APOSTILA Introdução à Manufatura Mecânica 2014

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Introdução à Manufatura Mecânica 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 2 
 
ÍNDICE 
 
I- INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO.............................................. 6 
1.1- Classificação dos Materiais................................................................................6 
1.2- Processos de fabricação ................................................................................10 
 
II-PROCESSOS DE FUNDIÇÃO .................................................................................11 
 2.1- Tipos de processos fundição............................................................................ 13 
 2.1.1-Fundição em areia.............................................................................................13 
 2.1.2- Fundição em casca - "SHELL MOLDING"........................................................20 
 2.1.3- Fundição em moldes metálicos....................................................................... 22 
 2.1.3.1- Vazão pela gravidade (coquilla)................................................................... 22 
 2.1.3.2- Vazão sob pressão....................................................................................... 22 
 2.1.3.3- Vazão centrifugada....................................................................................... 23 
 2.1.4- Fundição de Precisão. "Processo da Cera Perdida"........................................ 23 
 
III- PROCESSO DE SINTERIZAÇÃO. A METALURGIA DO PÓ .......................................... 24 
 3.1- O processo de obtenção e seleção do pó.................................................................. 24 
 3.1.1- Atomização........................................................................................................ 25 
 3.1.1.1- Atomização em água...................................................................................... 25 
 3.1.1.2- Atomização em gás........................................................................................ 26 
 3.1.2- Eletrólise......................................................................................................................... 27 
 3.1.3- Outros processos de obtenção de pos ..........................................................................28 
3.2- Compactação dos pós..................................................................................................... 29 
3.2.1- Compactação unidirecional........................................................................................... 31 
3.2.2- Prensagem isostática.................................................................................................... 32 
3.2.3- Processo de compactação por laminação a frio............................................................34 
3.2.4- Extrusão a quente......................................................................................................... 35 
3.3 Sinterização.....................................................................................................................36 
3.4- Aplicações da metalurgia do pó........................................................................................39 
 
IV- PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CERÂMICOS ................................................. 40 
 4.1-Preparação da Matéria-Prima.............................................................................. 40 
 3 
4.2- Preparação da Massa........................................................................................ 41 
4.3- Formação das Peças......................................................................................... 42 
4.4- Esmaltação e Decoração.................................................................................. 42 
4.5- Tipos de cerâmica............................................................................................. 43 
 
V- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE MATERIAIS PLÁSTICOS ............................ 45 
5.1- Processos de fabricação de plásticos................................................................46 
5.1.1- Extrusão......................................................................................................... 46 
5.1.2- Moldagem por Injeção.................................................................................... 48 
5.1.3- Moldagem de Espuma Estrutural.................................................................. 49 
5.1.4- Moldagem por Sopro.................................................................................... ..49 
5.1.5- Termoconformação........................................................................................ 50 
 
VI- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE MATERIAIS COMPOSTOS.........................52 
6.1-Componentes constituintes de um material composto................................. .....52 
6.2- Processamento de Plásticos Reforçados......................................................... 53 
6.3- Processamento de Compósitos com Matriz Metálica...................................... .53 
6.4- Processamento de Compósitos com Matriz Cerâmica..................................... 54 
 
VI- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO POR CONFORMAÇÃO PLÁSTICA.................. 55 
6.1 Forjamento..........................................................................................................55 
6.1.1. Forjamento livre.............................................................................................. 56 
6.1.1.1- Recalque...................................................................................................... 57 
6.1.2. Forjamento em matriz.................................................................................... .57 
6.2- Estampagem..................................................................................................... 59 
6.2.1-Estampagem chapas metálicas...................................................................... 60 
6.2.1.1- Estampagem profunda................................................................................ 61 
6.3- Extrusão............................................................................................................ 62 
6.4. Trefilação........................................................................................................... 64 
6.4.1- Trefilação em fieira......................................................................................... 65 
6.4.2- Trefilação por laminação................................................................................ 65 
6.5. Laminação..........................................................................................................66 
6.5.1-. Laminação de perfis a quente....................................................................... 66 
6.5.2- Laminação de tubos....................................................................................... 67 
6.5.3.. Laminação a frio de chapas.......................................................................... .67 
 4 
6.5.4- Laminação de roscas.................................................................................... 68 
6.5.5- Laminação sobre compressão (Rolagem)................................................... .68 
6.5.6- Laminação a frio de engrenamentos............................................................. 69 
6.5.7- Tixioconformação......................................................................................... .69 
 
VII- PROCESOS DE JUNÇÃO E SOLDAGEM............................................................. 71 
7.1- Junção por conformação. Dobras................................................................... .71 
7.2- Junções por processo de rebitagem................................................................ 72 
7.3- Junçãopor Soldagem..................................................................................... .72 
7.3.1- Soldagem por pressão.................................................................................. 73 
7.3.1.1- Soldagem sob pressão resistiva................................................................ 74 
7.3.1.2- Solda a ponto............................................................................................ .74 
7.3.2- Processos de soldagem por fusão ............................................................... 75 
7.3.2.1- Processo de Eletrodo Revestido .............................................................. .75 
7.3.2.2- O processo TIG.......................................................................................... 76 
7.3.2.3- O processo de soldagem por Arame Tubular........................................... .76 
7.3.2.4- Soldagem por arco submerso.................................................................... 77 
7.3.2.4- Processo MIG e MAG................................................................................ 79 
7.3.2.6- Processo de soldagem eletroescória ........................................................ 80 
7.3.2.7- Processo de soldagem oxi-combustível..................................................... 81 
7.3.2.8- Processo Plasma........................................................................................ 82 
7.3.2.9- Processo de Soldagem por Feixe de Elétrons........................................... 84 
7.3.2.10-. Soldagem a Laser................................................................................... 85 
 
VIII- PROCESSOS DE USINAGEM CONVENCIONAL................................................ 89 
8.1- Torneamento.................................................................................................... 91 
8.1.2- Movimentos principais do torno..................................................................... 91 
8.1.3- Operações .................................................................................................... 91 
8.1.4- Formas de instalação ................................................................................. . 93 
8.1.5- Dados de corte........................................................................................... .. 94 
8.1.6- Ferramentas.................................................................................................. 94 
8.2- Furação............................................................................................................ 94 
8.2.1- Movimentos principais................................................................................. . 94 
8.2.2.- Operações ................................................................................................ .. 95 
8.2.3- Dados de corte.............................................................................................. 96 
8.2.4- Locação de furos.......................................................................................... .96 
8.3- Fresamento...................................................................................................... 97 
 5 
8.3.1- Partes principais da fresadora horizontal....................................................... .97 
8.3.2- Movimentos principais.................................................................................. ..97 
8.3.3- Dados de corte............................................................................................... 98 
8.3.4- Ferramentas.................................................................................................. .98 
8.4- Brochamento..................................................................................................... 99 
8.4.1- Movimentos principais...................................................................................100 
8.5- Retífica.............................................................................................................100 
8.5.1- Retifica cilíndrica entre pontos......................................................................100 
8.5.1.1- Movimentos principais................................................................................100 
8.5.2 Retifica interna................................................................................................101 
8.5..2.1- Movimentos principais...............................................................................101 
8.5.3- Retifica interna planetária..............................................................................101 
8.5.4- Retifica plana.................................................................................................101 
8.5.4.1- Movimentos principais................................................................................101 
 
IX- PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS DE FABRICAÇÃO...................................102 
9.1- Usinagem Química.......................................................................................... 104 
9.2- Usinagem eletroquímica.................................................................................. 105 
9.3- Retifica eletroquímica...................................................................................... 106 
9.4- Eletroerosão..................................................................................................... 107 
9.4.1.1- Tipos de Eletrodos..................................................................................... 112 
9.4.2- Eletroerosão à fio.......................................................................................... 113 
9.4.2.1- Eletrodo...................................................................................................... 114 
9.5- Retificação por descarga eletroquímica .......................................................... 115 
9.6- Retifica ultrasonica por impacto....................................................................... 116 
9.8- Usinagem por laser.......................................................................................... 117 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................120 
 6 
CAPÍTULO I 
I- INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
 Os processos de fabricação estão relacionados com os materiais, existindo 
processos para materiais específicos. Materiais mais comumente encontrados em 
nosso dia a dia, aplicados na fabricação de algum produto: 
 
 Madeira; Alumínio; 
 Cimento; Plásticos; 
 Cerâmica; Aço; 
 Vidro; Cobre; 
 Borracha; Papel. 
 
1.1. Classificação dos Materiais 
 
 
 
 Materiais Metálicos. 
 Os metais são o mais importante grupo de materiais de fabricação, possuem 
uma estrutura cristalina na qual os átomos se dispõem de um modo ordenado, são 
geralmente bons condutores térmicos e elétricos, resistentes e dúcteis na temperatura 
ambiente e muitos mantêm suas propriedades a temperaturas elevadas. Dentro destes 
materiais podemos ter o ferro, alumínio, cobre, vanádio, titânio, etc. embora na pratica 
 7 
é mais comum usar combinações ou ligas desses metais ou com outros materiais não 
metálicos como o carbono para formar o aço. 
 A característica principal dos materiais metálicos e a organização de seus 
átomos em uma estrutura denominada estrutura cristalina ou reticulo cristalino como 
podemos ver na figura. Esse fato da estrutura será importante em processos como 
fundição, tratamentos térmicos, processos de conformação de metais, etc. 
 
Estrutura cristalina 
 
 
 Metais Ferrosos: Aços e Ferros fundidos. 
Nas ligas de ferro em função do conteúdo do elemento Carbono se classificam 
em aços (para aquelas ligas entre 0,008 e 2% de C) e ferros fundidos para as ligasde mais do 2% de C. 
 Metais Não-ferrosos: Alumínio, Cobre, Zinco, Estanho, Níquel, entre outros. 
 
Aços ao Carbono 
 Aços-carbono quantidades limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês, 
Cobre, Enxofre e Fósforo. A quantidade de Carbono presente no Aço define a sua 
classificação: 
 -baixo carbono possuem no máximo 0,30% de Carbono; 
 -médio carbono possuem de 0,30 a 0,60%; 
 -alto carbono possuem de 0,60 a 1,00%. 
 8 
 Aqui é importante conhecer isto porque a dureza e a resistência mecânica 
aumentam com o aumento do conteúdo de carbono, por tanto nos processos de 
fabricação por conformação de metais que se precisa de material dúctil é mais fácil 
deformar com materiais de menor conteúdo de carbono. Para o processo de usinagem 
um conteúdo médio de carbono seria bom e também o aumento do conteúdo de 
carbono dificulta o processo de soldagem. 
 Os elementos de ligas que melhoram grandemente as propriedades mecânicas 
dos aços pioram a execução de alguns processos de fabricação e outros melhoram. 
Por exemplo os processos de usinagem por corte são prejudicados pelo incremento de 
cromo, vanádio, níquel, mas, o incremento de fósforo, enxofre ou chumbo melhora a 
usinabilidade. 
 
Aços baixo carbono 
 Os aços de baixo carbono tem baixa resistência e dureza, altas tenacidade e 
ductilidade, são bastante usináveis e soldáveis e baixo custo de produção. Se utilizam 
em chapas automobilísticas, perfis estruturais e chapas utilizadas na fabricação de 
tubos, construção civil, etc 
 
 
Aços médio carbono 
 Possuem maior resistência e dureza menor tenacidade e ductilidade do que os 
aços baixo carbono. São utilizados em rodas e equipamentos ferroviários, 
engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevadas 
resistências mecânica e ao desgaste e tenacidade. 
 
Aços alto carbono 
 São os de maiores resistência e dureza, porém de menor ductilidade entre os aços 
carbono. São quase sempre utilizados na condição temperada e revenimento, 
 9 
possuindo boas características de manutenção de um bom fio de corte. Tem grande 
aplicação em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas. 
 
Aços liga 
Adição de elementos de liga, como 
-tungstênio, molibdênio, 
-vanádio, manganês 
-cromo, níquel 
 O aço liga pode adquirir tanta dureza que pode cortar outro aço mais mole como 
no processo de usinagem 
 
 
 
Ferros Fundidos 
A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício 
(entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga. Os cinco 
tipos de ferros fundidos comercialmente existentes são cinzento, maleável, dúctil, 
grafítico compacto branco 
 
Metais não ferrosos 
 Os metais não ferrosos como alumínio, cobre também são muito importantes na 
indústria geral. Os processos para fabricar peças destes materiais estão em função das 
características de trabalho das peças a fabricar, sendo uns processos parecidos aos 
que utilizamos em aço e outros não. 
 
Materiais não metálicos. Polímeros. 
 Em dependência do tipo de material existem determinados processos de 
fabricação, assim temos os polímeros termoplásticos (derretem com o calor) que 
podem ser reutilizados, por exemplo se utiliza o processo de injeção de plástico e os 
 10 
polímeros denominados termo-fixos ou termo-estaveis, que não amolecem com o calor 
se utilizam processos de fabricação do tipo compressão 
 
Materiais Compostos. 
Um material composto é formado pela união de dois materiais de naturezas 
diferentes, resultando em um material de performance superior àquela de seus 
componentes tomados separadamente. O material resultante é um arranjo de fibras, 
contínuas ou não, de um material resistente (reforço) que são impregnados em uma 
matriz de resistência mecânica inferior as fibras. Por tanto existem processos de 
fabricação específicos para obter peças destes materiais 
 
Materiais Cerâmicos 
Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos 
geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas. Também os processos 
de fabricação dos materiais cerâmicos são específicos, normalmente a matéria prima e 
escolhida (peneirada e classificada), misturada em doses adequadas e submetida a 
tratamento térmico a alta temperatura. O tratamento térmico é quem da as 
propriedades mecânicas do produto. 
 
1.3- Processos de fabricação 
Além dos processos de fabricação de peças de determinados materiais 
específicos como plásticos, cerâmicos, compostos, etc, existem determinados 
processos de fabricação denominados como fundição, conformação plástica, 
sinterização soldagem e usinagem e outros processos de usinagem modernos 
denominados “Não convencionais”, como usinagem química, eletroerosão, usinagem 
a laser, etc. Os quais são apresentados a continuação: 
 
 
 11 
II-PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
Fundição é o processo para obter-se objetos vazando metal fundido em um molde 
preparado com o formato da peça, deixando-se o material solidificar por resfriamento. A 
fundição é uma das indústrias mais antigas data de aproximadamente 4.000 AC, Os 
processos de fabricação de peças utilizando a solidificação de metais em moldes com 
forma requerida vem sendo aplicada há milênios pelo homem. Como exemplos 
históricos podem ser citadas 
--As ferramentas e peças ornamentais fundidas há cerca de 4000 anos pelos 
egípcios, 
--As moedas e obra de arte chinesa de 3000 anos atrás 
--As esculturas gregas de grandes dimensões fundidas há 2500 anos. 
Naturalmente esses processos foram desenvolvidos empiricamente através de 
tentativa e erro, e esse tipo de desenvolvimento no campo da fundição, persistiu de um 
modo geral, até bem pouco tempo. No entanto a crescente utilização de processos de 
fundição na produção de peças de maior precisão e em maiores quantidades e, 
sobretudo o emprego cada vez maior da automação nesses processos, tem exigido o 
desenvolvimento de métodos de análise mais elaborados, que levem a um 
equacionamento e a um controle mais preciso dos mesmos 
 
Importância da fundição 
--Praticamente todo metal é inicialmente fundido 
--O lingote para laminação ou forjamento, é inicialmente fundido em uma lingoteira. 
--As peças fundidas são muito mais baratas que as peças forjadas ou conjuntos obtidos 
por solda, desde que a produção passe de certo limite mínimo, que compense o 
investimento no modelo necessário para a execução do molde para fundição 
-- O metal líquido possui a capacidade de escoar em seções finas, 
--As peças fundidas são obtidas já na sua forma final ou próximo dela, economizando 
tempo e material 
--As peças fundidas, adequadamente projetadas, possuem propriedades mecânicas 
homogêneas. 
 
A solidificação de metais envolvida nos processos de fundição pode ser definida 
como um processo de extração de calor em regime transiente, com mudança de fase, 
no qual uma certa quantidade de energia térmica deve ser transferida, através do 
molde, da fase líquida para o meio ambiente para possibilitar a nucleação e 
 12 
crescimento da fase sólida. A eficiência da extração de calor durante o processo 
depende basicamente das propriedades térmicas do metal, das características do 
molde (material, geometria e espessura de parede), das condições da interface metal 
molde (contato térmico) e das características do meio que vai absorver calor (água, ar, 
etc). 
A estrutura que se forma imediatamente após a solidificação determina as 
propriedades do produto final, e mesmo que determinados defeitos desapareçam 
macroscopicamente com o processode conformação, geralmente a maioria deles é 
conduzida até o produto acabado. As características mecânicas desses produtos 
dependem do 
tamanho de grão, 
espaçamentos dendríticos, 
espaçamentos lamelares ou fibrosos, 
das heterogeneidades de composição química, 
do tamanho, forma e distribuição das inclusões, 
das porosidades formadas etc. 
 
Todos esses aspectos da microestrutura dependem fortemente das condições 
de solidificação, desde o início do processo com o metal no estado líquido 
 
O molde, por sua vez, além de conferir forma da peça, atuará como absorvedor 
de calor responsável pela extração de calor do metal, garantindo a transformação do 
líquido em sólido. Dependendo da capacidade de absorção de calor pelo molde, o 
processo desenvolver-se-á com maior ou menor rapidez com influência direta nas 
taxas de resfriamento da peça. O material líquido, ao ser vazado, entra em contato com 
as paredes internas do molde e nessa fronteira metal/molde haverá uma resistência 
térmica de contato. Essa resistência é decorrente de vários fatores, tais como: 
A afinidade físico química entre material do molde e material a ser solidificado 
A rugosidade interna do molde conferida pela usinagem de acabamento gera 
uma micro-geometria superficial que propicia o surgimento de poucos pontos 
de contato 
A utilização de lubrificantes para facilitar a desmoldagem provoca a formação de 
uma película de separação entre material e molde reação entre óxido de ferro, 
no ferro líquido, e a sílica da areia de moldagem é a principal causa da 
aderência de areia à superfície das peças fundidas (sinterização) 
 13 
 
2.1 Tipos de processos fundição 
Em areia, 
Moldes metálicos 
Em Casca 
De precisão 
 
2.1.1-Fundição em areia 13. 
Até hoje é dos mais usados. Este processo é o mais adequado para o ferro e o 
aço que têm altas temperaturas de fusão, podendo também ser usado, para o alumínio, 
latão, bronze e magnésio. 
 
Etapas do procedimento de fundição em areia 
1- Obter o modelo da peça 
2- Preparação do molde 
3- Preparação dos machos 
4- Montagem da caixa 
5- Vazamento do metal 
6- Desmoldagem da peça 
7- Corte de canais 
8- Rebarbação da peça 
 
Modelo 
Um modelo é uma “cópia” da peça feita de madeira, metal ou outro material 
adequado (plásticos, resina epóxi, cera, gesso, etc.) ao redor do qual é compactado o 
material de moldagem, dando forma à cavidade do molde que receberá o material 
fundido. O modelo é feito de acordo com o desenho da peça a ser fundida, com as 
seguintes modificações: 
--Aumento nas dimensões para compensar a contração do metal 
--Aumento nas dimensões, de forma a deixar o sobremetal 
--Inclinação nas paredes verticais, chamada de ângulo de saída, 
--Quando a peça contiver furos, criar saliências, chamadas marcações de machos, 
 
Classificação dos Modelos: 
 1)- Modelo Solto Monobloco 
 14 
É o tipo mais simples. Geralmente apresenta uma superfície plana que servirá 
de apoio na moldagem. 
 
2) Modelo Solto Bipartido 
É feito em duas partes que podem ser ou não iguais. 
--A superfície que as separa será a linha de divisão do molde. O alinhamento 
entre as duas partes do modelo é obtido através de encaixe por cavilhas. 
--Sempre que possível a superfície de separação entre as duas partes do 
modelo deverá ser plana, de forma a permitir sua colocação sobre uma placa, para 
facilitar a moldagem 
. 
 
Modelo Solto Múltiplo 
Este tipo é usado para peças mais complexas onde, para que o modelo seja 
retirado do molde sem arrastar a areia, há necessidade de sua divisão em três ou mais 
partes exigindo, portanto, caixas de moldagem com mais de duas partes. 
 
Modelo em placa 
Neste caso o modelo é fixado à uma placa, visando, uma maior precisão na 
moldagem, já que as placas apresentam geralmente pinos ou furos que servem como 
guias para fixação nas respectivas caixas de moldagem. Este tipo de modelo permite a 
utilização de máquinas de moldar, o que resulta em um grande aumento na velocidade 
de obtenção dos moldes. 
 15 
 
 
Material para construção dos modelos 
A decisão sobre o material que se deve utilizar no modelo depende de vários 
fatores, tais como: 
1- Quantidade de peças a serem fundidas 
2- Precisão dimensional necessária e acabamento superficial desejado 
3- Tamanho e formato do fundido 
 
 COMPARAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE MATERIAIS PARA 
MODELOS 
 Características 
 Materiais para Modelo 
Madeira Alumínio Aço Plástico 
Usinabilidade E B R B 
Resistência ao 
Desgaste P B E R 
Resistência 
Mecânica R B E R 
Peso (a) E B P B 
Possibilidade de 
Reparos E P B R 
 Resistência à 
Corrosão (b) E E P E 
 Resistência ao 
Inchamento (b) P E E E 
 
 
Contração de Solidificação 
 16 
Todo metal ou liga fundido ao solidificar-se sofre contração, esta contração pode ser 
dividida em duas: 
• quando o material resfria-se ainda no estado líquido (contração líquida). 
• resfriamento do material já no estado sólido (contração sólida). 
Para compensar a líquida devem ser previstos massalotes e para compensar a 
contração sólida o modelo deverá ter suas dimensões aumentadas, em relação às da 
peça que se quer obter. 
 
• MATERIAL • CONTRAÇÃO 
• Aços • 1,5 a 2,0% 
• Ferro fundido 
cinzento 
• 0,8% 
• Ferro fundido dúctil • 0,8 a 1,0% 
• Alumínio 355 e 356 • 1,5% 
• Cobre-Cromo • 2,0% 
• Bronze ao Estanho • 1,0% 
• Bronze ao Silício • 1,0% 
• Bronze ao Manganês • 1,5% 
• Bronze Alumínio • 1,5% 
 
Ângulos de Saída 
Ângulo de saída é a tolerância que se dá às paredes laterais do modelo para 
poder extraí-lo do molde sem arrastar areia. Numericamente o ângulo poderá variar 
entre 0,5º e 2º e, em alguns casos, como em marcações de machos, poderá chegar a 
5º. 
 
Machos 
A função básica de um macho é ocupar espaços no molde, não permitindo a 
entrada do metal, dando origem assim a furos e outras partes ocas da peça. Os 
machos são feitos de areias endurecidas e podem ser reforçados com estruturas de 
arame, quando necessário. Eles devem, também, permitir a contração das peças 
quando do resfriamento do metal e não devem apresentar dificuldades para serem 
removidos da peça pronta. 
 17 
 
Molde montado com macho 
 
Composição das Areias de Moldagem 
As areias de sílica são as mais utilizadas 
Dois tipos: 
 
As ligadas naturalmente 
São compostas basicamente de sílica, argila e água. A sílica (SiO2) tem grãos 
arredondados de vários tamanhos. Para uma boa porosidade a sílica deve ter grãos 
uniformes e não muito finos. A proporção de sílica varia de 80 a 95% nas areias de 
moldagem e seu ponto de fusão é de 1.650ºC. 
As argilas são silicatos de alumina que funcionam como aglutinante, formando ao 
umedecer-se, uma massa plástica que liga os grãos de sílica. 
 
As sintéticas 
As areias sintéticas são preparadas à base de areia sílica e um aglomerante 
mineral, a bentonita. A bentonita é um mineral que se encontra sob forma de um pó 
finíssimo, que umedecido forma uma massa muito compacta. A quantidade de 
bentonita para preparação da areia é muito menor que de argila (1 a 5%), o que torna a 
permeabilidade da areia muito maior. 
 
 
 
 18 
Sistema de Alimentação 
A função de um sistema de alimentação é a de permitir o enchimento completo 
da cavidade do molde, prevenindo a ocorrência de defeitos tais como: 
---inclusão de areia ou escória e falhas interna na peça 
---O sistema de alimentação deve ser projetado de maneira que a solidificação do 
metal se processe do ponto mais distanteda alimentação para o ponto mais próximo. 
 
 
Elementos básicos do sistema de alimentação 
Bacia de vazamento 
Tem a função de permitir o vazamento do metal líquido da panela sem que haja 
derramamento. Por este motivo possui uma seção maior. Além disso ela ficará sempre 
cheia, permitindo que ocorra uma separação entre a escória e o metal, por diferença da 
densidade. 
 
Canal de descida 
Além de permitir a passagem do metal líquido, ele procura diminuir a turbulência do 
metal durante a descida, daí seu formato cônico. Ele deve ter altura suficiente para que 
todo o molde seja preenchido com o metal fundido 
 
Canal de distribuição 
Tem a função de distribuir o metal pelos vários canais de ataque, possui um 
prolongamento após o último canal de ataque que serve para conter o primeiro metal 
líquido que entra no molde e que carrega consigo sujeira e areia. Assim esse metal não 
atinge nenhum canal de ataque e não irá estragar a peça com inclusões. 
 
 
 19 
Canais de ataque 
A sua correta distribuição por vários pontos da peça é que garantirá um 
gradiente favorável de temperatura evitando distorções por diferenças de temperatura 
nos diversos pontos. 
 
Massalotes 
O massalote é colocado no sistema de alimentação para conter o “rexupe” (vazio 
interno), que de outra forma estaria localizado na peça, pela contração do metal liquido 
 
Localização da Entrada do Canal de Alimentação no Molde 
À princípio o metal poderá encher o molde entrando por três posições diferentes: 
 Por cima 
 Por baixo 
 Na altura da divisão das caixas 
Cada uma delas tem suas vantagens e desvantagens, como comentado a seguir. 
 
 Alimentação por cima 
 Há a formação de um gradiente favorável de temperatura, porém o jato de metal 
tende a erodir o fundo do molde. 
 
Alimentação por baixo 
Não causa problemas de erosão sendo mais difícil de ser cavado o canal no 
molde e o gradiente de temperatura é desfavorável, favorecendo a formação de 
"rexupe" na peça. 
 
 
 20 
Alimentação na divisão das caixas 
Maior facilidade para a abertura do canal, entretanto é preciso cuidado para não 
dirigir o jato de metal contra paredes do molde ou dos machos. 
 
 
 
Desmoldagem 
• Normalmente usam-se máquinas de desmoldar, que consistem de uma grelha 
vibratória aonde o molde é colocado, não sendo obrigatório o resfriamento até a 
temperatura ambiente. 
• Com a vibração a areia solta-se da peça e cai, através da grelha, sobre uma 
esteira rolante, que a conduz para ser preparada para novo uso. 
 
2.1.2- Fundição em casca - "SHELL MOLDING" 
Este método de moldagem é feito usando-se um molde de paredes delgadas. 
Este é uma espécie de envoltório (casca), feito de uma mistura composta de areia de 
quartzo de granulometria fina aglomerada com resina fenólica ou furânica. A mistura 
tem a propriedade de sinterizar-se formando uma casca permeável, ao entrar em 
contato com a superfície do modelo metálico aquecido a cerca de 200 graus C. 
 
Preparação do Molde 
Seqüência esquemática da elaboração de um molde tipo casca: 
• 1- No recipiente da máquina carrega-se a mistura de moldagem. 
• 2- A placa de modelar metálica, devidamente aquecida até uma temperatura de 
150º a 230º C é presa sobre o recipiente da máquina. 
• 3- O recipiente gira de 180ºC, com a mistura de moldagem ficando sobre o 
modelo metálico aquecido. Permanece nesta posição durante 15 a 20 segundos. 
Durante este período de tempo forma-se na superfície do modelo uma casca de 6 a 10 
mm de espessura 
 21 
. 4- O recipiente gira novamente voltando a sua posição anterior. A casca 
permanece aderida ao modelo e o excesso de mistura de moldagem volta para o fundo 
do recipiente. 
 
 1 2 3 4 
 
5- A placa de modelar com a casca formada, é retirada do recipiente e colocada 
no forno de cocção, onde é mantida durante 30 a 40 segundos a uma temperatura 
entre 250º a 300ºC. 
6- Os moldes são obtidos através da colagem ou colocação de presilhas, que 
unem suas duas partes. 
 
5 6 
Vantagens e aplicação do processo 
Podem-se obter peças de ferro fundido, aço e metais não ferrosos com pesos 
desde dezenas de gramas até aproximadamente 200 Kg. 
-- Precisão do processo, que varia de 0,2 a 0,5 mm, 
--Excelente acabamento superficial, 
--Superfície da peça moldada limpa que não necessita limpeza. 
--Peças fundidas de paredes delgadas e com muitos detalhes, também são Facilmente 
obtidas por este processo. 
 --Os moldes podem ser preparados com antecedência e estocados por longo tempo. 
--Trata-se de uma tecnologia simples e fácil de mecanizar e automatizar, daí sua 
crescente aplicação. 
 
 22 
2.1.3- Fundição em moldes metálicos: 
Três processos de fabricação em moldes metálicos: 
-- Vazão pela gravidade 
--Vazão sob pressão 
-- Vazão centrifugada 
 
2.1.3.1- Vazão pela gravidade (coquilla) 
 Os moldes são geralmente fabricados de ferro fundido cinzento ou de aço 
fundido e podem ser usados tanto para ligas de metais ferrosas e não ferrosas. Os 
gases se eliminam com pequenos canais de ventilação. A velocidade de esfriamento 
pode-se controlar mediante tintas especiais boas condutora ou não segundo se precise 
nessa parte do molde. Para evitar defeitos e rexupes o molde deve ser aquecido a uma 
temperatura que será em função da espessura da peça a ser fundida. 
 
Vantagens 
1- Maiores propriedades mecânicas por atingir estruturas de grão fino 
2- Maior exatidão dimensional e acabamento 
3- Menor excesso para a usinagem 
4- Melhor condições de higiene 
5- Maior produtividade 
 
2.1.3.2- Vazão sob pressão 
 Se introduze o metal liquido dentro do molde a uma pressão de 20 a 100 Kg/cm2 
(200 a 1000 MPa), requerendo o uso de maquinas especiais. É usado para a fundição 
de grandes produções de peças de metais não ferrosos como alumínio, bronze, zinco, 
etc. em peças de paredes delgadas. 
 
Vantagens: 
1- Altíssima produtividade 
2- Grande limpeza 
3- Altíssima exatidão 
4- Altas propriedades mecânicas pela alta densidade e estrutura fina do grão 
 
 
 
 23 
2.1.3.3- Vazão centrifugada 
 A vazão é feita em um molde giratório de tal forma que na vazão, solidificação e 
esfriamento se realiza sob a ação da força centrifuga. Se utiliza principalmente para a 
fabricação de peças de revolução como tubos, canos de aqueduto, buchas, etc. 
 
2.1.4- Fundição de Precisão. "Processo da Cera Perdida" 
É um processo de moldagem que utiliza um molde produzido por um modelo de 
cera, o qual é queimado, antes do vazamento, produzindo a cavidade do molde. O 
primeiro passo para obtenção da peça fundida consiste em fazer-se o seu modelo em 
cera. Para isto injeta-se cera líquida em uma matriz de madeira ou metálica e espera-
se até que a mesma endureça por resfriamento. Uma vez obtido o modelo, coloca-se o 
mesmo dentro de um recipiente metálico que é preenchido por uma pasta refratária 
especial para a confecção deste tipo de molde. O molde é levado ao forno, onde a 
pasta endurece ao mesmo tempo em que a cera derrete e evapora-se deixando livre o 
oco do molde para o vazamento do metal. 
Este molde é usado uma única vez, visto que, para retirada da peça pronta é 
preciso quebrá-lo. Ideal para peças pequenas (até 5 Kg) e complexas que exijam ótimo 
acabamento e precisão dimensional. Consegue-se uma produção elevada com um 
mínimo de investimento em equipamento e ferramental. 
 
 
Exemplo de processo de fundição de escultura a cera perdida 
 
 24 
CAPITULO III 
 
 
III- PROCESSO DE SINTERIZAÇÃO. A METALURGIA DO PÓ 
 
Como pode-seobservar na Figura para iniciar o processo de sinterização se precisa 
primeiramente de obter os pos, posteriormente esses pos são misturados, são compactados 
em um molde determinado e colocada as peças em um forno para sinterização. Apos a 
sinterização e em dependência do tipo de peça passa por um determinado processo 
complementar como Usinagem, calibragem, etc. 
 
Processo de sinterização 
 
3.1- O processo de obtenção e seleção do pó 
O tamanho, a forma e a distribuição dos grãos são características importantes na 
produção de peças sinterizadas e variam conforme o método de obtenção do pó. Esse pó pode 
ser produzido de várias formas e com diferentes características. Os dois mais importantes 
processos conhecidos são a atomização e eletrólise. 
 
Diferentes tipos de pós utilizados em metalurgia do pó. 
 
 25 
3.1.1-ATOMIZAÇÃO: 
Atomização é o processo usado para produzir maior tonelagem de pós de metal para 
fins comerciais. Esse processo de atomização permite a fabricação de pós de 
praticamente qualquer metal ou liga metálica, desde metais e ligas como cobre e latão, 
ferro e alumínio até ligas mais sofisticadas como aços inoxidáveis, aços para 
ferramentas, super ligas etc. A utilização de pós atomizados, tem possibilitado a 
fabricação de peças sinterizadas com propriedades comparáveis às obtidas pelos 
processos metalúrgicos convencionais. 
O processo consiste em pulverizar um liquido metálico em partículas finas, 
geralmente inferior a 150 micros. Essa pulverização é feita forçando-se a passagem de 
uma corrente metálica líquida que é desintegrada por jato de água, ar ou gás. O metal 
solidifica imediatamente pela ação combinada do jato e do resfriamento natural 
causado pela expansão do metal ao deixar o orifício. Mediante um sistema de sucção, 
o pó é recolhido numa câmara. Dependendo do meio utilizado para desintegrar a 
corrente de metal líquido, o processo de atomização pode ser dividido em: 
 Atomização em água 
 Atomização em gás 
O equipamento essencial em qualquer dos casos consiste nos seguintes 
componentes: forno de fusão, panela para conter o metal líquido, bocal ou válvula de 
vazamento, câmara de atomização e secador do pó. 
 
3.1.1.1- Atomização em água: 
Esse processo é limitado a metais e ligas que, pela ação da água, não se 
oxidem excessivamente ou quando os óxidos formados durante a atomização podem 
ser facilmente reduzidos posteriormente. As pressões empregadas na água variam 
normalmente de 35x10 a 210x10 pa, associados a uma velocidade da água de 40 a 
150 m/seg. 
O metal líquido é levado a uma panela que atua como reservatório de modo a 
suprir um fluxo uniforme, contínuo e controlado de metal à válvula de vazamento, 
localizada na parte inferior da panela. Esta válvula pode apresentar vários formatos, 
controla a forma e o tamanho da corrente de metal líquido. Essa corrente é atingida 
pelo meio desintegrador através de um sistema de válvulas de atomização e é 
 26 
desintegrada, formando-se diminutas gotas de metal, as quais se resfriam rapidamente, 
solidificando e depositando-se no fundo da câmara de atomização. Essa câmara pode 
eventualmente ser protegida com um gás inerte, o que reduz ou impede a oxidação do 
pó. (Ver Figura) 
 
 
Atomização em água 
 
3.1.2- Atomização em gás : 
Esse processo usa como elemento desintegrador uma substância gasosa, 
como ar, argônio, hélio, etc. No caso de emprego de argônio e hélio, é preciso 
considerar que o custo e o consumo desse gás é elevado, de modo que tem sido 
desenvolvidos sistemas de circulação do mesmo. O processo de atomização a gás 
com duas configurações possíveis. Velocidades típicas de gás variam de 1 a 14 
m3/min, a pressões de gás de 350 a 8400 kpa. As velocidades do gás dependem da 
forma de bocal de atomização e pode variar de 20m/seg. a velocidades supersônicas. 
O diferencial de temperatura entre o ponto de fusão do metal e a temperatura 
na qual o metal é atomizado é geralmente de 75º a 150º. Os pós obtidos por 
atomização a gás apresentam características microestruturais que variam de estruturas 
amorfa e cristalina fina e dendrítica. O mesmo se aplica aos pós obtidos por 
atomização água. A atomização a gás é aplicada principalmente para a produção de 
pós de ligas comuns e especiais, como por exemplo, aços inoxidáveis, aços de baixo 
teor em ligas, aços para ferramenta, ligas de cobre, estanho, alumínio, ligas de níquel, 
etc.. 
 
 27 
 
 
Atomização a gás 
 
3.1.2- Eletrólise: 
Uma definição de eletrólise é “Uma reação não espontânea que produz a 
decomposição de uma substancia, em uma solução aquosa ou fundida, por meio de 
corrente elétrica”. A fabricação de pós metálicos a partir da eletrolise é outro processo 
comumente utilizado para a produção de pós de cobre, onde utiliza-se como eletrólito 
sulfato de cobre; o catodo é de chumbo e o anodo é de cobre. A célula eletrolítica 
opera com corrente de 500 a 1000 A/m Obtém-se um depósito friável, que é removido 
por escovamento. Em seguida, é lavado, filtrado e submetido ao recozimento, entre 
480º e 760ºc, em forma de esteira, sob atmosfera de gás isotérmico. Finalmente é 
moído e peneirado. Resulta um pó muito puro, geralmente acima de 99,5% de pureza, 
com densidade aparente 1,0 e 4,0 g/cm e forma dendrítica de partícula. 
Esse pó pode ser empregado na produção de mancais auto-lubrificantes e peças 
estruturais nas indústrias elétrica e eletrônica, devido suas altas condutibilidade térmica e 
elétrica. O processo eletrolítico apesar de suas restrições econômicas, permite a obtenção de 
pós de grande pureza e excelentes características de compactação. O tamanho de partículas 
de pós, podem ser controlados no processo eletrolítico, mediante alterações na densidade da 
corrente, da composição, temperatura e circulação do eletrólito a das dimensões e disposição 
dos eletrodos. O metal, na forma sólida é colocado num tanque e dissolvido numa solução 
eletrolítica, na qual passa uma corrente elétrica. Após recolhida dos tanques de eletrólise, a 
massa de pó, sob a forma de uma lama, é neutralizada, secada, reduzida e classificada por 
peneiramento. 
 
 28 
 
 
Tanque de eletrólise 
 
“Os pós de bronze produzidos pela Metalpó são obtidos através de fusão e atomização 
de ligas Cobre-Estanho. Desta maneira nestes pós, cada partícula já possui a composição final 
da liga ao contrário das misturas de pó de cobre e estanho, onde a liga é formada durante a 
sinterização”. 
 
 
 
Pó e peças de Bronze 
 
3.1.3- Outros processos de obtenção de pos 
 
Processos mecânicos: A pulverização mecânica é aplicada em metais duros e 
quebradiços, como ferro e bismuto eletrolíticos ou em alguns metais reativos como berilo. 
Estes processos mecânicos, são mais aplicados como operações complementares às de 
produção dos pós vistos anteriormente. Os objetivos desses processos são: 
 Redução do tamanho da partícula do pó (principal objetivo); 
 Modificação da forma da partícula; 
 Aglomeração de pó (de natureza diferente ou de diversos tamanhos ou de diversas 
 origens); 
 Formação mecânica de ligas; 
 Modificação das propriedades tais como densidade, velocidade de escoamento. 
 29 
O Principio da moagem é provocar um choque entre o material a ser desintegrado e 
uma massa dura. O exemplo comum é representado pelo moinho de bolas, que consiste, em 
geral de tambores rotativos contendo bolas metálicas resistente ao desgaste. O material a ser 
moído é colocadono interior desses tambores, a velocidade de rotação do tambor deve ser 
bem controlada, para que se tenha um movimento relativo entre o material sob moagem e as 
bolas, evitando-se que ambos sejam arremessados contra as paredes do tambor se a 
velocidade deste for muito elevada, ou evitando-se insuficiência da ação de moagem se a 
velocidade do tambor for muita baixa. 
É comumente utilizado na moagem agentes externos e lubrificantes, com o objetivo de 
anular as forças de soldagem, e portanto, impedir a aglomeração de partículas. Entre esses 
meios podem ser incluídos a água, o álcool, hidrocarbonetos, etc..., eles encurtam igualmente 
o tempo de moagem e produzem pós mais finos. 
 
Tambor de bolas 
 
 
 
3.2- Compactação dos pós 
 
Esta é a primeira das operações de consolidação da metalurgia do pó, com os objetivos 
de: 
- Conformar o pó na forma projetada; 
- Conferir as dimensões finais, ou aproximadamente finais especificadas, levando em 
conta as possíveis alterações dimensionais que possam ocorrer durante a 
sinterização ; 
- Conferir a adequada densidade verde ao compactado; 
- Conferir a resistência mecânica necessária para o manuseio posterior; 
 30 
- Proporcionar o necessário contato entre as partículas de pó, para que a operação 
de sinterização seja efetuada de modo mais eficiente. 
 
Os principais processos de compactação são: 
 Compressão em matrizes rígidas; 
 Compressão isostática; 
- Compressão isostática a frio 
- Compressão isostática a quente 
 Compactação por laminação de pós, para a conformação de chapas e tiras; 
 Extrusão de pós metálicos. 
 
A compactação na maioria dos casos é feita com aplicação de pressão. Existe contudo 
exceções referentes a determinados tipos de produtos. Como filtros metálicos, em que a 
compactação é feita sem aplicação de pressão, mais apenas com o pó solto em moldes, 
levados posteriormente a sinterização. 
“Os Filtros Sinterizados em Aço Inox Poroso são projetados para altos rendimentos 
de filtração, atingindo 400% a mais de capacidade de retenção de sujeira contaminaste 
comparando com a telas metálicas. Os Filtros Sinterizados em Aço Inox Poroso estão 
disponíveis com capacidades de retenção de partículas a partir de 0.5 a 250 mícron de 
filtração absolutas. O Aço Inox utilizado na construção é 316 L . Várias outras opções 
de metais também estão disponíveis.” 
 
Filtros metálicos 
 
 Pode-se dividir o comportamento dos pós, quando submetidos a pressão em três 
estágios: 
- No primeiro estágio as partículas de pó são re-amontoadas e ou re-arranjadas, de 
modo a eliminar parcialmente os vazios; 
 31 
- O segundo estágio envolve deformação plástica das partículas. A profundidade da 
deformação plástica depende da ductilidade do pó e de outros de seus 
característicos. 
- No terceiro estágio, as partículas de pó que ficaram frágeis devido ao encruamento 
dos estágios anteriores, quebram e formam fragmentos menores. 
A compactação convencional é sempre executada em prensas mecânicas ou 
hidráulicas. Uma quantidade predeterminada de pó é colocada numa cavidade formada pela 
matriz e macho, e é então compactada por uma série de deslocamentos dos punções 
superiores e inferiores, matriz e macho, à temperatura ambiente. 
 
3.2.1- Compactação unidirecional 
É efetuada pressão menor/igual 600 MPa. O método mais usado na indústria, é de ação 
dupla, em que tanto o punção inferior como o superior se movimentam aplicando pressão igual 
sobre o pó causando apenas o adensamento, sem deformação das partículas e sem produzir 
adesão entre elas. Se o processo for interrompido, o pó não manterá uma forma com contornos 
definidos. 
 
Compactação unidirecional 
Prensagem/ Compactação 
O aumento da pressão provocará deformação plástica das partículas, as partes mais 
finas de cada partícula sofrerão deformação ou quebra que favorece o entrelaçamento dos 
grãos, produzindo uma espécie de “solda fria”. Com o aumento da compressão, o atrito do 
material contra as paredes da matriz e a fricção interna das partículas elevam a densidade do 
material aos valores desejados. Quando se utilizam pós pré-ligados, há necessidade de se 
adicionarem lubrificantes sólidos (estearato de zinco, por exemplo) para diminuir o atrito entre 
os componentes do ferramental de compactação. 
Após a compactação, a peça é chamada de “compacto verde”. A consistência do 
compacto verde faz lembrar uma paçoca de amendoim, que deve ser manuseada com cuidado 
para não se quebrar. A densidade e a resistência duas características importantes nesta etapa, 
pois influenciam as propriedades mecânicas da peça final. 
 32 
Outro detalhe importante é chamada "zona neutra", que é a região onde as partículas 
de pó menos sofrem influência do processo mecânico da compactação. Em muitos casos, a 
localização da zona neutra inviabiliza a produção de uma peça em sinterizados. Em outros, 
como numa peça muito esbelta (grande altura em relação ao diâmetro ou a dimensão 
transversal), não se consegue, em torno dessa zona, grande compactação compatível com as 
outras regiões da peça. 
Este tipo de compactação possui muitas vantagens. As maiores são a simplicidade e a 
possibilidade de automação, o que permite produção em larga escala, porem uma das 
principais desvantagens da compactação unidirecional é o alto custo do ferramental, 
principalmente devido às matrizes e a seu grande desgaste, a limitação das formas que se 
pode obter (peças com certa simetria, principalmente cilindricamente simétricas) e a limitação 
de tamanho destas peças. Limitação imposta pela capacidade da prensa usada para a 
prensagem do pó. 
A prensagem uniaxial possui outra limitação: a pressão não é aplicada de modo 
uniforme ao longo de toda a massa de pó. Isto resulta em gradientes de densidade na peça 
prensada, o que pode levar a defeitos em etapas posteriores. 
Isto pode ser resolvido parcialmente, se a pressão for aplicada sobre a peça não mais 
em uma única direção, mas em todas as direções. Daí o nome prensagem isostática 
 
3.2.2- Prensagem isostática. 
Na prática, isto é feito colocando-se o pó em um molde flexível, geralmente um 
elastômero. Pode ocorrer também que o pó seja prensado uniaxialmente e depois inserido no 
molde de borracha para ser reprensado isostaticamente, reduzindo seus defeitos. O molde é 
colocado em uma câmara (vaso de pressão) contendo geralmente um líquido (normalmente 
óleo) e pressão é feita sobre o líquido. A pressão sobre o líquido é integral e uniformemente 
transmitida ao molde e dele à peça, Isso pode ser feito a frio (CIP-Cold isostatic pressure), é 
utilizada água ou a quente (HIP hot isostatic pressure), é utilizado, gás ou outro fluido. 
Obviamente, o maquinário é mais caro que aquele usado na prensagem uniaxial. A escala de 
produção também não é tão elevada. 
A compactação isostática a quente a pressão é aplicada simultaneamente com a 
temperatura e resulta em um corpo inteiramente denso, embora se possa produzir compactos 
parcialmente densificados. As temperaturas aplicadas variam de 480ºC para processamento 
dos pós de ligas de alumínio até cerca de 1700ºC, para pó de tungstênio. O meio protetor mais 
comumente empregado neste processo é gás argônio de alta densidade. As pressões de 
compactação variam de 20 a 300 Mpa ( 2,1 a 31,5 kgf/mm2, sendo a pressão média 
correspondente a cerca de 100 Mpa (10,5 kgf/mm2). 
 33 
 
Compactação isostática a frio (CIP). 
 
O equipamento empregado na compactação isostática a quente consiste basicamente 
de cinco componentes: 
- O vaso de pressão 
- O forno interno 
- O sistema de manuseio de gás 
- O sistema elétrico 
- O sistemaauxiliar 
 
Compactação isostática a quente (HIP). 
 
Suas dimensões variam desde unidades muito pequenas para trabalhos de pesquisa, 
até unidades com mais de 1,5 metros de diâmetro. Os fornos são projetados de acordo com as 
 34 
temperaturas de produção. Em alguns casos, como para compactação isostática a quente de 
matérias cerâmicos a temperatura necessária pode atingir 2000ºC. 
A compactação isostática apresenta as seguintes vantagens gerais: 
- Resistência uniforme em todas as direções, porque a pressão empregada é aplicada 
em todas as direções; 
- Densidade uniforme em todas as direções; 
- Alta relação comprimento / diâmetro, o que significa que as peças longas e finas 
impraticáveis de serem produzidas pela técnica de compactação convencional 
podem ser facilmente obtidas isostaticamente; 
- Alta resistência a verde, o que frequentemente possibilita a usinagem compactado 
no estado verde; 
- Formas ilimitadas, impossíveis de se obter pela compactação convencional; 
- Grandes peças, as dimensões são limitadas apenas pelas dimensões da câmara de 
compressão isostática; 
- Custo baixo do equipamento; 
- Custo baixo do ferramental; 
- Exigências pequenas de espaço; 
- Flexibilidade, porque formas diferentes podem comprimidas ao mesmo tempo 
colocando-se diferentes moldes juntos na câmara isostática; 
- Possibilidade de compactar materiais duros, impossíveis ou difíceis de comprimir 
pela compactação convencional. 
 
3.2.3- Processo de compactação por laminação a frio 
O pó metálico é levado de um alimentador a um conjunto de cilindros de laminação que 
produz uma tira ou uma chapa de continuo verde (não sinterizada). Posteriormente o material é 
sinterizado e re-laminado para produzir o material final com as propriedades mecânicas 
desejadas. Pode-se obter assim, um material totalmente denso ou com porosidade controlada, 
as características que os pós devem possuir para compactação por laminação são 
comparáveis as desejadas na compactação normal em matriz e os pós adequados ao processo 
podem ser puros ou misturas de pós de ligas metálicas. Os pós mais indicados são os 
produzidos por atomização pois permitem a obtenção de tiras ou chapas de uniformidade total 
em toda a bobina e com pequeno tamanho de grão. 
 35 
As aplicações comerciais de compactação por laminação incluem tiras e chapas de 
níquel e de cobalto. Outra aplicação refere-se a produção de compósitos ou tipo sanduíche. 
Como por exemplo, tem-se as tiras bimetálicas para mancais, que consiste de uma camada de 
pó pré-ligado contento 8,5 Pb, 4,0 Si, 1,55 Sn e 1,0 Cu, restante alumínio, formando um 
sanduíche com uma camada de alumínio puro. 
 
Laminação de pós. 
 
3.2.4- Extrusão a quente 
A extrusão a quente basicamente consiste em colocar-se o pó num recipiente, ou seja, 
“enlatar o pó”. O processo se utiliza de uma combinação de compactação a quente com 
conformação mecânica. Uma aplicação recente de extrusão a quente corresponde a produção 
de tubos sem costura. O pó, de forma esférica produzido por atomização é colocado em 
cápsulas de aço carbono das dimensões do tubo acabado, as cápsulas são a seguir 
comprimidos isostaticamente para compactar o pó, sob a ação de uma pressão de 53 kgf/mm2 
(520 Mpa) a densidade do compactado chega a 85 a 90% da teórica. 
Antes da extrusão, os blocos são aquecidos a 1200ºC. A extrusão produz densificação 
total do material, conformando os tubos em comprimentos comerciais. 
 
 
Extrusão a quente 
 
 
 36 
3.3 Sinterização 
A sinterização é a etapa do processo de metalurgia do pó em que uma massa de partículas, na 
forma do compactado verde ou confinado em moldes, é aquecida mediante lenta passagem à 
temperatura abaixo do ponto de fusão do metal ou liga, (cerca de 70 a 90% da temperatura de 
fusão), levando em conta condições controladas de temperaturas, tempo de permanência, 
velocidade do aquecimento/resfriamento e atmosfera. A figura ilustra o que pode ocorrer 
durante o processo de sinterização e que causa a união entre as partículas de pó. 
 
União entre as partículas 
 
A operação de sinterização deve ser levada a efeito em ambiente adequado para evitar 
que aconteçam fenômenos indesejáveis durante o processo. Para isso, empregam-se as 
chamadas atmosferas protetoras, cujos objetivos são: 
 Evitar ou minimizar qualquer reação química entre o compacto verde, que em geral 
se caracteriza pela presença de porosidade, com o meio ambiente. A oxidação é a 
reação mais importante que a atmosfera protetora evita; 
 Remover impurezas presentes, principalmente películas de óxidos existentes não só 
na superfície como igualmente no interior do compactado, devido sua porosidade 
intrínseca; 
 Fornecer, eventualmente, um ou mais elementos químicos para se ligarem com o 
metal do compactado. 
 
 
 
 37 
Temperaturas e tempos de sinterização 
MATERIAL TEMPERATURA, ºC TEMPO MINIMO 
Bronze 760 - 860 10 - 20 
Cobre 845 - 900 12 - 45 
latão 845 - 900 10 - 45 
Ferro, ferro-grafita, etc. 1010 - 1150 8 - 45 
Níquel 1010 - 1150 30 - 45 
Aço inoxidável 1095 - 1290 30 - 60 
Imãs Alnico 1205 - 1300 120 - 150 
Carboneto de tungstênio 1425 - 1480 20 - 30 
Molibdênio 2055 120 Aprox. 
Tungstênio 2345 480 Aprox. 
Tântalo 2400 aprox. 480 Aprox. 
 
As atmosferas sugeridas para os materiais descritos acima são as seguintes: 
 Bronze, cobre, latão, ferro e ligas ferro-grafita-cobre: hidrogênio, nitrogênio, ou 
combinação de ambos, amônia dissociada, gás endotérmico ou gás exotérrmico; 
 Níquel : hidrogênio, nitrogênio, ou combinação de ambos, amônia dissociada, gás 
endotérmico ou gás exotérrmico; 
 Aços inoxidáveis: hidrogênio, amônia dissociada ou vácuo; 
 Imãs Alnico: hidrogênio; 
 Tântalo: vácuo, argônio ou hélio; 
 Carboneto de tungstênio: hidrogênio ou vácuo; 
 Tungstênio: hidrogênio ou vácuo. 
As atmosferas protetoras podem ainda manter uma condição de equilíbrio, de modo a 
evitar que se perca algum elemento de liga presente no compactado. 
 
 38 
A sinterização é um processo de estado sólido, ocorrendo ligação química e metalúrgica 
das partículas do pó no sentido de eliminar ou diminuir a porosidade existente no compactado 
verde, formando um corpo coerente provido das propriedades físicas primárias do sinterizado. 
Alguns casos, a temperatura de sinterização é suficientemente alta para fundir um ou 
mais componentes do material, caracterizando a chamada sinterização com fase líquida. 
Sob o ponto de vista de economia e funcionalidade do processo, o desejável é ter o 
produto sinterizado acabado após esta operação. Entretanto, quando certas características 
físicas e dimensionais não são atingidas, pode-se promover operações subseqüentes de 
recompressão, resinterização, infiltração com metais de mais baixo ponto de fusão, etc. Os 
efeitos da sinterização sobre as propriedades do produto final são muito importante na sua 
correta aplicação funcional. 
A sinterização é comumente processada em fornos contínuos, caracterizados por três 
zonas de operação: pré-aquecimento, manutenção e resfriamento. 
 
 
Forno de sinterização 
 
Dependendo da forma geométrica da peça, da densidade, liga, etc., ela se deforma 
durante a sinterização. Nos casos em que essa deformação ultrapassa certo limite, há 
necessidade de uma operação adicional de recompressão para garantir tolerâncias apertadas, 
rugosidade, etc. A recompressão é uma operação similar à compressão, exceto que, ao invés 
do pó, há a compactação de uma peça já sinterizada. 
 
 39 
3.4- Aplicações da metalurgia do pó 
 Através da metalurgia do pó, consegue-se a fabricação de um componentede uso 
universal como por exemplo os mancais auto lubrificantes. Realmente, a porosidade existente 
num mancal sinterizado pode ser preenchida com óleo para garantir uma lubrificação 
permanente entre o eixo e o mancal. 
O grafite entra na composição de peças sinterizadas estruturais como elemento de liga 
metálica. Nos mancais autolubrificantes e nas superfícies internas e externas que ficam em 
contacto com outras superfícies o grafite desempenha a função de lubrificante sólido das 
superfícies de atrito, reduzindo o desgaste das peças. 
 
 
 
Peças sinterizadas com grafite 
 
Peças minúsculas de 0,1g com paredes finas, furos transversais e inclusive rosca, sem 
necessidade de operações de usinagem, podem ser produzidas em escala industrial, graças a 
tecnologia de moldagem por injeção de pós metálicos e cerâmicos(MIP). Nesse caso 
específico da MIP, utiliza-se pós finos, com tamanho médio de partículas de 4 a 10 microns 
para ligas metálicas, e obtém-se densidades da ordem de ,no mínimo, 95% da densidade 
teórica das ligas. 
 A Sandvik Coromant, a principal fornecedor mundial de ferramentas de metal duro 
para o setor automotivo, a empresa produz mais de 30 mil itens de ferramentas (mais de 1.500 
itens novos/ano), sendo que metade destes produtos já é fabricada no Brasil. 
 Substituição de materiais estratégicos como o cobalto, material produzido por poucos 
países 
 Outra aplicação recente e importante e na utilização desta tecnologia é na fabricação de 
materiais bio-compatíveis. 
 
 
 40 
CAPITULO IV 
 
IV- PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CERÂMICOS 40 
 
Os processos de fabricação empregados pelos diversos segmentos cerâmicos 
assemelham-se parcial ou totalmente. O setor que mais se diferencia quanto a esse 
aspecto é o do vidro, embora exista um tipo de refratário (eletrofundido), cuja 
fabricação se dá através de fusão, ou seja, por processo semelhante ao utilizado para 
a produção de vidro ou de peças metálicas fundidas. Esses processos de fabricação 
podem diferir de acordo com o tipo de peça ou material desejado. De um modo geral 
eles compreendem as etapas de 
1)- Preparação da matéria-prima 
2)- Preparação da massa 
3)- Formação das peças 
4)- Tratamento térmico 
5)- Acabamento 
 
4.1-Preparação da Matéria-Prima 
Grande parte das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica tradicional é 
natural, encontrando-se em depósitos espalhados na crosta terrestre. Após a 
mineração, os materiais devem ser beneficiados, isto é desagregados ou moídos, 
classificados de acordo com a granulometria e muitas vezes também purificadas. O 
processo de fabricação, propriamente dito, tem início somente após essas operações. 
As matérias-primas sintéticas geralmente são fornecidas prontas para uso, 
necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria. 
 
Matérias-Primas Naturais 
 Agalmatolito; 
 Andalusita - Cianita – Silimanita; 
 Argila; 
 Bauxito; 
 Calcita; 
 Cromita; 
 Dolomita; 
 Feldspato; 
 41 
 Filitos Cerâmicos; 
 Grafita; 
 Magnesita; 
 Materiais Fundentes Diversos; 
 Pirofilita; 
 Quartzo; 
 Talco; 
 Wollastonita; 
 Zirconita. 
 
Matérias-Primas Sintéticas 
 Alumina; 
 Alumina Calcinada para Cerâmica; 
 Alumina Eletrofundida Marrom (óxido de alumínio eletrofundido marrom); 
 Alumina eletrofundida branca (oxido de alumínio eletrofundido branco); 
 Alumina Tabular; 
 Carbeto de Silício; 
 Cimento Aluminoso; 
 Mulita – Zircônia; 
 Espinélio; 
 Sílica Ativa; 
 Magnésia; 
 Mulita Sintética. 
 
4.2- Preparação da Massa 
Os materiais cerâmicos geralmente são fabricados a partir da composição de duas 
ou mais matérias-primas, além de aditivos e água ou outro meio. Mesmo no caso da 
cerâmica vermelha, para a qual se utiliza apenas argila como matéria-prima, dois ou 
mais tipos de argilas com características diferentes entram na sua composição. 
Raramente emprega-se apenas uma única matéria prima. Dessa forma, uma das 
etapas fundamentais do processo de fabricação de produtos cerâmicos é a dosagem 
das matérias primas e dos aditivos, que deve seguir com rigor as formulações de 
massas, previamente estabelecidas. Os diferentes tipos de massas são preparados de 
 42 
acordo com a técnica a ser empregada para dar forma às peças. De modo geral, as 
massas podem ser classificadas em: 
 suspensão, também chamada barbotina, para obtenção de peças em moldes de 
gesso ou poliméricos; 
 massas secas ou semi-secas, na forma granulada, para obtenção de peças por 
prensagem; 
 massas plásticas, para obtenção de peças por extrusão, seguida ou não de 
torneamento ou prensagem. 
 
4.3- Formação das Peças 
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas, e a seleção de 
um deles depende fundamentalmente de fatores econômicos, da geometria e das 
características do produto. Dentro dos métodos mais utilizados compreendem colagem, 
prensagem, extrusão e torneamento. 
 
Tratamento Térmico 
O processamento térmico é de fundamental importância para obtenção dos 
produtos cerâmicos, pois dele dependem o desenvolvimento das propriedades finais 
destes produtos. Esse tratamento compreende as etapas de secagem e queima. 
 
Acabamento 
Normalmente, a maioria dos produtos cerâmicos é retirada dos fornos, 
inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos, no entanto, requerem 
processamento adicional para atender a algumas características, não possível de 
serem obtidas durante o processo de fabricação. O processamento pós-queima recebe 
o nome genérico de acabamento e pode incluir polimento, corte, furação, entre outros. 
 
4.4- Esmaltação e Decoração 
Muitos produtos cerâmicos, como louça sanitária, louça de mesa, isoladores 
elétricos, materiais de revestimento e outros, recebem uma camada fina e contínua de 
um material denominado de esmalte ou vidrado, que após a queima adquire o aspecto 
vítreo. Esta camada vítrea contribui para os aspectos estéticos, higiênicos e melhoria 
de algumas propriedades como a mecânica e a elétrica. Muitos materiais também são 
submetidos a uma decoração, a qual pode ser feita por diversos métodos, como 
 43 
serigrafia, decalcomania, pincel e outros. Neste caso são utilizadas tintas que adquirem 
suas características finais após a queima das peças. 
 
Em função das matérias primas utilizadas e os processos de fabricação obtemos 
diferentes tipos de cerâmicas como 
 
4.5- Tipos de cerâmica 
Cerâmica Vermelha 
Compreende aqueles materiais com coloração avermelhada empregados na 
construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e 
argilas expandidas) 
 
Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas) 
Compreende aqueles materiais usados na construção civil para revestimento de 
paredes, piso e bancadas tais como azulejos, placas ou ladrilhos para piso e pastilhas. 
 
Cerâmica Branca 
Este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais constituídos por um 
corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor 
 louça sanitária; 
 louça de mesa; 
 isoladores elétricos para alta e baixa tensão; 
 cerâmica artística (decorativa e utilitária); 
 cerâmica técnica para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico e 
mecânico. 
 
Cerâmica Refratária 
Este grupo compreende uma diversidade de produtos, que têm como finalidade 
suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação 
dos equipamentos industriais, que em geral envolvem esforços mecânicos, ataques 
químicos, variações bruscas de temperatura e outras solicitações.Isolantes Térmicos 
Os produtos deste segmento podem ser classificados em: 
 44 
a) refratários isolantes 
b) isolantes térmicos não refratários, 
 
 
Abrasivos 
Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e processos 
semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico. Entre os 
produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínio eletrofundido e o carbeto 
de silício. 
 
Vidro, Cimento e Cal 
São três importantes segmentos cerâmicos e que, por suas particularidades, são 
muitas vezes considerados à parte da cerâmica. 
 
Cerâmica de Alta Tecnologia/ Cerâmica Avançada 
áreas, como aeroespacial, eletrônica, nuclear e muitas outras e que passaram a 
exigir materiais com qualidade excepcionalmente elevada em: eletroeletrônicos, 
magnéticos, ópticos, químicos, térmicos, mecânicos, biológicos e nucleares. Tais 
materiais passaram a ser desenvolvido a partir de matérias-primas sintéticas de 
altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados. 
 
 45 
CAPITULO V 
 
 
V- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE MATERIAIS PLÁSTICOS 
Os polímeros, sobretudo os de natureza termoplástica, impuseram-se no último 
quartel do século XX, adquirindo o estatuto de materiais mais utilizados em termos 
volumétricos (quase 150 Mton/ano). Consomem-se majoritariamente em embalagens, 
construção civil, indústria elétrica e eletrônica, no automóvel, e em desporto e laser. 
Existem igualmente aplicações de importância emergente (algumas das quais já 
consolidadas) como fibras ópticas, substratos para armazenamento de dados (cartões 
magnéticos, disquetes, CDs, etc), próteses e dispositivos médicos, peças técnicas de 
elevada precisão e revestimentos. No entanto, e ao contrário das previsões dos anos 
70, o crescimento tem sido efetuado com base nos termoplásticos de grande consumo 
(PE, PP e PVC), verificando-se aumentos moderados nos polímeros de elevado 
desempenho. 
Este cenário de primazia acentuar-se-á, apesar de na opinião pública, e mesmo 
em alguns sectores da comunidade científica, os plásticos terem uma imagem negativa 
em termos ambientais. No entanto, do ponto de vista técnico, a reciclabilidade dos 
termoplásticos é mais fácil que a dos materiais alternativos e, na grande maioria das 
situações, uma análise integrada de impacto ao longo do ciclo de vida de um produto 
específico é favorável à solução plástico. 
As nanoarquiteturas de polímeros abrem enormes perspectivas para 
aplicações especiais ao nível mecânico (p.ex. coletes à prova de bala), eletrônico 
(transistores orgânicos) ou óptico (dispositivos para óptica não-linear). De fato, a 
manipulação de arquiteturas moleculares já desceu ao nível subnanométrico, 
permitindo o molecular knitting. A elevada biocompatibilidade tem vindo a tornar os 
polímeros como a principal solução no campo biomédico, quer em dispositivos quer em 
implantes (permanentes ou degradáveis). 
 O processamento de plásticos utiliza operações semelhantes às utilizadas na 
fabricação de peças de metais. Os plásticos podem ser moldados, fundidos, 
conformados, usinados e soldados, eles podem ser fabricados em formas variadas com 
relativa facilidade e em poucas operações. A temperatura de fusão do plástico é baixa, 
por isso, ao contrário dos metais eles podem ser facilmente manipulados e necessitam 
de menos energia para a fabricação. Entretanto, as propriedades das peças e 
componentes de plástico são grandemente influenciadas pelo método de fabricação e 
 46 
pelos parâmetros de processamento, deste modo o controle destes é essencial para a 
qualidade da peça. 
 Plásticos são normalmente adquiridos na forma de grãos ou pós, e são 
amolecidos (termoplásticos) no momento da fabricação. Plásticos estão também 
disponíveis na forma de chapas, placas, tarugos e tubos, que podem ser conformados 
em vários produtos. Plásticos na forma líquida são utilizados na fabricação de peças de 
plástico reforçadas. 
 
5.1- Processos de fabricação de plásticos 
5.1.1- Extrusão. 
 No processo de extrusão, a matéria prima na forma de grânulo ou pó 
termoplástico é colocada no funil de alimentação do cilindro de extrusão. O cilindro é 
equipado com um parafuso que mistura os grânulos e os transporta através do cilindro. 
O atrito interno da ação mecânica do parafuso ao longo do parafuso com aquecedores, 
aquece os grânulos e os liquefaz. A ação do parafuso também gera pressão no cilindro. 
Os parafusos de extrusão possuem três seções distintas: 
 Alimentação que transporta o material do funil de alimentação para a região central do 
cilindro; 
 Fusão ou transição região onde o calor gerado por atrito e pelos aquecedores causa o 
início da fusão; 
 Região de bombeamento onde a fusão se completa e ocorre aumento da pressão. 
 
Representação esquemática do cilindro de extrusão. 
 
 47 
 O comprimento dessas seções pode ser alterado para acomodar as 
características de fusão dos diferentes plásticos. O plástico ou elastômero amolecido é 
forçado através da matriz, de modo similar a extrusão de metais. O produto extrudado 
é então resfriado ou por exposição ao ar ou por passagem em um canal preenchido 
com água. Controle da taxa e uniformidade do resfriamento é importante para 
minimizar contração e distorção. 
 Por causa do continuo suprimento de matéria prima no funil de alimentação, 
produtos longos, tais como barras, canais, tubos, perfis, e chapas podem ser 
extrudados. Fios elétricos, cabos e tiras revestidos por plástico também são extrudados 
por este processo. O arame é alimentado em uma abertura da matriz a uma velocidade 
controlada com a extrusão do plástico para produzir um revestimento uniforme. Com 
algumas pequenas alterações, as extrusoras podem ser utilizadas para fundir o plástico 
em outros processos tais como moldagem por injeção e moldagem por sopro. 
 Extrusão de chapas e filmes: Chapas e filmes de polímero podem ser produzidos 
pelo uso de matriz de extrusão plana. O polímero é extrudado pela passagem forçada 
através de uma matriz especialmente projetada para este propósito e a seguir é 
suportado por rolos resfriados por água e finalmente é puxado por um par de rolos 
revestidos com borracha. Filmes finos de polímeros e sacos de plástico são fabricados 
a partir de um tubo produzido por uma extrusora. Neste processo denominado “blown 
film”, um tubo de parede fina é extrudado verticalmente de baixo para cima, a seguir é 
expandido na forma de um balão pelo introdução de ar através do centro da matriz até 
que a espessura desejada é obtida.. 
 
 
Extrusão de filmes finos. 
 48 
O balão normalmente é resfriado por ar de um anel de resfriamento montado ao redor 
dele, este anel pode também servir como uma barreira a expansão do balão para 
controlar a sua dimensão 
 
5.1.2- Moldagem por Injeção. 
 Moldagem por injeção é essencialmente o mesmo processo que é utilizado na 
fundição sob pressão. Do mesmo modo que na extrusão, o cilindro é aquecido para 
deixar o polímero em estado pastoso. Entretanto, nas máquinas de moldagem por 
injeção, a parcela de calor gerado por atrito entre o polímero e o parafuso é apreciável. 
Os “pellets” ou grânulos são alimentados no cilindro de aquecimento, é o material é 
forçado em uma matriz fechada que pode ser aberta no final do processo, por um 
pistão hidráulico ou por um parafuso rotativo. 
 Os equipamentos mais modernos utilizam parafuso com movimento alternativo. 
Nestes equipamentos assim que a pressão aumenta na entrada do molde, o parafuso 
rotativo retorna uma certa distância, este movimento controla o volume de material a 
ser injetado. O parafuso então para de girar e é empurrado para frente por