FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão 
Departamento de Mecânica e Materiais 
Engenharia Mecânica 
 Disciplina: Processos de Fabricação Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE FUNDIÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís – MA 
2016
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão 
Departamento de Mecânica e Materiais 
Engenharia Mecânica 
Disciplina: Fundição 
Prof.: Dr. Waldemir Passos Martins 
Gleydson Hiago Sousa Oliveira EM1021012-21 
Vania Maria Costa Sousa EM1211017-21 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE FUNDIÇÃO 
 
Relatório elaborado para obtenção de nota 
complementar da disciplina Fundição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís – MA 
2016 
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SUMÁRIO 
 
 
 
RESUMO.............................................................................................................3 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................4 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.......................................................................4 
3. OBJETIVO.....................................................................................................17 
4. MATERIAIS UTILIZADOS.............................................................................17 
5. MÉTODOS, RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................18 
6. CONCLUSÃO................................................................................................29 
REFERENCIAS.................................................................................................30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
O trabalho descreve as etapas realizadas do processo de fundição em areia, 
desde a confecção do molde para o preenchimento com metal líquido, a fusão 
do material, vazamento, ensaio metalográfico e de microdureza realizado em 
três amostras de uma peça de alumínio. Os detalhes do desenvolvimento e 
procedimentos utilizados no preparo do corpo de prova para a posterior análise 
da microestrutura serão expostos. O objetivo da análise é ter uma ideia 
aproximada do comportamento da estrutura antes e após o ataque químico e 
avaliar características quantitativas quanto à resistência e deformação. 
Palavras-chave: Fundição. Alumínio. Ensaio Metalográfico. 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
Fundição é o processo de fabricação de peças metálicas que consiste 
basicamente no preenchimento de moldes (com as dimensões e formato da 
peça desejada) com metal em estado líquido 
A fundição pode ser considerada como um processo inicial, pois pode-se 
obter (além de peças praticamente acabadas) lingotes, tarugos e placas, os 
quais são conformados mecanicamente para a obtenção de perfis, chapas, 
laminados, etc. 
O processo de fundição é conhecido pelo homem desde 
aproximadamente 3.000 AC. Os primeiros metais a serem fundidos foram o 
cobre e o bronze. O desenvolvimento de fornos de fundição com temperaturas 
de trabalho mais altas e utensílios capazes de conter o ferro fundido permitiu 
que as primeiras fundições de ferro fundido se desenvolvessem a partir de 
1.340 D.C. 
Atualmente os processos de fundição buscam o controle das 
propriedades e microestruturas das ligas. 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1 ETAPAS DA FUNDIÇÃO 
Genericamente, pode-se resumir o processo de fundição às seguintes 
etapas: 
a) Confecção do modelo: com o formato da peça a ser fundida, servirá 
para a construção do molde. Suas dimensões devem prever a contração 
do metal e o para posterior usinagem, se for o caso. 
b) Confecção do molde: dispositivo que recebe o metal fundido para a 
obtenção da peça. Consiste basicamente de uma cavidade deixada em 
um material pelo modelo da peça a ser fundida. 
c) Confecção dos machos: dispositivos com a função de formar vazios, 
furos e reentrâncias na peça. São colocados nos moldes antes de seu 
fechamento para receber o metal líquido. 
d) Fusão do metal: para vazamento nos moldes. 
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e) Vazamento: enchimento do molde com o metal líquido. 
f) Desmoldagem: retirada da peça do molde após a solidificação do 
metal. 
g) Rebarbação: retirada dos canais de alimentação, alimentadores, 
massalotes ou rebarbas existentes. 
h) Limpeza: pode ser necessária para eliminação de resíduos, 
dependendo do processo. 
 
2.2 CARACTERISTICAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO 
 
2.2.1 CARACTERÍSTICAS DAS PEÇAS FUNDIDAS 
• Acréscimo de sobremetal para posterior usinagem; 
• Furos pequenos, reentrâncias e detalhes não são, em geral, 
reproduzidos satisfatoriamente (dificultam o processo), sendo obtidos 
posteriormente por usinagem; 
• Arredondamento de cantos para facilitar o preenchimento do molde e 
evitar trincas. 
 
2.2.2 DEFEITOS COMUNS NO PROCESSO 
• Inclusão de grãos de areia do molde nas paredes da peça (no caso da 
fundição em moldes de areia) – abrasivos, causam defeitos na peça 
submetida a posterior usinagem além de reduzir a vida útil das 
ferramentas de corte; 
• Vazios ou rechupes; 
• Porosidade devido ao desprendimento de gases, comprometendo as 
características mecânicas ou o acabamento superficial. 
 
2.2.3 VANTAGENS DO PROCESSO 
• Em geral, os processos de fundição envolvem custos baixos; 
• As peças podem apresentar desde formas mais simples até as mais 
complexas, até mesmo impossíveis de serem obtidas por outros 
processos; 
• As peças podem apresentar dimensões ilimitadas; 
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• O processo permite alto grau de automatização, adequando-se à 
produção em série 
• Podem ser reproduzidas peças com diversos padrões de acabamento e 
tolerância. 
 
2.2.4 DESVANTAGENS DO PROCESSO 
• Em geral, limitado quanto ao grau de acabamento; 
• Peças com menores limites de resistência mecânica quando 
comparadas às peças produzidas por outros processos, devido ao 
resfriamento lento do metal fundido nos moldes, o que propicia o 
surgimento de estruturas com granulação grosseira; 
• Necessidade de sempre se possuir um molde, o que pode ser 
desvantajoso no caso de moldes destrutíveis, já que implica na 
confecção de um molde para cada peça a ser produzida, tornando 
oneroso um volume de produção mais elevado; 
• Equipamentos de grande porte são necessários; 
• Alto consumo de energia. 
 
2.3 FUNDIÇÃO EM AREIA 
O processo de fundição em areia consiste basicamente na 
compactação, mecânica ou manual, de uma mistura refratária plástica (areia de 
fundição) sobre um modelo montado em uma caixa de moldar. A areia de 
fundição consiste de uma mistura de um elemento refratário granular (areia) 
com um elemento aglomerante 
 
2.3.1 CARACTERÍSTICAS DOS MOLDES PARA FUNDIÇÃO EM 
AREIA 
A fim de assegurar a qualidade das peças fundidas, algumas 
características do molde devem ser observadas: 
a) resistência: para suportar a pressão do metal líquido e a ação erosiva 
deste durante o escoamento nos canais e cavidades de molde; 
b) mínima geração de gás: a fim de evitar a contaminação do metal; 
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c) permeabilidade: para possibilitar a saída dos gases gerados durante o 
processo de solidificação; 
d) refratariedade: para suportar as altas temperaturas de fusão do metal; 
e) desmoldabilidade: o molde deve permitir que a peça solidificada seja 
desmoldada com relativa facilidade; 
f) estabilidade dimensional: deve ser alta o suficiente para não interferir 
nas tolerâncias dimensionais da peça; 
g) colapsabilidade: os machos devem colapsar sob as tensões causadas 
pela contração volumétrica do metal durante a solidificação, de forma a 
evitar trincas e o surgimento de tensões internas nas peças fundidas. 
 
2.3.2 CARACTERÍSTICASDAS AREIAS DE FUNDIÇÃO 
Se a qualidade dos moldes depende das características observadas no 
item anterior, estas dependem das características das areias de fundição. 
a) resistência: a qual depende principalmente do elemento aglomerante 
utilizado para manter as partículas do material refratário coesas; 
b) permeabilidade: à passagem dos gases; 
c) refratariedade: a areia moldada deve ser capaz de resistir às altas 
temperaturas de fusão dos metais sem que os grãos se fundam ou que 
o elemento aglomerante perca sua capacidade de manter as partículas 
coesas; 
d) teor de umidade: o qual afeta a permeabilidade (maior umidade, menor 
permeabilidade), a resistência (maior umidade, menor resistência) e a 
formação de gases (maior umidade, maior geração de gases); 
e) fluidez: a qual afeta a moldabilidade, ou seja, a capacidade de fluência 
para o preenchimento de cavidades, reentrância e detalhes. 
 
 
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2.3.3 MATERIAIS UTILIZADOS PARA A MISTURA DAS AREIAS DE 
FUNDIÇÃO 
 
Elemento refratário 
Geralmente utilizam-se areias silicosas, podendo ser: 
a) areias naturais: areia lavada (retirada de rios) ou saibro; 
b) areias semi-sintéticas: mistura de areias naturais e aditivos para a 
correção das propriedades; 
c) areias sintéticas: a granulação e a composição são controladas para 
otimização das propriedades. 
a) Quanto ao uso, as areias podem ser: 
a) de enchimento: com granulometria mais grosseira e de menor custo, 
utilizado no enchimento das caixas de moldar; 
b) de faceamento: de granulometria mais refinada e de maior custo, ficam 
em contato com as faces do modelo de modo a propiciar um melhor 
acabamento; 
c) de macho: utilizadas na confecção dos machos. 
 
Elemento aglomerante 
Irá conferir coesão às partículas do elemento refratário de forma a 
conferir resistência mecânica ao molde. Podem ser orgânicos, inorgânicos ou 
minerais. 
a) minerais: argilas ou cimentos; 
b) orgânicos: óleos secativos2 e semi-secativos (óleos de linhaça, milho, 
oiticica, mamona), farinhas de cereais (dextrina3, mogul4) e resinas 
(breu); 
c) inorgânicos: bentonita. 
 
 
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2.3.4 VARIANTES DOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO EM AREIA 
 
Dependendo dos processos de conformação dos moldes e os materiais 
utilizados, os processos em areia apresentam as seguintes variantes: 
a) fundição em areia verde; 
b) fundição em areia seca (ou estufada); 
c) fundição em areia com cimento; 
d) processo CO2. 
 
2.4 SOLIDIFICAÇÃO DOS METAIS 
 
São os seguintes os fenômenos que ocorrem durante a solidificação dos 
metais. 
• Cristalização; 
• Contração de volume; 
• Concentração de impurezas; 
• Desprendimento de gases. 
Estes fenômenos tendem a influir negativamente no processo de 
fundição, e são comuns a todas as variantes dos processos de fundição, em 
maior ou menor grau. 
 
2.5 CRISTALIZAÇÃO 
 
Durante a solidificação dos metais há o surgimento de estruturas 
cristalinas sendo que o crescimento destas estruturas se dá de maneira não 
uniforme. O crescimento das estruturas num processo de fundição é limitado e 
influenciado pelas paredes dos moldes. Como as paredes dos moldes estão a 
uma temperatura inferior à do metal fundido, surge no interior do molde 
preenchido com metal fundido um gradiente de temperatura que favorece o 
crescimento das estruturas em uma direção perpendicular às paredes do molde 
(crescimento dendrítico – Fig. 1). 
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Figura 1 crescimento dendrítico 
Em moldes com cantos vivos, o crescimento de grupos colunares de 
cristais em paredes contíguas pode ocasionar o surgimento de planos 
diagonais, comprometendo as propriedades mecânicas da peça. Em geral, as 
peças tendem a ser mais frágeis na região destes planos, a qual é mais 
suscetível a fissuras e trincas (Fig. 2). 
 
 
Figura 2 efeitos dos cantos na cristalização: cantos arredondados e cantos vivos 
 
2.6 CONTRAÇÃO DE VOLUME 
 
Pode ser de três tipos: 
• Contração líquida: causada pelo aumento da densidade à medida que 
o metal líquido é resfriado; 
• Contração de solidificação: causada pela cristalização durante a 
Solidificação 
• Contração sólida: causada pelo resfriamento do metal solidificado, 
desde a temperatura de solidificação até a temperatura ambiente. 
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A contração é expressa em porcentagem de volume ou, no caso da 
contração sólida, em porcentagem de contração linear, a qual depende do 
material (Tabela 1). 
Tabela 1 - Porcentagem de contração linear para alguns materiais metálicos: 
Material %Contração linear 
 
Aço (0,35%C) 2,4 
Alumínio 5,7 
Cobre 7,3 
Estanho 1,5 
Ferro fundido branco 1,3 ~1,4 
Ferro fundido cinzento 1,0 
Ferro fundido maleável 1,2 ~1,3 
Magnésio 5,8 
Zinco 4,1 
 
A contração dá origem a um defeito conhecido como “vazio” ou 
“rechupe”, causado pela contração que se inicia na periferia do molde 
(temperatura mais baixa) e avança até o centro (temperatura mais alta), o qual 
se solidifica por último (Fig. 3). 
 
Figura 3 formação de rechupe 
Outros efeitos indesejáveis da contração volumétrica 
• Surgimento de trincas; 
• Tensões residuais; 
• Alterações nas dimensões das peças. 
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O controle destes efeitos é obtido com o adequado projeto das peças ou 
tratamentos térmicos para alívio de tensões . Os vazios ou rechupes podem ser 
eliminados através do provimento de metal fundido às peças ou lingotes 
através de massalotes ou alimentadores. 
 
2.7 CONCENTRAÇÃO DE IMPUREZAS 
 
Nos processos de fundição, os metais (ou suas ligas) vazados nos 
moldes possuem impurezas, as quais não puderam ser completamente 
eliminadas. Observe-se, por exemplo, as impurezas presentes em uma liga de 
ferro-carbono: 
 
Ligas de Fe-C 
Impurezas: 
Fósforo (P); 
Enxofre (S); 
Manganês (Mn); 
Silício (Si). 
 
Como algumas impurezas são menos solúveis no estado sólido, durante 
a solidificação estas acompanham o metal líquido, buscando maiores regiões 
de maiores temperaturas (onde são mais solúveis), acumulando-se desta forma 
na última parte a se solidificar. 
A concentração de impurezas nestas regiões constitui num defeito 
conhecido como segregação. A principal conseqüência da segregação é a 
heterogeneidade na composição do material, conforme a seção considerada, 
com conseqüentes alterações nas suas propriedades mecânicas. 
A segregação pode ser atenuada com o controle rigoroso da 
composição química das ligas ou o controle da velocidade de resfriamento. 
 
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2.8 DESPRENDIMENTO DE GASES 
 
Ocorre principalmente nas ligas de ferro-carbono, onde o oxigênio 
dissolvido no metal tende a combinar-se com o carbono, formando CO 
(monóxido de carbono) e CO2 (dióxido de carbono). 
Durante a solidificação estes gases ficam retidos no interior das peças, 
na forma de bolhas. Estas bolhas também podem chegar à superfície da peça, 
causando imperfeições no acabamento das peças. 
As bolhas podem ser evitadas com a adição de elementos desoxidantes 
(Si, Mn, Al) ao metal líquido. Ao combinar-se com o oxigênio, estes elementos 
formarão óxidos, os quais se precipitarão (SiO2, MnO2, Al2O3). 
A rigor, as bolhas não constituem maior problema nos aços de baixo 
carbono, se após a fundição os mesmos forem submetidos a processos de 
laminação. Durante a deformação causada por tais processos, as paredes das 
bolhas acabam por unir-se por um processo semelhante aos processos de 
soldagem (caldeamento). Porém, em aços de alto carbono, os quais possuem 
baixa soldabilidade, as bolhas devem ser evitadas. 
Além do oxigênio, também o hidrogênio (H2) e o nitrogênio (N2) podem 
ser liberados durante a solidificação, causando porosidades, fissuras internas e 
alterações nas características mecânicas do material. 
 
2.9 FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE 
 
Dentre os processos defundição é o mais simples e o de menor custo, 
sendo também o mais utilizado. 
A areia de fundição é composta de uma mistura de aproximadamente 
75% de areia silicosa, 20% de argila e 5% de água (composição média – varia 
conforme o tipo de areia e da argila utilizada). A mistura recebe o nome de 
“areia verde” porque mantém sua umidade original, não sendo necessária sua 
secagem em estufas. Os componentes da areia de fundição são misturados 
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secos com o auxílio de misturadores, seguindo-se da adição, aos poucos, de 
água até a completa homogeneização da mistura. 
A moldagem é realizada manualmente, com soquetes, ou 
mecanicamente, com auxílio de máquinas de compressão, impacto, vibração 
ou projeção centrífuga. A areia utilizada pode ser reaproveitada, chegando-se a 
obter índices de recuperação da ordem de 98%. 
Os moldes em areia verde se prestam à fundição de metais ferrosos e 
não-ferrosos com rapidez e economia, adequando-se à produção em série. 
2.9.1 FUSÃO 
 
O processo de fusão tem de ser capaz de providenciar material fundido 
não só à temperatura apropriada, mas também à quantidade desejada, com 
qualidade aceitável e custo razoável. 
Ao vazar o metal o cadinho deve estar o mais perto possível da bacia de 
vazamento, visto que esta está localizada dentro do molde. A temperatura do 
metal fundido é determinada pela espessura do fundido. Para fundidos de 
alumínio muito espessos o metal deverá estar a ≈677ºC e para espessuras 
finas a 760ºC. 
2.9.2 FUNDIÇÃO COM ALUMÍNIO 
 
Seu peso específico é de 2,7 g/cm³ a 20ºC, seu ponto de fusão 
corresponde a 660ºC. Apresenta estrutura cristalina CFC, é não magnético, 
tem boa condutibilidade térmica e baixo coeficiente de emissão térmica. 
Essas características fazem com que o alumínio seja um metal de 
grande importância após o ferro. As peças fundidas de alumínio têm suas 
principais aplicações na área automotiva e de transportes, que representam 
cerca de 60% do consumo do alumínio neste segmento. Como exemplo, 
podem-se citar blocos de motor, caixas de câmbio, carcaça de motores e rodas 
para automóveis e veículos pesados, entre outros. 
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O baixo ponto de fusão, aliado a um elevado ponto de ebulição (cerca de 
2000ºC) e a uma grande estabilidade a qualquer temperatura, torna a fusão e a 
moldagem do alumínio muito fácil. 
Na fundição de peças de alumínio, pode-se utilizar os métodos de 
fundição em areia, fundição sob pressão e de precisão. As ligas de alumínio 
para fundição são classificas em ligas binárias (com um único elemento de liga 
adicionado) e ligas complexas (dois ou mais elementos de ligas adicionados). 
2.9.3 VAZAMENTO 
O fator mais importante que afeta a fluidez do metal fundido é a 
temperatura de vazamento ou a quantidade de sobreaquecimento, embora a 
temperatura e o intervalo de arrefecimento sejam também fatores importantes 
que afetam a fluidez. Quanto mais alta for a temperatura de vazamento, mais 
elevada é a fluidez. Contudo, a uma temperatura excessivamente alta, as 
reações do metal são aceleradas e a penetração em pequenos vazios é 
possível, entre as partículas da areia no molde, que deixará partículas 
embutidas na peça de fundição, traduzindo-se num defeito mecânico. 
A técnica de vazamento tem de ser projetada para introduzir o metal 
fundido no molde. Têm de ser tomadas precauções para a liberação do ar e 
dos gases no molde antes do vazamento e aqueles que são gerados pela 
seção do metal quente que entra no molde. O metal fundido pode então encher 
completamente a cavidade, produzindo um fundido de qualidade, visto que é 
denso e não tem defeitos. 
2.10 METALOGRAFIA 
Metalografia é o estudo da morfologia e estrutura dos metais. Para a 
realização da análise, a amostra deve ser submetida a procedimentos que 
sejam capazes de facilitar o estudo da estrutura do metal. Para tanto o material 
é cortado, lixado, polido e atacado com reagente químico, de modo a revelar 
com o auxílio do microscópio de alta ampliação, as interfaces entre os 
diferentes constituintes que compõe o metal como a granulação, o teor de 
carbono no, a forma e dentre outras. 
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Ligas do sistema Al-Si são as mais importantes entre as ligas fundidas 
de alumínio, principalmente por sua alta fluidez, baixa contração nos fundidos, 
elevada resistência à corrosão, boa soldabilidade, fácil brasagem e seu baixo 
coeficiente de expansão térmica (Kori; Murty; Chakraborty, 2000). As ligas de 
alumínio com 5-20% de Si (em porcentagem em peso) são as mais comuns e 
as mais usadas na indústria. A característica marcante destas ligas é que elas 
consistem de uma fase primária, de alumínio ou de silício, e de uma estrutura 
eutética composta por esses 2 elementos. 
Dependendo da quantidade de Si, as ligas podem ser divididas em: 
a) ligas hipereutéticas, as mais comuns, encontram-se na faixa de 13 - 
20% de Si; 
b) liga eutética com 12,6% de Si em peso; e 
c) ligas hipoeutéticas com teor de Si menor que da liga eutética. As ligas 
hipoeutéticas são formadas por uma fase primária de alumínio com 
morfologia dendrítica constituídas por ramos secundários, terciários e 
até de maior ordem. Os vazios entre esses ramos dendríticos são 
preenchidos por fases intermetálicas e por uma estrutura eutética 
(Grugel, 1993). A estrutura eutética no estado não-modificado exibe a 
fase Si com morfologia acicular na forma de grandes plaquetas. No 
entanto, essa morfologia pode ser controlada em seu crescimento por 
modificadores (Na, Sr) que permitem um refino da estrutura eutética e 
pode melhorar a ductilidade das peças fundidas. A adição de 
modificadores diminui a temperatura de nucleação e de crescimento na 
interface sólido/líquido, em razão do refino da estrutura eutética, o que 
força a fase Si a adotar uma morfologia fibrosa e irregular (Chadwick, 
1972). 
Por outro lado, um refino da estrutura das ligas metálicas também é 
obtido usando elevadas taxas de resfriamento mediante processos de 
solidificação rápida, onde podem ser conseguidas taxas de resfriamento na 
ordem de 104-108K/s, contrariamente às fundidas convencionalmente, onde 
são conseguidas taxas na ordem de 10-2 a 102K/s (Anantharaman; 
Suryanarayama, 1987). Ligas solidificadas rapidamente caracterizam-se por 
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apresentar estruturas refinadas, homogêneas sem segregações, fases em 
estado metaestável ou amorfo, o que as torna materiais interessantes com 
excelentes combinações de propriedades físicas e mecânicas. 
 
3 OBJETIVO 
O objetivo do presente trabalho é colocar em prática o que foi aprendido 
em teoria sobre o processo de fundição em areia, visando a obtenção de uma 
peça com bom acabamento e minimizando defeitos. 
Além disso, outros conhecimentos adquiridos em outras matérias serão 
colocados em prática, como a realização da metalografia da peça obtida, 
utilizando microscopia óptica, e ensaios de microdureza Vickers para averiguar 
a resistência da peça. 
 
4 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
• Modelo de cano de PVC; 
• Lixas de granulometria (Nº80, 120, 220, 360, 400, 600, 1200); 
• Baquelite; 
• Sucata de liga de alumínio; 
• Serra de corte; 
• Areia; 
• Cadinho; 
• Peneira; 
• Alumina 0,3µ; 
• Balança de precisão Bioscale; 
• Forno de alta temperatura QUIMIS Q-318D24; 
• Reagente químico(1 mL Ácido Fluorídrico com 200 mL deágua). 
• Microscópio óptico Nikon Eclipse LV100; 
 
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5 MÉTODOS, RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Primeiramente ficou decidido iniciarmos a construção da caixa de 
moldagem. Um projeto foi feito em computador para que pudéssemos ter 
noção das dimensões necessárias e assim providenciar as chapas e soldas 
para a confecção da caixa. Após o projeto pronto, a construção da caixa foi 
feita utilizando placas de aço SAE 1020, conforme projeto abaixo: 
 
 
Figura 4 projeto da caixa de areiaFigura 5 simulação da caixa de areia 
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A areia utilizada foi obtida no próprio departamento e é uma areia 
reutilizada, conforme percebido por outros trabalhos similares feitos pouco 
tempo antes. 
O modelo a ser feito para a obtenção do molde baseou-se na 
simplicidade, visto que o tempo para a confecção do mesmo seria curto então 
optamos por um modelo (tubo) feito de PVC. O modelo é responsável por dar a 
forma no local (molde) onde será depositado o alumínio em estado líquido. 
Com o modelo (tubo) feito de PVC, a etapa de moldagem foi iniciada, na 
própria caixa construída para fundição, a qual seria preenchida com a areia 
úmida peneirada. Iniciamos pelo projeto de posicionamento do modelo na caixa 
para obtenção do molde: 
 
 
 
 
E então passamos à execução das tarefas propostas. Primeiramente 
começamos com a compactação de certa quantidade de areia na caixa, onde 
após essa primeira camada o modelo foi posicionado e mais areia foi 
depositada de acordo, sendo compactada continuamente para a obtenção de 
um molde firme. 
Figura 6 simulação do modelo Figura 7 simulação do modelo dentro da caixa 
Figura 8 simulação do modelo dentro da caixa 
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Figura 9 modelo dentro da caixa 
Após finalizada essa etapa, virou-se a caixa para retirar o modelo. Para 
melhor retirada do modelo de sobre o molde, foi aplicado um desmoldante de 
grafite, pois sem o mesmo poderiam haver danos ao molde impresso na areia. 
O alimentador e canal de vazamento foram posicionados na parte superior da 
caixa, e logo após mais areia foi compactada ao redor. Após o molde já bem 
compacto, os modelos foram retirados e a caixa fechada, colocando cada parte 
sobre a outra e mantendo-as presas aos encaixes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Após a caixa fechada com o molde pronto a ser utilizado, então partimos 
para a fase de preparação do fundido utilizando sucatas de liga de alumínio. Os 
lingotes obtidos foram cortados pela serra de fita do DMM, para acomodação 
dos pedaços no cadinho (Fig. 11). Em seguida o cadinho foi colocado dentro do 
forno de alta temperatura (Fig. 12) para fundir o alumínio a 900ºC. O metal em 
estado líquido foi despejado pelo canal de vazamento do molde, onde após 
uma espera de 1 hora para retirada da peça solidificada. Por último foi 
realizada a inspeção visual, onde as rebarbas do material desmoldado foram 
aparadas e a peça final ficou no formato desejado (Fig. 13). 
Figura 10 molde pronto para vazamento 
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Figura 11 alumínio dentro do cadinho 
 
Figura 12 cadinho dentro do Forno QUIMIS Q-318D24. 
 
 
Figura 13 peça final 
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5.1 ANÁLISE METALOGRÁFICA 
 
Com a peça pronta, passamos ao próximo passo do nosso roteiro que é 
a análise metalográfica. Para a obtenção de amostras satisfatórias para 
análise, iniciamos pelo corte de certas áreas da peça; as áreas escolhidas 
foram: pequena fração próxima ao canal de vazamento, pequena fração no 
meio da peça e pequena fração na singularidade (“cotovelo do L”) da peça, 
totalizando assim 3 amostras para análise. As áreas citadas foram cortadas 
com serra e lixadas para nivelamento. 
 
 
Após as peças escolhidas serem devidamente niveladas, partimos para 
o embutimento, onde utilizamos baquelite na Embutidora Fortel Digital 40. Para 
maior rapidez e economia de material, optamos por embutir as 3 peças numa 
mesma área. 
 
Figura 14 serragem das amostras Figura 15 lixamento das amostras 
Figura 16 embutimento das amostras Figura 17 embutidora 
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A partir da amostra pronta, passamos para a fase de lixamento e 
polimento, para obtenção de uma superfície livre de riscos para posterior 
ataque e observação ao microscópio. As lixas utilizadas foram lixas d’água nº 
80, 120, 220, 360, 400, 600, 1200. Para isto, começou-se por lixar a amostra 
em lixas de granulação cada vez menor, mudando de direção (90°) em cada 
mudança de lixa até desaparecerem os traços da lixa anterior. De acordo com 
a dureza da amostra, da pressão do trabalho e da velocidade de lixamento 
surgem deformações plásticas de toda a superfície por amassamento e um 
aumento de temperatura. Estes fatores devem ser evitados ao máximo, pois 
podem dar origem a uma imagem falseada. Inclusões duras se desgastam 
menos; após um certo tempo são arrancadas da superfície e a depressão 
resultante é preenchida com pó ou então exageradamente ampliada 
Terminada a fase de lixamento, passamos ao polimento. O polimento 
consiste na obtenção de uma superfície isenta de risco, do modo a se obter 
uma imagem clara ao microscópio. Para isto, inicia-se por polir a amostra com 
material de granulação cada vez menor. O polimento realizado consistiu no uso 
de materiais abrasivos, como a alumina e pasta de diamante e do pano 
especial de polimento. Por fim, realizou-se o ataque químico na peça, de 
acordo com norma ASTM E407-2011, de forma a revelar as fases; tal ataque 
foi feito com nital (solução de álcool e ácido nítrico) por 15 segundos com 
posterior lavagem da amostra. Por fim, obtemos uma amostra pronta a seguir 
para microscopia óptica. 
Figura 18 amostras embutidas: nº 1: amostra de região próxima ao canal de vazamento, nº2: amostra da singularidade, nº3: 
amostra de região do meio da peça 
24 
 
A análise ao microscópio das 3 peças da amostra resultaram em 
imagens satisfatórias, com microestrutura similar. A primeira imagem, abaixo, 
foi capturada da amostra referente ao meio da peça, aumentada 75x. A 
microestrutura é formada basicamente por dendritos de α-Al (fase clara) e por 
um eutético binário Al-Si entre os ramos dendríticos contendo Si acicular (fase 
escura). 
 
Figura 19 microscopia meio da peça, 75x 
O eutético, do tipo facetado/não-facetado, ocorre por não apresentar 
arranjo ordenado das fases e por elas geralmente exibirem diferentes taxas de 
crescimento. Essa estrutura irregular está relacionada com fatores como a 
grande diferença entre os pontos de fusão entre o Al e o Si, a diferença na 
proporção relativa de tais constituintes (88,5% da fase α-Al e 11,5% de Si) e a 
diferença na entropia de fusão de ambos (1,35 para Al e 7,15 J.mol-1K-1 para 
Si) (Fisher; Kurz, 1980). Em razão da elevada entropia de fusão da fase 
facetada, o Si nucleia e cresce antes que o Al inicie a solidificação no eutético. 
A próxima figura foi capturada da amostra retirada da singularidade, 
aumentada 750x. Pode-se perceber as inclusões de Si em meio à matriz. 
 
25 
 
 
Figura 20 microscopia singularidade, 750x 
 
A figura abaixo refere-se à amostra retirada próxima ao canal de 
alimentação, aumentada em 75x. Observa-se que a região interdendrítica é 
constituída por uma estrutura eutética fibrosa contendo estruturas complexas 
de Si. A formação da morfologia fibrosa é favorecida pela redução da tensão 
superficial do alumínio, o que altera a energia superficial interfacial entre o Al e 
o Si e influencia tanto na nucleação como no crescimento. De acordo com 
Magnim et al. (1991), os modificadores dificultam o crescimento do Si pelo 
mecanismo de maclação, onde átomos de Sr no líquido são absorvidos nos 
entalhes das maclas, reduzindo a taxa de aderência dos átomos de Si nesses 
locais de crescimento, suprimindo assim a formação de plaquetas de Si 
primário. 
 
26 
 
 
Figura 21 microscopia canal de alimentação, 75x 
 
5.2 DUREZA VICKERS 
 
O valor da dureza com a Pirâmide de Diamante de Vickers é a carga 
aplicada (em kgf) dividida pela área da superfície da indentação (em mm2). 
 
Onde: 
F= é a carga em kgf 
d = é a media aritmética das duas diagonais , d1 e d2 em mm 
HV = é a dureza Vickers 
A Pirâmide de Diamante Vickers tem a forma de uma pirâmide quadrada 
com 1360 entre faces. Para calcular o valor da dureza de Pirâmide dediamante 
Vickers, ambas as diagonais da endentação são medidas, e a média destes 
valores é usada na fórmula acima para a determinação do valor HV. 
 Os testes de microdureza foram realizados em todas as 3 amostras 
coletadas, e foram feitas séries de 5 testes para cada amostra. Cada amostra 
27 
 
foi submetida a uma carga de 980 mN por 15 segundos em cada teste. Os 
resultados são expostos a seguir: 
 
 
 
 
 
Figura 22 ensaio de microdureza Vickers Figura 23 ensaio de microdureza Vickers 
Figura 24 resultado ensaio de microdureza Vickers Figura 25 resultados da primeira rodada de testes 
microdureza Vickers 
28 
 
AMOSTRA DUREZA HV L1 L2 
singularidade 71,5 51,12 50,71 
 60,4 54,53 56,26 
 70,9 48,02 54,22 
 62,6 51,68 57,11 
 75,3 47,74 51,45 
média 68,14 
 
canal 30 77,89 79,32 
 52,6 61,69 56,99 
 80,6 46,55 49,34 
 66 53,04 52,94 
 62 53,12 56,22 
média 58,24 
 
meio 37 69,79 71,69 
 58,9 55,87 56,28 
 52,4 58,51 60,38 
 55,1 56,76 59,15 
 43,6 60,44 61,72 
média 49,4 
 
Os resultados obtidos na microdureza expõem fatos já averiguados em 
outros estudos, onde a microdureza diminui desde a superfície até o centro, 
como podemos observar frente à comparação da dureza média da amostra do 
canal com a da amostra do meio da peça. Isso ocorre devido à microestrutura 
superficial ser mais refinada devido à maior extração de calor. É possível ainda 
observar que a resistência mecânica é inversamente proporcional ao tamanho 
de grão, quanto menor o tamanho de grão maior é a resistência mecânica do 
material (CALLISTER, 2008). 
29 
 
Outro fato interessante se dá na singularidade da peça, onde a 
microdureza média apresentou o maior valor das 3 amostras. Devido a um 
aumento na turbulência do fluxo na presença de singularidade, além da perda 
de carga inerente à singularidade, faz com que haja um acúmulo de material 
nessa região, favorecendo o aumento da dureza nessa área em particular. 
 
6 CONCLUSÃO 
 
Com o desenvolvimento do presente trabalho pudemos colocar em 
prática vários conhecimentos teóricos obtidos em sala de aula. A prática se 
mostra parte integral e fundamental do processo de aprendizado, colaborando 
assim para o desenvolvimento do aluno. 
O processo de fundição em areia verde ocorreu como planejado, 
iniciando-se pelo projeto e execução da caixa de areia, moldação, fusão do 
metal e vazamento. Após obtenção da peça, amostras foram retiradas de áreas 
pré-selecionadas para serem embutidas e observadas em microscópio, 
revelando em sua microestrutura a presença de uma liga de Al – Si. Os ensaios 
de microdureza foram realizados, mostrando resultados satisfatórios e já 
previstos, com diminuição da microdureza no centro da peça e aumento da 
microdureza da mesma na presença de singularidade. 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
REFERÊNCIAS 
 
ANANTHARAMAN, T. R.; SURYANARAYAMA, C. Rapidly solidified 
metals – A technological overview. Suíça: Trans Tech, 1987. 
BACKERUD, L.; CHAI, G.; TAMMINEN, J. Solidification 
characteristics of aluminum alloys – Foundry alloys. Suécia: 
AFS/Skanaluminium, 1990. v. 2. 
CALLISTER, William. Ciência e engenharia de materiais: uma 
introdução. LTC, 2008. 
CHADWICK, G. A. Metallography of phase transformations. Londres: 
Butterworth, 1972. 
FISHER, D. J.; KURZ, W. A theory of branching limited growth of 
irregular eutectics. Acta Metallurgica, v. 28, p. 777, 1980. 
GRUGEL, R. N. Secondary and tertiary dendrite arm spacing 
relationships in directionally solidified Al-Si alloys. J. Materials Science, v. 
28, p. 677, 1993. 
KORI, S. A.; MURTY, B. S.; CHAKRABORTY, M. Development of an 
efficient grain refiner for Al–7Si alloy and its modification with strontium. 
Materials Science and Engineering, v. A283, p. 94-104, 2000. 
MAGNIM, P.; MASON, J. T.; TRIVEDI, R. Growth of irregular eutectics 
and the Al-Si system. Acta Metallurgica. Mater., v. 39, n. 4, 1991. 
MASSALSKI, T. B.; OKAMOTO, H.; SUBRAMANIAM, P. R.; 
KACPRZACK, L. Binary alloy phase diagrams. Materials Park, OH: ASM, v. 
1, 1990. 
O ensaio metalográfico no controle da qualidade. Disponível em 
http://www.spectru.com.br/ensaio_metal.pdf. Acesso em 18 de julho de 2016. 
SILVA, Jaques Jonas Santos. Processos de fabricação III. UERJ – Rio 
de Janeiro, 2009.