normalmente adquirida no estado sólido na forma granular, é 
colocada na tremonha da máquina de injecção de forma a alimentar o fuso do 
cilindro onde se dá a plasticização. O plástico sob a acção do calor gerado pelo 
Pressão 
Matéria 
Prima 
 
Aquecimento 
Homogeneização 
Enformação 
Arrefecimento 
Produto 
Final 
Calor 
Calor 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
62 
aquecimento do cilindro (resistências eléctricas) e pelo próprio esforço mecânico 
do fuso, é amolecido para uma viscosidade suficientemente baixa que permita a 
injecção no molde. 
• Sob a acção continuada do cilindro, o fundido é injectado nas cavidades do molde 
em resultado da pressão exercida pelo fuso, preenchendo os espaços livres 
adquirindo a forma pretendida. 
• O fundido é arrefecido por acção das trocas de calor com as paredes moldantes 
mais frias (controlo por água ou óleo), obtendo o estado sólido. 
• A peça sólida obtida é finalmente extraída para fora do molde. De seguida é 
normalmente encaminhada através de um transportador mecânico para recipiente 
próprio. No caso de peças de extracção complexa ou quando o seu manuseamento 
deva ser muito cuidado, pode optar-se pelo uso de robôs. 
O molde é montado numa máquina injectora onde o material plástico é processado e 
injectado na cavidade do molde. A figura seguinte ilustra esta situação. 
 
Figura 5-2: Molde e máquina injectora 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
63 
Abertura do molde
Parte Móvel Parte Fixa
 
Figura 5-3: Molde típico1 
A figura anterior diz respeito a um molde típico de duas placas, para moldar um pequeno 
suporte de turbina de um contador de água. Pode visualizar-se o plano de abertura através 
do qual as duas partes fixa e móvel se separam para posterior extracção da peça e canais. 
O canal da peça 27 representa-se o jito que recebe o material proveniente da máquina 
injectora de plástico. Este tem na sua parte inferior uma zona esférica que constitui o poço 
frio para retenção do primeiro material plástico para que este não entre na cavidade. Tem 
 
1
 Fonte: Janz Mecânica de precisão, SA 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
64 
ainda uma zona cónica em contra-saída para promover a prisão do jito ao lado móvel para 
que possa ser extraído posteriormente. 
A seguir ao jito surgem os canais de distribuição do plástico para as cavidades moldantes. 
Finalmente surge o canal de ataque em túnel, com orifício para entrada do material na 
cavidade. Trata-se de injecção submarina (túnel). Existem outras formas de injecção, 
principalmente a injecção com canais quentes em que não existe desperdício de material 
plástico. No caso apresentado, o jito e canais são também solidificados e retirados do 
molde constituindo desperdício normalmente reciclável. Com canais quentes só se extrai a 
peça que se pretende. 
A cavidade da peça 40 é o negativo da peça a moldar que vai ser cheia e pressurizada 
através do canal de ataque. 
Durante a extracção, por acção dos extractores cilíndricos Nº19 e 20 e pelo extractor 
tubular Nº5 da cavidade, a peça separa-se dos canais automaticamente, conforme se pode 
visualizar na figura seguinte. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação65 
Abertura do molde
Parte Móvel Parte Fixa
 
Figura 5-4: Separação automática dos canais e peça 
 
O molde deve ter as dimensões adequadas à máquina, nomeadamente: 
• Diâmetro do anel de centragem do molde compatível com furo do prato fixo. 
• Abertura máxima e mínima das máquinas versus espessura do molde, considerando 
também espaço necessário para queda das peças. 
• Haste extractora compatível com acopladores dos sistemas de extracção das 
máquinas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
66 
• Peso máximo admitido para o molde 
• Curso de extracção necessário 
• Dimensões das placas de amarração do molde face aos pratos das máquinas, 
considerando a distância entre colunas. Deve haver igualmente espaço suficiente 
para que as mangueiras dos circuitos de arrefecimento do molde não interfiram 
com restantes componentes. 
• Capacidade de plasticização adequada ao número de cavidades. 
A figura seguinte representa uma injectora (Arburg 420 A), do tipo horizontal, podendo 
visualizar-se o compartimento onde se monta o molde, através da amarração ao prato fixo 
e móvel da máquina. 
 
Figura 5-5: Máquina de injecção Arburg 420 A 
A unidade de fecho é a responsável pela obtenção da força de fecho que contraria a de 
abertura do molde, resultante da pressão nas cavidades. Uma força insuficiente origina a 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
67 
abertura do molde e consequentemente o aparecimento de rebarbas. Esta unidade pode ser 
mecânica por joelheiras ou hidráulica, podendo ser considerada uma prensa. 
O cilindro faz parte da unidade de injecção, tendo no seu interior um fuso rotativo 
accionado por motor. É envolto em resistências eléctricas de aquecimento (mangas). 
As fases do ciclo de injecção, apresentam-se no diagrama seguinte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5-6: Ciclo de Injecção 
• Injecção. O polímero previamente plasticizado é injectado para dentro do molde 
através do avanço do fuso da unidade de injecção, a uma velocidade adequada à 
obtenção de uma peça com qualidade, e num tempo o mais curto possível sem 
comprometer essa mesma qualidade. 
Fecho do 
Molde 
Injecção 
Pressurização 
Plasticização 
Arrefecimento 
Abertura do 
molde 
Extracção 
Pausa 
CICLO 
DE 
INJECÇÃO 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
68 
• Pressurização. Após as cavidades estarem cheias, procede-se á compactação por 
acção continuada do fuso, aumentando a pressão, introduzindo-se na cavidade o 
volume de material remanescente de cerca de 5% do total. Tem a função de definir 
cabalmente a peça, reduzindo a contracção do material por arrefecimento e 
evitando o seu refluxo. Termina quando o estado de arrefecimento da peça e canais 
não permitir mais injecção. Esta fase é também designada de segunda pressão. Não 
deve ser excessiva de forma a que não se atinja o limite da força de fecho da 
máquina de injecção, que origina o aparecimento de rebarbas. A peça ficará com 
tensões internas elevadas e a sua extracção será também dificultada. 
• Arrefecimento. Após a pressurização, a peça inicia o processo de arrefecimento 
pelo contacto com as paredes mais frias do molde, geralmente auxiliado por um 
sistema de controlo de temperatura. Pretende-se sempre que a arrefecimento seja 
uniforme de forma a evitar empenos. Termina quando a peça atinge o estado sólido 
que permita a sua extracção. O tempo do arrefecimento deverá ser curto mas sem 
originar tensões internas inadmissíveis. 
• Plasticização. Ocorrendo em simultâneo com o arrefecimento, o fuso inicia a 
rotação de modo a plasticizar e dosear o volume de material para a próxima 
injecção, terminando logo de seguida a rotação. 
• Abertura e extracção. Logo que a peça esteja devidamente solidificada, o prato 
móvel da máquina recua, abrindo o molde. O sistema de extracção actua de 
seguida, promovendo a expulsão e a queda das peças por gravidade, para 
recipientes ou transportadores acoplados. O tempo devendo ser o mais curto 
possível depende do tamanho do molde (inércia das massas) e da complexidade da 
extracção. 
• Pausa e fecho do molde. A pausa é necessária quando se necessita de intervenção 
humana para colocação manual de insertos. Deve ser o mais curta possível pois o 
molde aberto demasiado tempo provoca grandes perdas de calor pela envolvente e 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
69 
maior dificuldade no controlo das variáveis e parâmetros do processo (pressão de 
injecção, temperatura do molde, tempos de injecção e arrefecimento, ...). 
Existem outros tipos de injectoras, como as verticais e as de injecção múltipla. 
 
Figura 5-7: Pormenor da unidade de injecção 
 
Figura 5-8: Prato da Injectora 
 
Figura 5-9: Injectora vertical 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
70 
 
Figura 5-10: Injectora – Extracção por Robot 
 
Figura 5-11: Injectora 2 cilindros 
5.1 - Pressão de injecção 
É a pressão máxima atingida durante a fase de enchimento. No caso do avanço axial do 
fuso por cilindro hidráulico, distingue-se duas pressões. A pressão regulada no cilindro 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
71 
hidráulico exercida no pistão (Pp) e a pressão do fuso sobre o fundido (Pf). Pelo equilíbrio 
de forças tem-se que a força no pistão (Fp) equilibra a força no fuso (Ff): 
f
p
pfffppfp A
A
PPxPAxPAFF =⇔=⇔=
 
Sendo Ap e Af as áreas do pistão e do fuso respectivamente. 
 
Figura 5-12: Áreas do fuso e do pistão 
Como a área do pistão do cilindro hidráulico é cerca de 10 vezes superior à área do fuso, a 
pressão no bico injector (fuso) é cerca de 10 vezes superior (a pressão é multiplicada). Se a 
pressão regulada no cilindro hidráulico for de 50 bar, a pressão da ponteira do fuso sobre o 
fundido é cerca de 500 bar. 
De referir que existem perdas de carga desde a ponteira até ao ponto mais longínquo da 
cavidade, pelo que a pressão vai diminuindo ao longo do escoamento. Por outro lado, a 
pressão ao longo do tempo aumenta bruscamente no enchimento até um valor máximo, 
baixa seguidamente para um certo valor de 2ª pressão mantendo-se durante algum tempo 
(tempo de manutenção) para compactar e compensar contracção, baixando o seu valor 
final. 
A pressão na cavidade é muito difícil de calcular pois varia ao longo da mesma. Estima-se 
normalmente um valor médio como sendo 1/3 a 1/5 da pressão de injecção. Este valor 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
72 
permite calcular a força de fecho aproximada que a máquina deve exercer para impedir a 
abertura do molde. 
100/mp xPAF = [kN] 
Ap = área projectada das cavidades moldantes e canais (cm2) 
Pm = pressão média na cavidade = 1/3 a 1/5 da pressão de injecção (bar) 
A figura seguinte mostra a variação da pressão na ponteira do fuso e no pistão do cilindro 
hidráulico ao longo do tempo (a escala das ordenadas [bar] é logarítmica). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5-13: Evolução da pressão de injecção 
 
5.2 - Perfil de temperaturas de injecção 
A temperatura de injecção varia ao longo do fuso, devendo na ponteira ser superior à de 
fusão ou de transição vítrea para o plástico passar ao estado de fundido. O fabricante do 
Tempo (s) 
Pistão 
Ponteira 
0 
50 
bar 
500 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
73 
termoplástico fornece o perfil de temperaturas a aplicar, inclusive a temperatura do molde, 
bem como a velocidade do fuso. 
A figura seguinte ilustra o perfil de temperaturas recomendadaspara vários polímeros de 
cristal líquido - LCP’s (VECTRA). 
 
Figura 5-14: Perfil de temperaturas 
Importa destacar que os termoplásticos não apresentam uma distinção clara entre o estado 
de fundido líquido e o estado sólido, passando de sólido a pastoso gradualmente sem 
nunca terem a forma livre típica dos líquidos. Não apresentam um temperatura onde se 
afirme claramente que passa de um estado ao outro. Por este motivo são aquecidos num 
intervalo de temperatura acima da temperatura de transformação (vítrea para plásticos 
amorfos e dita de fusão para semi-cristalinos) que os colocam num estado pastoso passível 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
74 
de serem injectados sob pressão, preenchendo devidamente as cavidades. Após 
solidificação as peças são extraídas do molde. 
 
5.3 - Contracção 
Um aspecto fundamental no processamento dos plásticos é a sua contracção volumétrica. 
Quando aquecem dilatam e quando arrefecem contraem. Assim, após injecção na 
cavidade, começam logo a arrefecer por contacto com as paredes mais frias do molde. 
Dado que os termoplásticos contraem durante a solidificação, é necessário efectuar uma 
correcção (majoração) às dimensões das zonas moldantes (bucha e cavidade). A 
contracção é dada a título indicativo pelos fabricantes dos termoplásticos, mas numa 
grande gama de variação. Por exemplo 1,5 a 3%. A experiência, a simulação por software 
especializado e o conhecimento das variáveis (tipo e natureza do termoplástico, espessura 
das peças, temperaturas e pressões de processamento, etc.) que influenciam a contracção, 
ditará o valor a aplicar. 
A peça não contrai somente durante a moldação, mas também ao longo do seu ciclo de 
vida, sendo as principais: 
• Contracção de desmoldação (CD). Valor da contracção obtida imediatamente após 
a extracção. 
• Contracção (linear) de moldação (CM). Valor da contracção obtida 16 horas após 
a injecção das peças e guardadas em ambiente controlado (T e humidade). 
100(%) x
lm
llmCM
−
= 
lm = dimensão do molde frio (temperatura ambiente 23ºC) 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
75 
l = dimensão respectiva da peça em ambiente controlado (temperatura e humidade) 
após 16 horas 
• Pós-contração (CP). Contracção extra da peça após a contracção de moldação. 
O material começa a contrair logo que entra nas cavidades mas continua ao longo 
do tempo, mesmo após extracção. 
O gráfico seguinte ilustra a contracção nas diversas fases, sendo a contracção total a 
soma de CM e CP: 
Ctotal = CM + CP 
 
 
Figura 5-15: Contracção ao longo do tempo 
A obtenção do valor da contracção num nível aceitável consegue-se através da segunda 
pressão (pressurização), onde a manutenção da pressão em valores altos permite a 
continuação do fluxo de material para as cavidades, compensando continuamente a 
contracção, compactando-o ainda mais. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
76 
Para compensar a contracção, a dimensão do molde deve ser então majorada em relação à 
dimensão final que se quer obter. A dimensão a atribuir ao molde, no estado de frio 
(maquinação), é dada por: 
)
5
1(,)100/%1( peçatolCm
llm
−
= 
lm = dimensão do molde frio (temperatura ambiente) 
l = dimensão da peça a obter 
Cm% = contracção da peça em percentagem 
Por exemplo, se um material contrair 2% e se que obter no final uma dimensão de 40±0,1 
mm para a peça, vem: 
mm
Cm
llm 82,40)100/21(
40
)100/%1( =−=−= 
O molde deverá ter 40,82 mm para que a peça contraia até aos 40 mm. É frequente dar-se 
uma tolerância de fabrico do molde na ordem dos 20% (1/5) da tolerância da peça, logo: 
mmlm
TolTol moldepeça
02.082,40
04.02.0
5
12.0
±=
==⇒=
 
Em projecto, consoante o elemento moldante em causa seja macho (bucha) ou fêmea 
(cavidade), joga-se com a tolerância de fabrico de forma a se ter mais material (aço) que 
possibilite correcções posteriores. Outra opção seria portanto: 
mmlm
mmlm
macho
femea
04.0
0
0
04.0
82,40
82,40
+
−
=
=
 
Note-se que em qualquer das opções a tolerância do molde é sempre 1/5 da tolerância da 
peça. A diferença está nos desvios da tolerância, sendo a sua diferença sempre 0.04 mm. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
77 
5.4 - Vantagens dos materiais plásticos 
No anexo C apresenta-se uma tabela com dados de injecção e contracção de alguns 
materiais plásticos e no anexo D listas dos termoplásticos mais usados. 
Destaca-se as temperaturas relativamente baixas de processamento na injecção (a rondar 
os 200ºC, muito excepcionalmente até 400ºC). Outra vantagem dos plásticos é a sua 
leveza, com densidades a rondar 1,2 (0,9-1,5). 
Dado que os materiais plásticos são fáceis de processar e apesar do investimento em 
moldes e máquinas injectoras ser elevado, a grande cadência de produção que se consegue 
(ciclos inferiores a 1 minuto e grande número de cavidades) aliada à duração dos moldes 
(milhões de ciclos) tornam estes materiais altamente competitivos. 
A crescente inovação e desenvolvimento de materiais plásticos compósitos, torna possível 
que estes apresentem já nalguns casos um comportamento mecânico semelhante ou 
mesmo superior a alguns materiais metálicos. Nomeadamente em termos de resistência à 
tracção. Mesmo o “handicap” da resistência a altas temperaturas está a ser melhorado com 
os plásticos de alto desempenho (PEEK, LCP’s, e outros). 
Com todos estes aspectos de comportamento, bem como custos de fabricação baixos para 
grande volume de produção, aliados ainda à grande versatilidade de design que permitem, 
os materiais plásticos têm gradualmente substituído com êxito outros materiais 
tradicionais, principalmente os metálicos que são muito mais pesados e com custos de 
fabricação geralmente mais elevados. 
A tabela seguinte sintetiza as vantagens e desvantagens dos materiais plásticos em geral. 
Os termoplásticos podem ser reutilizados (reciclados) aquecendo-os novamente à 
temperatura de injecção enquanto que os termoduros ou termofixos (ex: baquelite) são 
mais rígidos mas não permitem reutilizações (degradam-se se reaquecidos à temperatura 
de processamento) e o processamento é mais longo (cura). Os mais usados são os 
termoplásticos. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
78 
Tabela 5-1: Características dos plásticos em geral 
Características Gerais Vantagens Desvantagens 
Podem ser moldados de 
diferentes formas: em 
filamentos, películas finas, 
formas ocas. 
Baixo preço de produção. 
Versatilidade de design 
(formas e cores). 
Propriedades físicas e 
químicas são sensíveis ao 
calor, luz e humidade 
Isolantes térmicos e 
eléctricos (alguns). 
Higiénicos. 
Pouco densos. 
São combustíveis 
Leves e duráveis Recicláveis 
(Termoplásticos). 
Menor resistência mecânica 
comparativamente com 
metais nomeadamente. 
Higiénicos e assépticos Facilmente moldáveis e 
flexíveis. 
Durabilidade. 
Degradação natural muito 
prolongada (não são 
biodegradáveis). 
Podem ser rígidos ou 
flexíveis, transparentes ou 
opacos. 
Resistência à corrosão. 
Isolantes térmicos e 
eléctricos. 
 
 
Tabela 5-2: Propriedades específicas dos termoplásticos 
• Processamento fácil e barato. Preços competitivos. 
• Facilmente recicláveis. Impacto ambiental reduzido. 
• Boa resistência mecânica (10 a 50 MPa para não reforçados, podendo triplicar no 
caso de alguns reforços com fibras de vidro ou carbono). 
• Razoável rigidez (até 3 GPa para não reforçados). 
• Elevada resistência ao impacto (dependendo do polímero de base). 
• Transparência e brilho (alguns). 
• Resistência química eambiental (alguns). 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
79 
5.5 - Regras de projecto 
Para se obter peças com defeitos controláveis e aceitáveis é necessário dominar as técnicas 
de injecção mas não é suficiente. O projecto dos componentes tem também que obedecer a 
determinadas regras. Os aspectos mais importantes a garantir são a uniformidade de 
espessura (de baixo valor) e raios de concordância (evitar quinas vivas), sob pena das 
peças saírem com empenos, distorções e tensões internas. 
 
• Espessura: A principal regra a usar é a de garantir na medida do possível uma 
espessura uniforme (ou com transições suaves). Se tal não acontecer produzem-se 
empenos, distorções e tensões internas devidas a contracção não uniforme durante o 
arrefecimento (solidificação). Por outro lado surgem descontinuidades (porosidades 
ou “chochos”) nas sobreespessuras. 
 
 
Figura 5-16: Espessura não uniforme - Defeitos 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
80 
Seguem-se algumas soluções que permitem uma boa aproximação à situação de espessura 
uniforme. 
 
Figura 5-17: Espessura não uniforme - Alternativas 
 
 
Figura 5-18: Espessura não uniforme - Alternativas 
 
 
 
Figura 5-19: Espessura não uniforme - Alternativas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
81 
• Raios: As peças não devem apresentar quinas vivas mas sim boleados para 
melhorarem o escoamento do fundido na cavidade e evitar sobreespessuras, com 
seguintes regras: 
R = r + T 
r = ¼ T, com mínimo 0.3-0.4 mm 
 
Figura 5-20: Raios - Recomendação 
 
• Nervuras: A espessura, altura e espaçamento entres nervuras (quando se pretende 
aumentar rigidez) deve seguir a seguinte regra: 
t = 60% a 80% de T, preferencialmente 60% 
smin = 2 T 
hmax = 3 T, para aumentar rigidez é preferível aumentar nº de nervuras que a altura 
das mesmas. 
 
Figura 5-21: Nervuras - Recomendação 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
82 
 
 
Figura 5-22: Nervuras - Recomendação 
 
• Ângulos de saída: Para facilitar desmoldação e extracção das peças moldadas devem 
prever-se ângulos de saída (mín 0.5º p/ furos - 1º p/ paredes, usual 2º a 3º) 
 
Figura 5-23: Ângulos de saída - Recomendação 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
83 
Para texturização devem seguir-se recomendações específicas (mais profundidade textura 
implica maior ângulo de saída). 
 
Figura 5-24: Ângulos de saída - Recomendação 
 
• Furos: O diâmetro, espaçamento e altura de furos devem respeitar as seguintes 
regras: 
Altura H = 2,5 D, sendo D o diâmetro do furo 
Espaçamento = D ou 2T (T = espessura) 
 
Figura 5-25: Furos - Recomendação 
 
• Contra-saídas: As contra-saídas são de todo desaconselhadas pois implicam o uso 
de elementos desmoldantes móveis (gavetas, balancés, pinças elásticas). Algumas 
pequenas modificações (sempre aprovadas pelo cliente) podem evitar esta situação, 
conseguindo-se a desmoldação normal no sentido de abertura do molde, à custa da 
vedação dos elementos moldantes entre a parte fixa e móvel. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
84 
 
Figura 5-26: Contra-saídas - Recomendação 
Conforme figura anterior, introduzindo uma abertura superior na peça, é possível executar 
vedação através de um elemento moldante superior que veda com o inferior no sentido de 
abertura do molde. No caso da esquerda, é necessário um elemento moldante que se 
desloque no sentido perpendicular à abertura do molde, antes da extracção da peça, 
situação esta mais complexa e cara. 
 
 
Figura 5-27: Contra-saídas - Recomendação 
Nesta situação, à custa da inclinação da parede lateral, consegue-se igualmente vedação no 
sentido de abertura do molde, apesar do furo que se pretende ser perpendicular a esse 
sentido. 
As soluções seguintes evitam o uso de elementos moldantes móveis, pois tornam possível 
a vedação no sentido de abertura do molde, apesar dos furos pretendidos estarem também 
na perpendicular. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
85 
 
Figura 5-28: Contra-saídas – Recomendação 
 
As peças plásticas roscadas interiormente não podem ter a habitual gola (saída da rosca no 
corte por arranque de apara), pois impedem a desmoldação (desenroscamento) dos machos 
moldantes. Se exteriores obrigam ao uso de movimentos laterais. 
 
Figura 5-29: Contra-saídas – Recomendação roscas 
 
 
Figura 5-30: Contra-saídas – Recomendação roscas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
86 
6 - Processos de ligação 
Pretende-se numa ligação ou junção unir dois materiais ou peças. Essa união pode ser 
temporária ou permanente. 
As ligações temporárias incluem as aparafusadas, por grampos, troços, cavilhas e outras, 
onde se pretende montar e voltar a desmontar essas peças com facilidade. 
Nas ligações permanentes pretende-se unir dois materiais de forma permanente, embora 
seja possível na maioria dos casos votar a separá-los, envolvendo técnicas de separação 
(corte por exemplo). É sobre este tipo que incide o estudo do presente módulo. 
Uma classificação possível dos processos de união é a seguinte: 
 
Figura 6-1: Processos de união (ligação) 
As técnicas mecânicas de aperto incluem a conformação através de dobras e pregas, 
rebitagem e outras. 
 
Figura 6-2: União por dobras 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
87 
A colagem emprega colas (resinas) e adesivos. 
A soldadura é um dos processos de união mais importante e usado na ligação de materiais 
metálicos. No entanto, dadas as transformações metalúrgicas que se operam, 
principalmente na fusão, e os materiais envolvidos, torna-se um processo complexo e de 
difícil controlo. 
Existem várias classificações possíveis para os processos de soldadura, destacando-se a 
preconizada pela AWS (American Welding Society), largamente seguida principalmente 
nos países anglo-saxónicos e América latina, e mesmo nalguns países da união europeia 
quando têm relações comerciais e técnicas com estes países. 
A tabela seguinte ilustra essa classificação (idioma brasileiro): 
 
Tabela 6-1: Classificação AWS – Processos de soldadura 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
88 
A soldadura é então um processo de união permanente que deve assegurar a continuidade 
das propriedades físicas, químicas e metalúrgicas. As características mecânicas na 
interface (junta) devem resultar superiores ou iguais às dos elementos a ligar. Na maioria 
das vezes este processo está associado à fusão do material de adição e/ou do material base 
o que nem sempre se verifica. 
É necessário conhecer a natureza dos materiais, nomeadamente quanto à compatibilidade, 
de forma a criar afinidade que permita ligações fortes entre os átomos. Esta análise, para 
além de outros factores como a geometria da união a obter, a acessibilidade, o estado das 
superfícies, a rentabilidade, irão determinar o processo ou técnica a usar. 
A soldadura divide-se basicamente nos seguintes grupos: 
� Soldadura por Fusão 
� Soldadura no estado sólido 
� Brasagem 
 
6.1 - Soldadura por Fusão 
Este processo de soldadura caracteriza-se pelo facto dos materiais a unir estarem no estado 
líquido (fundidos), tal como o material de adição quando empregue. 
A soldadura por arco eléctrico é das técnicas mais usadas na soldadura por fusão. Na 
maior parte dos casos utiliza-se calor para fundir o metal, de forma a criar uma ligaçãoentre as partes a serem soldadas, solidificando ao retirar a fonte de calor. O arco eléctrico 
criado é assim a fonte de calor para a fusão. 
Noutras técnicas, a energia para a fusão pode ser proveniente de fonte combustível (gás). 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
89 
O metal que é fundido pode provir unicamente das peças a soldar quando estas são de 
pequena espessura. No entanto quando se pretende soldar chapas espessas com bordos pré-
preparados ou chanfrados, pode-se incluir material proveniente de um fio eléctrodo. O 
calor para fundir o metal da junta pode ser fornecido por uma diversidade de fontes de 
calor, como arco em eléctrodo de carvão; chama oxiacetilénica; arco protegido por fluxo; 
arco protegido por gás; feixe de electrões; feixe laser. Em todos os casos parte de peça, na 
zona da junta é metal que funde. Daí o nome de "soldadura por fusão”. 
Como o metal fundido pode contactar com a atmosfera envolvente, é usual o uso de 
atmosfera protectora que inibe a reacção do fundido com os gases da atmosfera. 
A figura seguinte representa o esquema geral da soldadura por fusão. 
 
Figura 6-3: Esquema da soldadura por fusão 
Embora referido na figura, nem sempre é necessário o uso de material de adição. 
Os principais processos no grupo da soldadura por fusão são os seguintes: 
 
Figura 6-4: Processos de soldadura por fusão 
A figura seguinte ilustra o aspecto típico de um cordão de soldadura (fusão). 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
90 
 
Figura 6-5: Aspecto do cordão de soldadura 
A cobre-junta é uma peça auxiliar colocada na parte inferior para reter o metal fundido 
(líquido) e eventualmente para segurar as peças base a unir. Pode ser retirada 
posteriormente ou mantida (raramente). 
Destaca-se o facto da zona termicamente afectada (ZAC) ser apreciável, o que provoca a 
alteração das propriedades metalúrgicas do material base. Este aspecto torna a soldadura 
por fusão algo complexa que é necessário controlar convenientemente para se obter peças 
sãs. 
 
 
Figura 6-6: Cordão e zona termicamente afectada 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
91 
Na figura anterior pode visualizar-se claramente a zona termicamente afectada pelas 
diferentes tonalidades. 
Os parâmetros de soldadura bem como a técnica usada afectam a qualidade do cordão e da 
união pretendida. No exemplo seguinte pode ver-se o aspecto óptimo do cordão em termos 
de profundidade de penetração. 
 
Figura 6-7: Morfologia dos cordões de soldadura 
A fraca profundidade está normalmente associada a energia insuficiente, espessura 
demasiado alta para tipo de junta seleccionada ou técnica deficiente de operação. 
A profundidade excessiva tem como causas prováveis uma energia demasiado alta, 
espessura demasiado fina ou técnica deficiente (velocidade muito baixa). 
Existem muitos outros defeitos que devem ser eliminados ou reduzidos, de acordo com os 
vários processos e técnicas usadas. 
As juntas a usar podem ser de vários tipos, consoante as recomendações de cada processo 
de soldadura e o efeito pretendido (design, resistência, etc.) 
As figuras seguintes ilustram alguns tipos de junta e a respectiva posição, símbolos e 
exemplos de aplicação nos desenhos técnicos. 
Refere-se que a simbologia pode diferir ligeiramente consoante a norma (AWS-A2.4, 
NP1515, ISO2553), devendo-se conhecer exactamente qual a que está aplicada nos 
desenhos para não existir qualquer dúvida sobre o que se pretende. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
92 
 
Figura 6-8: Tipos e posição das juntas de soldadura 
 
 
Figura 6-9: Tipos de juntas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
93 
 
Figura 6-10: Tipos de chanfros e respectivos símbolos 
 
 
Figura 6-11: Simbologia (AWS) - exemplos 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
94 
6.1.1 - Eléctrodo revestido (SER) 
Designado em inglês por Shielded Metal Arc Welding (SMAW) ou Manual Metal Arc 
(MMA) welding é um processo de soldadura por fusão que envolve a aplicação de um 
arco eléctrico entre um eléctrodo revestido e a peça a soldar, de forma manual. 
É um dos processos mais difundidos a nível mundial dada a relativa facilidade de 
aprendizagem e a versatilidade. É muito usado em pequenas reparações pelo facto do 
equipamento ser portátil e em aplicações domésticas dado o baixo custo do equipamento. 
Aplica-se principalmente na soldadura de metais ferrosos (aços de liga, inoxidáveis, ferros 
fundidos) mas também em ligas de níquel e cobre, e muito raramente em alumínio. 
Os eléctrodos são constituídos por um núcleo (alma) normalmente num material similar ao 
material das peças a soldar e um revestimento metálico. 
Este revestimento tem uma composição algo complexa e variável de acordo com as 
aplicações pretendidas, sendo muito importante neste processo pois tem como principais 
funções: 
• Facilitar a criação, manutenção e estabilidade do arco eléctrico, sobretudo em 
corrente alternada pela acção ionizante dos silicatos presentes no revestimento; 
• Proteger o banho fundido da oxidação (O2 e N2 presentes no ar) através dos gases 
desenvolvidos pela combustão do revestimento. A formação da escória que se 
deposita superiormente (mais leve) confere uma protecção adicional. 
O diâmetro do eléctrodo refere-se efectivamente ao diâmetro da alma (mais usuais de 2 a 6 
mm). Os revestimentos vão desde finos a espessos, sendo que a intensidade de corrente 
recomendada será maior para maiores espessuras. 
Tipicamente o revestimento inclui dióxido de titânio (rutilio TiO2), celulose, pó de ferro, 
etc. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
95 
Tabela 6-2: Revestimento dos eléctrodos 
Função Elementos 
Formação de gás protector Celulose, dolomite, CaCO3, … 
Formação de escória e 
fundentes 
Argila, talco, TiO2, CaCO3, SiO2, 
FeO, Fe-Mn, … 
Estabilizadores de arco TiO2, Ilmenite, silicatos de sódio e 
potássio, … 
Desoxidantes Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, … 
Elementos de liga 
 
Os eléctrodos são referenciados de acordo com normas específicas (NP, AWS, etc.). Por 
exemplo a AWS adopta as seguintes especificações: 
 
Tabela 6-3: Especificações AWS para eléctrodos 
Especificação AWS Ligas a soldar 
A 5.1 Aços ao carbono 
A 5.3 Alumínio 
A 5.4 Aços inoxidáveis 
A 5.5 Aços de baixa liga 
A 5.6 Cobre 
A 5.11 Níquel 
A 5.15 Ferro fundido 
Dentro de cada grupo de especificação o eléctrodo é referenciado com um conjunto de 
caracteres ou dígitos. Por exemplo para aço ao carbono (A 5.1): 
 
Figura 6-12: Especificação AWS – Eléctrodos para aço carbono 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
96 
Este processo não é muito produtivo pois praticamente não permite automação. No entanto 
pode ser realizado praticamente em todos os ambientes, inclusivamente debaixo de água. 
Espessuras finas (abaixo de 1,5 mm) são difíceis de soldar pois o material base funde antes 
que o banho de fusão (núcleo do eléctrodo+material base) se torne estável. 
Para grandes taxas de deposição são necessárias várias passagens com remoção de carepa 
entre elas, sendo fundamental a experiência do soldador. 
A tabela seguinte sintetiza as principais vantagens e desvantagens. 
 
Tabela 6-4: Vantagens e desvantagens da soldadura por eléctrodo revestido 
Vantagens Desvantagens 
Baixo custo equipamento Fraca produtividade 
Versátil Dificuldade para baixas espessuras 
Facilidade operação Difícil controlo da atmosfera do banho 
Portabilidade equipamento Muito sensível à técnica do operador 
Bom para reparaçõesInterrupções para troca de eléctrodos 
Aplica-se a grande leque de metais Limpeza em cada passagem 
 
 
Figura 6-13: Soldadura por eléctrodo revestido 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
97 
 
Figura 6-14: Soldadura por eléctrodo revestido - Equipamento 
 
6.1.2 - Soldadura TIG 
Processo de arco eléctrico designado correntemente por TIG (Tungsten Inert Gas) ou Gas 
Tungsten Arc Welding (GTAW). Neste caso cria-se o arco eléctrico entre o eléctrodo em 
tungsténio puro ou ligado (refractário com T de fusão 3410 ºC, não consumível) e a peça. 
Um equipamento fornece ainda um gás inerte (árgon ou hélio) que protege o próprio 
eléctrodo de contaminação e a zona do banho de fusão, através de uma tocha. Poderá 
existir ou não material de adição, através de vareta, de forma manual ou automática. 
Aplica-se quer em soldadura quer em enchimentos e a qualidade da solda é muito boa já 
que não há a produção de escória. 
As figuras seguintes ilustram os processos e equipamentos usados. 
Por último apresenta-se uma tabela com a síntese das principais vantagens, desvantagens e 
aplicações deste processo de soldadura. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
98 
 
 
Figura 6-15: Soldadura TIG 
 
 
Figura 6-16: Soldadura TIG - Equipamento 
 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
99 
Tabela 6-5: Soldadura TIG - Aplicações 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Soldar praticamente 
todas as ligas 
Baixa velocidade de soldadura. 
Baixa produtividade 
Praticamente todas as 
ligas, incluindo aço inox 
Fonte de calor muito 
concentrada 
Contaminação do eléctrodo Quando se pretende alta 
qualidade 
Banho de fusão estável Não indicado para chapas muito 
grossas. Serve como 1ª passagem 
para técnicas mais produtivas 
(exemplo MIG-MAG ou arco 
submerso). 
Indicado para as 
espessuras mais finas (< 
3mm) incluindo tubos 
Elevada qualidade 
Visibilidade do arco e 
banho de fusão 
Peças sensíveis ao calor 
Metal de adição não 
atravessa o arco – não 
depende da corrente 
Necessário proteger de correntes 
de ar (impedir afastamento do 
gás de protecção) 
Adequado para ligas de 
alumínio e magnésio 
Material de adição nem 
sempre necessário 
Partículas do eléctrodo 
(tungsténio) podem contaminar o 
banho. 
Adequado para ligas 
especiais de Titânio e 
Zircónio 
Permite soldar 
espessuras finas 
Soldador competente 
Limpeza (sem escória) Custos do equipamento e 
consumíveis relativamente altos Sem salpicos 
Todas as posições 
 
6.1.3 - Soldadura MIG/MAG 
Os processos MIG (Metal Inert Gas) e MAG (Metal Active Gas) também conhecidos por 
GMAW (Gas Metal Arc Welding), são processos de fusão com arco eléctrico criado entre 
um eléctrodo consumível contínuo (arame) e a peça a soldar. O equipamento inclui um 
motor que acciona a bobina do eléctrodo consumível (alimentador). O banho de fusão é 
protegido por gás inerte (árgon ou hélio) no caso MIG ou por gás activo (CO2, mistura ar-
O2-CO2) no caso MAG. A opção prende-se normalmente por questões metalúrgicas no 
caso MIG ou pró económicas no caso MAG. 
São processos muito difundidos por terem alta taxa de deposição (produtividade) e 
permitirem automatização total, por exemplo por robots. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
100 
No entanto é frequente o uso na forma semi-automática. 
 
Figura 6-17: Soldadura MIG-MAG 
 
Figura 6-18: Soldadura MIG-MAG – Equipamento semi-automático 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
101 
Tabela 6-6: Soldadura MIG/MAG - Aplicações 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Soldar praticamente 
todas as ligas 
Alta sensibilidade aos 
parâmetros de soldadura 
(afinação) 
Substitui a soldadura por 
eléctrodo revestido 
Alta taxa de deposição Mais complexo Soldadura tubular 
Produtividade Mais caro Ligas ferrosas e não 
ferrosas Versatilidade Pode gerar pingos 
Exige menos do 
operador 
Sensível a correntes de ar Carroçarias e estruturas 
de veículos 
Possibilidade de total 
automação (robots) 
Limitado até 50 mm espessura Robotização 
Exige pouca limpeza 
(sem escória) 
Limitação em juntas de acesso 
restrito 
 
 
Menos portátil que soldadura por 
eléctrodo revestido 
 
6.1.4 - Fios puxados (fluxo) 
O processo de fios puxados, Flux-Cored Arc Welding (FCAW) é muito semelhante ao 
MIG/MAG, diferindo essencialmente no fio consumível que neste caso é tubular, 
possuindo no interior um fluxo composto por materiais metálicos e inorgânicos que visam 
melhorar o arco eléctrico e a transferência de material de adição, proteger o banho de 
fusão e cordão através de escória e adicionar elementos de liga ao cordão, semelhante 
neste aspecto ao revestimento dos eléctrodos revestidos. 
O processo tem duas variantes, uma com protecção extra por gás inerte (Ex: Árgon), 
activo (ex: CO2) ou mistura (75% Árgon e 25% CO2), e outra auto protegida onde o fluxo 
(núcleo) é maior providenciando gases que protegem o banho. 
Este processo reúne as boas características da soldadura por eléctrodo revestido e da 
MIG/MAG. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
102 
Face ao MIG/MAG apresenta maiores taxas de deposição sendo portanto mais produtivo 
devido a suportarem maiores densidades de corrente, melhor qualidade (menor risco de 
falta de fusão) e maior penetração pois permite maiores intensidades de corrente. 
Face ao processo por eléctrodo revestido tem a grande vantagem da alimentação ser 
contínua permitindo automatização. 
 
Figura 6-19: Soldadura por fios puxados 
 
Tabela 6-7: Soldadura por fio puxado 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Soldar praticamente 
todas as ligas e posições 
Possibilidade de porosidades Mais usado para aços 
Taxa de deposição 
maior que MIG-MAG 
Fumos Em fabrico, manutenção 
e montagem em campo 
Automatizável Equipamento caro Em fabrico, manutenção 
e montagem em campo 
(pouco sensível ao ar) 
Necessita de limpeza da escória 
Versatilidade (2-80 mm 
espessura) 
Consumíveis caros Aços inoxidáveis 
Acumula vantagens da 
SER e MIG-MAG 
Alimentação do fio irregular Algumas ligas de níquel 
Melhor qualidade (< 
risco de falta de fusão) 
 Construção naval, 
pipelines, etc. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
103 
6.1.5 - Arco submerso 
O processo de soldadura por arco submerso, Submerged Arc Welding (SAW) é também 
um processo de fusão por arco eléctrico. Neste caso o arco ou arcos eléctricos são criados 
entre o/os fios eléctrodos consumíveis (tubulares ou maciços) e a peça (banho de fusão). 
É ainda adicionado separadamente um fluxo granulado que vai criar uma protecção do 
arco e do banho de fusão, produzindo escória. Parte desse fluxo é recuperado por 
aspiração. 
Opera-se normalmente de forma totalmente automatizada ou semi-automática. 
Caracteriza-se por permitir altas taxas de depósito (até 45 kg/h). 
 
 
Figura 6-20: Soldadura por arco submerso 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
104 
 
Tabela 6-8: Soldadura por arco submerso 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Alta taxa de depósito Aplicável a poucas ligas Aços pouco ligados e 
inoxidáveis 
Forte penetração Exige remoção de carepa entre 
passagens 
Ligas de Níquel 
Automatizável Equipamento caro Longos cordões lineares 
ou em tubos Pouca radiação e fumo Necessita de cobre-juntas 
Pouca distorção Consumíveis caros Recobrimento ou 
revestimento e 
manutenção 
Juntas menos exigentes. 
Pouco material de adição 
Limitadoa posição ao baixo ou 
horizontal 
Chapas com e > 4 mm 
Poucos salpicos 
 
6.1.6 - Plasma 
A soldadura por plasma, Plasma Arc Welding (PAW), é mais um processo de soldadura 
por arco eléctrico semelhante ao por protecção de gás, mas em que o arco é constrangido 
(recolhido) no bocal de saída da tocha, sendo mais dirigido e concentrado. Permite assim 
mais velocidade na deposição do cordão. Pode ser adicionado ou não metal de adição 
externamente. 
 
Figura 6-21: Soldadura por plasma 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
105 
O gás ao passar pela zona do arco ioniza-se formando plasma, aquece e expande, tendo 
que sair por pequeno orifício a alta velocidade. Fora do bocal volta ao estado gasoso 
libertando grandes quantidades de energia, promovendo a fusão. 
O processo assemelha-se ao TIG pois o eléctrodo é não consumível (embora seja passível 
de contaminação). Usa-se também em processo de corte e recobrimento. 
O eléctrodo não consumível é normalmente em tungsténio. 
O gás plasma e o de protecção pode ser o mesmo. O mais usual é o árgon (sobretudo para 
baixas correntes). O hélio puro ou misturado com árgon também é usado. Deve consultar-
se tabelas para melhor secção em função dos materiais a soldar. 
Na grande maioria dos casos não é necessário material de adição, devido à facilidade de 
fusão das juntas a soldar. 
 
 
Figura 6-22: Soldadura por plasma - Exemplos 
 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
106 
 
Tabela 6-9: Soldadura por plasma 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Alta taxa de depósito, 
velocidade e penetração 
Alto custo do equipamento (> 2 
vezes TIG) 
Mesmo que TIG (Aços 
de liga, Inox, Titânio, 
Arco concentrado 
(dirigido) 
Manutenção da pistola (tocha). 
Refrigeração cuidada 
Tubos 
Arco estável baixa 
intensidade. Soldar 
espessuras finas (0.05 
mm) 
Mão-de-obra mais qualificada Chapas sem preparação 
de chanfros até 8 mm de 
espessura 
Menos contaminação do 
eléctrodo (recolhido) 
pelo material de adição 
(TIG) 
Maior consumo de consumíveis 
(gases) 
 Tocha maior Espessuras finas 
 
6.1.7 - Oxigás 
O processo de soldadura Oxigás, OxiFuel Welding (OFW), também por fusão, não usa o 
arco como fonte de calor mas sim a queima de um gás combustível. 
O comburente é o oxigénio e o combustível é normalmente o acetileno (C2H2), 92% 
carbono e 8% hidrogénio em massa, pelo facto de em presença do oxigénio provocar as 
chamas de maior temperatura (aprox 3000ºC). 
O acetileno sendo mais leve que o ar sobe naturalmente pelo que se devem prever sistemas 
de exaustão adequados nos locais onde é utilizado. 
Usa-se essencialmente em aços ao carbono e ligas não ferrosas. 
O equipamento compreende as botijas de oxigénio e do acetileno, válvulas e reguladores 
de pressão, mangueiras e a tocha mais conhecida por maçarico. Uma variante deste 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
107 
processo é usado no corte de chapa, designado por oxicorte. Neste caso, um jacto de 
oxigénio puro adicional reage com o metal a alta temperatura (oxidação). 
No caso de algumas ligas (bronze, ferro fundido, latão e alumínio) é necessário aplicar 
fluxo protector do banho de fusão, sob a forma de pó ou pasta no interior de varetas 
tubulares. Para aços ao carbono não é necessário. 
O material de adição nem sempre é similar ao material base. É necessário consultar tabelas 
para o efeito. 
 
Figura 6-23: Soldadura por Oxigás - Equipamento 
 
 
Figura 6-24: Soldadura por Oxigás 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
108 
 
Figura 6-25: Chama oxigás – acendimento e regulação 
 
Figura 6-26: Oxicorte 
Tabela 6-10: Soldadura Oxigás 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Equipamento barato Baixa velocidade de soldadura e 
taxa deposição 
Chapa fina (<6 mm) 
Equipamento portátil 
(embora necessite 2 
botijas) e versátil 
Necessita de fluxo para algumas 
ligas (não ferrosos) 
Aços carbono, ligas não 
ferrosas 
Óptimo para corte 
(rapidez) em oxicorte 
Propício a defeitos (prós, falta 
fusão e colagem, etc., 
contaminação) 
Manutenção 
essencialmente 
Todas as posições Grande zona térmica afectada 
(pouca concentração) 
Não usa energia 
eléctrica (portabilidade) 
Cordões largos. Depende muito 
operador 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
109 
6.1.8 - Resistência 
A soldadura por resistência, Electric Resistance Welding (ERW), é um processo de 
soldadura sem material de adição, baseado na fusão localizada das superfícies de contacto 
dos materiais a soldar. Esta fusão é conseguida pela dissipação de calor por efeito de joule 
através da passagem de corrente eléctrica gerada entre dois pólos (eléctrodos geralmente 
em ligas especiais de cobre-crómio, cobre-zircónio, cobre-cádmio, cobre-berílio, etc.) na 
zona a soldar com uma determinada resistência eléctrica. Todo este processo é 
acompanhado pela aplicação de uma pressão entre as peças a soldar. Os eléctrodos 
poderão ter que ser refrigerados. 
Os custos do equipamento são relativamente elevados, sendo aplicado principalmente em 
chapas finas e com elevado nível de automação. É um processo limpo com muito baixa 
poluição do meio ambiente. 
Usam-se geralmente correntes altas (100A-100kA) e baixas tensões (20V). 
O processo tem variantes como a soldadura descontínua por pontos (de um só dos lados ou 
de ambos os lados), contínua por eléctrodos de roletes e ainda por projecção ou bossas e 
topo a topo. A soldadura por projecção ou bossas exige conformação prévia das chapas a 
soldar, mas permite escolher previamente a localização dos pontos de solda. 
 
 
Figura 6-27: Soldadura por pontos – Tipos 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
110 
 
 
Figura 6-28: Soldadura por pontos (resistência) 
 
 
 
Figura 6-29: Soldadura por pontos e bossa 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
111 
 
Figura 6-30: Máquina soldadura por pontos e roletes 
 
Figura 6-31: Soldadura resistência alta frequência (tubos) 
Tabela 6-11: Soldadura por resistência 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Ambiente limpo Baixa resistência à fadiga e à 
tracção 
Materiais metálicos em 
geral 
Eficiência energética Investimento inicial no 
equipamento 
Aços carbono não 
zincados. 
Rapidez Espessura limitada (< 3 mm) Montagens 
Deformação diminuta Materiais não passíveis 
de formar ligas com os 
eléctrodos 
ZAC baixa Indústria automóvel 
Automação 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
112 
6.1.9 - Laser 
A soldadura a Laser, Laser Beam Welding (LBW), consiste na fusão localizada da junta 
dos materiais a soldar através da emissão de feixe luminoso (fotões – retorno do electrão 
excitado ao nível energético anterior) concentrado de alta intensidade. 
O equipamento LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é um 
equipamento que cria e emite esse feixe a partir de elementos activos, do tipo gasoso (CO2 
contínuo) ou sólido (YAG, Yttrium Aluminium Garnet, do tipo pulsado). É comum o uso 
adicional de gás de protecção e um sistema de refrigeração bem como metal de adição 
(vareta). 
Este processo caracteriza-se essencialmente por uma grande capacidade de fusão devido à 
elevada densidade, nomeadamente em profundidade, alta velocidade e zona térmica 
afectada muito diminuta. No entanto este tipo de equipamentos é muito caro relativamente 
aos demais, embora compense naturalmente para grandes volumes de produção totalmente 
automatizada,como por exemplo a soldadura de carroçarias automóveis em série. 
O processo Laser é também muito usado em operações de enchimentos para recuperar 
arestas de elementos de precisão (moldes e ferramentas) e mesmo em operações de corte 
com elevada precisão e rapidez, especialmente nos materiais metálicos. 
 
Figura 6-32: Soldadura Laser 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
113 
 
Figura 6-33: Soldadura laser protegida e exemplo de aplicação 
 
Tabela 6-12: Soldadura Laser 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Alta profundidade e / ou 
largura 
Equipamento caro Aeroespacial, 
electrónica, medicina 
ZAC baixa e qualidade 
da soldadura 
Ambiente controlado Aços carbono, ligas não 
ferrosas 
Baixa distorção Indústria automóvel 
Soldadura de peças de 
pequenas dimensões e 
baixa espessura 
 Cordões críticos 
Permite soldadura de 
materiais dissimilares 
 Aplicável a praticamente 
todos os metais, embora 
por exemplo titânio exija 
protecção especial 
Velocidade alta e 
produtividade 
 Corte de materiais não 
metálicos (plástico, 
madeira, tecidos 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
114 
6.2 - Soldadura no estado sólido 
Nestes processos, os materiais a unir, bem como o de adição se existir, são processados no 
estado sólido. 
A soldadura no estado sólido, também designada de soldadura por pressão, engloba os 
processos que empregam pressão e em que os dois lados da junta são levados a contacto, a 
nível atómico, o qual é conseguido através de deformação, difusão atómica ou uma 
combinação de ambos os mecanismos. Os metais como o cobre e o alumínio podem ser 
ligados por deformação mecânica a temperatura ambiente. No entanto, para a maioria dos 
metais utiliza-se calor para tornar a peça dúctil. No antigo processo de soldadura por 
forjamento, a deformação era provocada por martelagem. 
Na soldadura por fricção utiliza-se o atrito da interface para gerar calor e deformação 
mecânica. Em soldadura por difusão utiliza-se chapas limpas e aquecidas, encostadas uma 
na outra sob pressão, para causar deformação local e provocar a difusão atómica através da 
interface. 
Uma técnica muito usada na união de materiais plásticos é a soldadura por ultra-sons em 
que uma fonte de energia vibratória de altas frequências provoca a fusão localizada de 
duas superfícies mantidas em pressão mútua. 
Os principais processos neste grupo são os seguintes: 
 
Figura 6-34: Processos de soldadura no estado sólido 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
115 
 
6.2.1 - Soldadura por Ultra-Sons 
Já referida anteriormente, a soldadura é produzida pela aplicação local de uma energia 
vibratória de alta frequência, enquanto as peças a soldar são mantidas fixas uma contra a 
outra, sob a acção de uma força de aperto. Trata-se de um processo utilizado para 
soldadura de materiais plásticos, substituindo com vantagens os métodos clássicos de 
colagem, bem como para soldadura de metais impossíveis de soldar através de processos 
com recurso à fusão. O seu campo de aplicação industrial principal, para além da união de 
peças plásticas, é na fabricação de semicondutores, de micro circuitos e de contactos 
eléctricos. A soldadura obtida por este processo é de alta qualidade, limpa, não necessita 
de materiais de adição ou de protecção e o consumo de energia é muito pequeno. 
As figuras seguintes ilustram alguns exemplos. 
 
 
 
 
Figura 6-35: Máquinas de soldadura por ultra-sons para plásticos 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
116 
 
 
 
Figura 6-36: Componentes de sistema de soldadura ultra-sons (plásticos) 
 
 
 
Figura 6-37: Sistema de soldadura por ultra-sons para cablagens eléctricas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
117 
 
6.2.2 - Soldadura por Pressão a Frio 
É um processo de soldadura no estado sólido onde uma pressão elevada é utilizada para 
provocar uma ligação de materiais com deformação destes (à temperatura ambiente). A 
pressão é aplicada nas superfícies de contacto, previamente limpas, causando uma 
deformação plástica suficiente para destruir a camada superficial e formar ligações 
metálicas através da interface. 
Este processo é usado essencialmente em materiais não ferrosos (cobre, alumínio, etc.). 
A figura seguinte ilustra um exemplo de aplicação. 
 
Figura 6-38: Soldadura por pressão a frio 
6.2.3 - Soldadura por Difusão 
A soldadura por difusão no estado sólido, na qual se realiza a união de dois ou mais 
materiais de igual ou diferente natureza consiste em por em contacto as duas superfícies a 
ligar, e submetê-las a uma elevada temperatura (50-70% da fusão), aplicando-lhes uma 
pressão entre as faces em contacto num intervalo de tempo finito. A temperatura de 
soldadura é inferior ao ponto de fusão dos materiais e a pressão aplicada deve ser 
suficientemente baixa para evitar que se produza uma deformação macroscópica 
indesejada. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
118 
O processo consiste na migração de átomos na superfície de união dos metais, devido à 
existência de gradientes de concentração. 
 Este tipo de soldadura evita danos metalúrgicos, reduz a sensibilidade à corrosão, 
aperfeiçoa juntas entre materiais dissimilares e pode ser utilizada na fabricação de formas 
complexas. 
Dado que os custos de equipamento são relativamente altos (investimento inicial), este 
processo tem sobretudo aplicação na indústria aeroespacial, nuclear e electrónica, para 
volumes de produção relativamente baixos. Tipicamente os materiais soldados incluem 
titânio, níquel, alumínio, berílio, zircónio, ligas de cobre. 
Uma das grandes vantagens deste processo é que permite a ligação de materiais 
dissimilares, que por outro processo não seria possível e a obtenção de formas complexas 
sem maquinação, a custos operativos baixos. 
A união das peças dá-se numa interface sem que se visualizem imperfeições como poros e 
descontinuidades metalúrgicas. 
As figuras seguintes ilustram o mecanismo do processo, o aspecto microscópico da linha 
de soldadura obtida e exemplos de aplicação. 
 
Figura 6-39: Mecanismo da soldadura por difusão 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
119 
 
 
Figura 6-40: Soldadura por difusão – morfologia (liga cobalto) 
 
Figura 6-41: Peças soldadas por difusão 
 
6.2.4 - Soldadura por Fricção 
Trata-se de uma variante da soldadura por pressão. A ligação é formada devido à 
deformação plástica das peças a soldar, provocada pelo calor resultante da sua fricção, sem 
que o metal entre em fusão. Para a realização deste tipo de soldadura existem várias 
alternativas como a rotação de uma peça sobre outra estacionária, rotação de ambas as 
peças em direcções opostas, soldadura de duas peças estacionárias através da rotação de 
uma terceira presa entre as duas, movimentação relativa de pequena amplitude. Outra 
técnica é o movimento linear (translação) ou orbital. 
Em qualquer dos casos consegue-se uma utilização económica e eficiente do calor 
introduzido na zona da soldadura, devido ao facto deste ser gerado localmente nas 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
120 
superfícies a ligar. É pois possível induzir calor unicamente na zona de ligação das peças e 
serem soldadas, com as inerentes vantagens. 
Aplica-se tanto em metais mesmo de famílias diferentes (por exemplo alumínio e aços de 
liga na industria aeroespacial), como em termoplásticos. 
 
 
Figura 6-42: Peças soldadas por fricção (rotação)6.2.5 - Soldadura por Explosão 
Processo de soldadura no estado sólido, no qual a ligação é produzida pelo impacto a alta 
velocidade entre os materiais a soldar, resultado de uma detonação controlada. Esta 
soldadura é executada numa fracção de segundos sem qualquer material de adição. Trata-
se de um processo realizado à temperatura ambiente não ocorrendo um aquecimento 
significativo das peças a soldar. A superfície de contacto sofre contudo um aquecimento 
provocado pela energia de colisão, sendo a soldadura obtida através do escoamento 
plástico de metal nessa superfície. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
121 
Usa-se como processo de soldadura e também em revestimentos. O exemplo seguinte 
ilustra um exemplo de soldadura ou revestimento de uma placa metálica sobre outra de 
base. 
 
Figura 6-43: Soldadura por explosão 
A figura seguinte ilustra a evolução da colisão da placa a soldar (ou revestimento) no 
decurso da detonação do material explosivo. 
 
 
Figura 6-44: Evolução da colisão 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
122 
 
6.2.6 - Vantagens dos processos de soldadura no estado sólido 
Os processos de soldadura no estado sólido embora não muito difundidos e dominados, 
apresentam inúmeras vantagens, apresentadas resumidamente na tabela seguinte. 
 
Tabela 6-13: Vantagens da soldadura no estado sólido 
Custos de fabrico mais baixos 
Redução custos de energia (melhor eficiência) 
Quase ausência de consumíveis (adição, combustível) 
Equipamentos simples e facilmente automatizáveis 
Elevada produtividade 
Apto mesmo para materiais difíceis e dissimilares, ZAC baixa 
Ambiente limpo e possível automatização remota 
 
 
6.3 - Brasagem e Soldobrasagem 
Nestes processos, os metais a fundir estão no estado sólido enquanto que o de adição é 
adicionado no estado líquido. Assim o material de adição terá que ter uma temperatura de 
fusão menor que a temperatura de solidificação do material base a soldar. 
Define-se brasagem fraca a que usa material de adição com temperatura de fusão até 
450ºC e forte para temperaturas superiores. Para soldaduras de maior qualidade usam-se 
normalmente fluxos protectores. 
O metal de adição após fundir preenche normalmente os espaços vazios por capilaridade. 
A peça é previamente aquecida (abaixo da fusão) e seguidamente é fundido o material de 
adição, solidificando de seguida. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
123 
A fusão do material de adição pode ser executada de várias formas: 
• Maçarico 
• Forno 
• Indução 
• Resistência (corrente por eléctrodos) 
• Imersão (banho de metal fundido) 
• Infravermelhos 
• Outros 
Na brasagem fraca usa-se principalmente varetas de chumbo-estanho (65%-45%), etc. É 
muito usada em aplicações de electrónica, circuitos impressos, eléctricos, etc. 
Na brasagem forte, os metais de adição bastante usados são o cobre, latão, ligas de 
alumínio (ex: Al-Si-Mg em radiadores), prata (liga com cobre, zinco, cádmio), etc. As 
aplicações estendem-se a aplicações na indústria aeronáutica e automóvel, tubagens, etc. 
A tabela seguinte fornece uma indicação inicial do material de adição a usar em função do 
material base a soldar. 
 
Tabela 6-14: Brasagem forte – selecção do material de adição 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
124 
A soldobrasagem é a brasagem com aplicação de juntas similares às da soldadura por 
fusão convencional. 
 
 
Figura 6-45: Brasagem no forno 
 
 
 
Figura 6-46: Brasagem - exemplos 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
125 
 
Tabela 6-15: Brasagem 
Vantagens Desvantagens Aplicações 
Baixa temperatura Resistência da solda é a do 
material de adição (geralmente 
baixa) 
Circuitos impressos 
Várias formas de 
aquecimento 
Não aplicável em uniões de 
elevada solicitação mecânica 
Electrónica e 
electricidade 
Solda ligas dissimilares Temperatura de serviço limitada 
ao ponto de fusão do material de 
adição 
Tubagens e 
equipamentos de cobre 
(radiadores, 
permutadores etc.,.) 
Processo económico e 
rápido 
 Onde não se admita 
deformação 
Variedade de materiais 
disponíveis 
 Materiais dissimilares 
com baixa exigência 
mecânica 
Solda mais dúctil 
(facilmente maquinável) 
 
Precisão dimensional 
Não exige acabamento 
posterior 
 
Baixas tensões residuais 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
126 
7 - Defeitos em peças de fundição e ligação e métodos de detecção 
O bom controlo do projecto de peças fundidas e ligadas não é por si só suficiente para 
garantir peças sãs. Um projecto adequado diminui à partida muitos defeitos potenciais 
como se viu em capítulo próprio. No entanto, os processos e técnicas de fabrico 
introduzem também defeitos nas peças que é necessário controlar. 
Por vezes esses defeitos não são visíveis a olho nu ou facilmente detectáveis. Deste modo 
é necessário estabelecer-se procedimentos e técnicas no sentido de os detectar, sobretudo 
os mais críticos que afectam a integridade estrutural dos equipamentos. 
 
7.1 - Defeitos típicos 
As peças fundidas apresentam normalmente os seguintes defeitos: 
• Rechupe: Vazio grande da peça nas zonas mais espessas devido a contracção não 
compensada durante a solidificação. Externamente visualiza-se um abatimento. 
Internamente detectam-se lacunas de material. Se o rechupe for de pequena 
dimensão fala-se em microrechupe ou porosidade. 
• Bolhas: Grandes cavidades internas distribuídas aleatoriamente, de forma esférica e 
lisa, resultante da não libertação de gases. 
• Poros: Defeito semelhante ao anterior mas de menores dimensões. 
• Fissuras: Fendas parciais e irregulares até à superfície (a quente). Fendas bem 
definidas normalmente totais que separam secções da peça (a frio). 
• Inclusões: Elementos estranhos incorporados. Grãos de areia, escória, fundentes. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
127 
• Superfície deformada: Irregularidades superficiais, alta rugosidade ou “casca” 
aderente (ex: areia). 
• Faltas de pormenor: Zonas de enchimento deficiente ou de encontro do material 
não ligando convenientemente. 
• Empenos e distorções: Desvios geométricos tais como falta de planicidade, 
perpendicularidade, paralelismo etc., devido a contracção diferencial durante 
solidificação. 
• Segregações e heterogeneidades: Estrutura metálica não uniforme, com 
concentrações diversas. 
• Desvios dimensionais: Dimensões não de acordo com projecto devido a contracção 
não controlada, deficiente fabrico dos modelos ou machos ou compactação da areia 
deficiente. 
As fissuras, fendas, poros, bolhas, inclusões, segregações e empenos são defeitos também 
típicos de peças soldadas. 
 
Figura 7-1: Defeitos típicos em peças de fundição 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
128 
7.2 - Controlo qualidade 
O controlo das peças deve incluir normalmente os seguintes itens: 
• Controlo visual para detectar defeitos visíveis exteriores 
• Controlo dimensional e de forma. Neste caso procede-se à medição das peças de 
forma convencional (paquímetros, micrómetros, comparadores, calibres e padrões) 
ou através de equipamentos de medição tridimensional, varrimento laser, projecção 
vídeo, projector de perfis, etc. A rugosidade é medida através de rugosímetros. 
• Controlo do metal fundido e da sua composição na elaboração. Deve garantir-se 
na fase de fusão das ligas o cumprimento dos parâmetros do processo 
(temperaturas, tempos, composições, gases, etc.).• Controlo da composição química e metalúrgica através de provetes. 
• Controlo das propriedades físicas e mecânicas. Neste item controla-se o volume 
da peça relativamente ao projecto através da pesagem por exemplo. Realizam-se 
ainda ensaios mecânicos de tracção quando é possível obter provetes no mesmo 
material das peças fundidas. A medição de durezas (Brinell ou Vickers) permite 
estimar com bastante aproximação a tensão de rotura do material, não necessitando 
de ensaio de tracção. A resistência ao choque é determinada pelo ensaio de Charpy. 
Poderão ainda realizar-se testes de fadiga para avaliar resistência a esforços cíclicos 
e alternados (envelhecimento). 
• Controlo não destrutivo. Este aspecto é de extrema importância para detectar 
defeitos de descontinuidades não visíveis a olho nu. O controlo não destrutivo visa 
inspeccionar e detectar os defeitos superficiais e internos sem recorrer à destruição 
das peças. Este item é desenvolvido seguidamente. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
129 
7.2.1 - Líquidos penetrantes 
Esta técnica usa-se para detectar descontinuidades à superfície aplicando líquidos 
normalmente sob a forma de sprays fluorescentes ou com cores contrastantes (ex: 
vermelho e branco). É um método bastante simples e barato. 
O processo consiste em: 
a) Limpar e secar a zona a inspeccionar. Garantir remoção de sujidades e gorduras 
especialmente nas zonas passíveis de terem descontinuidades. Lixar a peça se 
necessário. 
b) Aplicar o líquido penetrante uniformemente na zona a inspeccionar e aguardar 5 
minutos no mínimo. Este preenche as lacunas, se existirem, por capilaridade. 
c) Remover superficialmente a camada depositada. Nas descontinuidades fica retido o 
liquido penetrante. 
d) Aplica-se seguidamente um segundo líquido chamado revelador e aguardar alguns 
minutos. Este vai “puxar” e revelar a presença do anterior, identificando-se assim 
as descontinuidades por cor de contraste ou fluorescente. 
 
Figura 7-2: Líquidos penetrantes 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
130 
7.2.2 - Ultra-sons 
Esta técnica permite detectar lacunas ou defeitos quer à superfície quer no interior das 
peças. Consiste em incidir ondas sonoras de alta frequência (200KHZ-15MHz) na peça a 
inspeccionar. A onda quando encontra uma interface (lacuna, final da peça, outro material, 
etc.) é reflectida e captada no aparelho. A onda reflectida é convertida num sinal eléctrico 
pelo transdutor e mostrada num ecrã. É possível assim correlacionar o tempo lido no 
gráfico com a distância percorrida pela onda a partir de uma distância de referência 
(largura da peça) e assim determinar a que distância a imperfeição se encontra da 
superfície. Varrendo a zona circundante é possível estimar a distribuição e forma da 
mesma. As ondas podem ser emitidas obliquamente. 
O processo requer técnicos especializados na operação e interpretação dos resultados. 
Permite detectar defeitos de pequena dimensão, dimensioná-los e inspeccionar peças de 
grande espessura. 
 
 
Figura 7-3: Ultra-sons 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
131 
7.2.3 - Magnetoscopia 
Técnica muito usada na detecção de defeitos superficiais e mesmo no interior a pouca 
distância da superfície, em materiais ferromagnéticos. 
Por vezes após a limpeza, rebarbagem e polimento das peças os defeitos ficam camuflados 
ou escondidos, não sendo detectáveis por líquidos penetrantes ou a olho nu. 
O processo consiste em gerar um campo electromagnético na peça através da passagem de 
corrente gerada por dois eléctrodos ou envolvendo a peça por bobina. Se existirem 
defeitos criam-se campos de fuga. Espalhando partículas ferromagnéticas, estas são 
atraídas para essa zona. 
A maior sensibilidade dá-se quando a direcção do campo magnético é perpendicular ao 
defeito, implicando técnicas diferentes para detecção de defeitos longitudinais ou 
transversais. 
 
Figura 7-4: Magnetoscopia 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
132 
7.2.4 - Radiografia 
Os raios X são produzidos pela alta tensão presente em máquinas geradoras de raios X. Os 
raios gama (γ) são produzidos por isótopos radioactivos (ex: Iridium 192). 
Este tipo de radiação é prejudicial à saúde. Devem prever-se procedimentos de segurança 
e protecção adequados. O operador deve estar devidamente protegido num compartimento 
isolado ou com barreiras. Os locais devem estar identificados com zonas radioactivas. 
A inspecção por radiografia consiste em criar radiação electromagnética (X ou γ.) e fazê-la 
atravessar uma peça com determinada espessura. Parte da radiação é absorvida pela peça a 
inspeccionar em função da espessura e da natureza do material. A radiação remanescente 
(atenuada) vai impressionar um filme em tons de cinzento. Essa impressão pode ser numa 
película convencional ou num papel de radiografia. Actualmente essas imagens podem ser 
tratadas informaticamente e mostradas em formato digital num vulgar ecrã, em tempo real 
(sem filme). 
Quanto mais espessa for uma peça mais radiação vai absorver. A remanescente vai 
diminuir (menos intensidade), logo vai imprimir o filme com menos intensidade, ficando 
impressa num tom mais claro. 
A presença de lacunas como poros, bolhas, inclusões não metálicas e outros defeitos têm 
um efeito semelhante à diminuição da espessura. Assim, a radiação vai ser menos 
atenuada, imprimindo cor mais escura. A zona do espaço não atravessada pela radiação 
fica toda impressa em tom escuro (negra). 
As peças são examinadas em várias posições para se determinar a posição e tamanho das 
imperfeições. 
As figuras seguintes ilustram o espectro das radiações electromagnéticas com localização 
dos raios X e gama, o princípio de funcionamento da radiologia a exemplos de 
radiografias. 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
133 
 
Figura 7-5: Radiação electromagnética 
 
Figura 7-6: Radiografia 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
134 
 
Figura 7-7: Equipamento Radiografia e exemplos 
 
7.2.5 - Outros ensaios 
Para além dos ensaios referidos anteriormente existe ainda uma variedade disponível para 
as mais diversas aplicações. O ensaio por correntes induzidas de EDDY ou FOUCAULT é 
um exemplo que se baseia na medição da variação da impedância eléctrica de uma sonda 
em metais sujeitos a campos electromagnéticos. 
Refere-se por último um ensaio simples bastante usado, nomeadamente em canalizações e 
reservatórios que é o ensaio de estanquicidade. Coloca-se um fluido líquido ou gasoso no 
recipiente e verifica-se se há fugas pela presença de borbulhas ou pela medição da pressão 
a que o reservatório ou tubagem estão sujeitos. Se a pressão baixar indica que há fuga, 
logo existem fendas totais. Este método não detecta portanto fendas ou poros internos mas 
sim fendas que atravessam toda a espessura. 
 
Tecnologia Mecânica – Módulo (UFCD) – Processos de Fundição e de ligação 
135 
8 - Bibliografia 
AWS, Welding handbook (1996), Fundamentals of welding, 5th ed., Massachusetts 
Beeley, Peter, (2001), Foundry Technology, Butterworth-Heinemann, Oxford 
Groover, M. P., (1996), Fundamentals of Molder Manufacturing, Prentice Hall 
José M. G. de Carvalho ferreira, (1999), Tecnologia da fundição, Fundação Calouste 
Gulbenkian 
KALPAKJIAN, S. & SCHIMD, (2001), S. Manufacturing Engineering and Technology, 4 
ed., Ed. Prentice Hall, parte V 
 
www.foundryonline.com/images (2009) 
http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos (2009) 
http://www.fei.edu.br/~rodrmagn/PME-301 (2009) 
http://www.youtube.com/view_play_list?p=3AFB507B668AF162(2009) 
"Society of Manufacturing Engineers" 
http://geocities.ws/resumodefisica/termometria/ter07.html (2009) 
http://en.wikipedia.org/wiki/Blast_furnace (2010) 
www.dynamicmaterials.com (2010) 
Welding Symbols - iso2553.mht 
 
 
I 
Anexos 
 
Anexo A – Exercício Prático Fundição 
 
 
II 
 
Anexo B – Exercício Prático Fundição Injectada 
 
III 
Anexo C – Condições típicas de injecção (Plásticos) 
 
 
 
IV 
Anexo D – Materiais plásticos