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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
 DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA 
 CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
NOTAS DE AULA: 
FUNDIÇÃO – ME 63I 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Fábio Martins 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Última revisão: 13/06/2013 
2 
 
SUMÁRIO 
 
Conceitos e definições 3 
Nucleação 9 
Redistribuição de soluto 27 
Estruturas de solidificação 31 
Introdução aos processos 35 
Moldes de areia 48 
Moldes refratários diferentes de areia 75 
Moldes metálicos 83 
Transferência de calor na solidificação 111 
Fornos para fusão de metais 125 
Segregação e defeitos 133 
Siderurgia 147 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
FUNDIÇÃO: CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
 
 
 
 MATERIAIS PRODUTOS 
ENERGIA 
CONHECIMENTO 
TÉCNICA 
HABILIDADE 
ÉTICA 
RECURSOS MATERIAIS 
 
FUNDIÇÃO 
Definição: Processo de fabricação para a obtenção de produtos 
semi-acabados pelo vazamento do material no estado líquido em um 
molde, onde o material solidifica e assume a forma desejada. 
 
Um dos mais antigos processos de fabricação 
 5.000 A.C.: Cobre 
 3.000 A.C.: Bronze 
 
A grande maioria dos produtos metalúrgicos é processada por 
fundição em alguma etapa do processo de fabricação. 
SELEÇÃO DO 
PROCESSO DE 
FABRICAÇÃO 
(CUSTO/BENEFÍCIO) 
4 
 
 
5 
 
Produtos: 
 Carcaças de motores e turbinas, hélices e propulsores de 
navios, sapatas de freio, rodas de automóveis, etc. 
 
Características principais do processo de fundição 
 Fabricação sem limite de peso. Pesos variam desde gramas 
até dezenas de toneladas. 
 Complexidade de formas 
 Ampla gama de materiais 
 Grande variedade de propriedades. O processo de fundição 
permite o controle da composição, estrutura, acabamento, e, 
portanto, das propriedades do material. 
 Fabricação em grande ou pequena escala. 
 Custo baixo. 
 Elevada precisão dimensional, geométrica e de acabamento 
superficial podem ser obtidas, dependendo da escolha do 
processo. 
 
 Propriedades mecânicas indesejáveis 
 Porosidade 
 Baixa qualidade superficial 
 Periculosidade 
 Riscos ambientais 
6 
 
Etapas do processo 
1. Modelação: Projeto e construção de um modelo, em escala 
ampliada, da peça desejada. Normalmente o modelo é feito de 
metal, pela facilidade de obtenção, trabalhabilidade e 
durabilidade. 
2. Moldagem: Fabricação do molde, a partir do modelo. Envolve 
ainda a confecção de machos, canais de alimentação, etc. 
3. Fusão e vazamento: Fusão do metal e controle da composição. 
Inserção do metal fundido no molde e posterior solidificação. 
4. Desmoldagem e acabamento: Abertura do molde para retirada da 
peça, corte dos canais, limpeza e rebarbação. 
5. Inspeção e recuperação: Inspeção, por diferentes técnicas, para 
detecção de defeitos internos e externos. 
6. Tratamentos térmicos e acabamentos finais. Quando necessário, 
tratamentos térmicos podem ser utilizados para alívio de tensões, 
solubilização e envelhecimento, etc. Operações como usinagem e 
furações podem ser executadas nesta etapa. 
 
7 
 
 
 
Princípio simples: Fusão, vazamento, solidificação e 
desmoldagem. 
Fatores de complexidade 
 Transformação sólido líquido: fenômeno dinâmico 
 Fenômenos metalúrgicos: solidificação, segregação, 
porosidade, rechupes, trincas, heterogeneidades químicas e 
estruturais, variações dimensionais. 
 
8 
 
CONTROLE DE QUALIDADE 
 Inspeção visual 
 Inspeção dimensional 
 Inspeção metalúrgica (análise química, metalográfica, 
ensaios mecânicos e não-destrutivos) 
 
Comparação entre processos de Fundição 
Fator Areia Molde 
permanente 
Pressão Centrifugação 
 
Metal Todos Ferros fundidos e 
não ferrosos 
Não ferrosos de 
baixo ponto de 
fusão 
Todos 
Dimensões (Kg) As maiores 0,5 a 150 Até 35 Kg (Al), até 
150 Kg (Zn) 
Até 25 t 
Espessura mínima 
(mm) 
3,2 a 4,7 3,2 0,8 a 1,6 1,6 
Resistência à 
tração* (Kgf/mm
2
) 
13 16 19,5 17,5 
Produção** 
(peças/hora) 
10 a 15 40 a 60 120 a 150 30 a 50 
Custo do molde ou 
modelo*** 
100 660 1650 500 
* Para uma liga de alumínio, por exemplo 
** Produção estimada para uma peça de alumínio de aproximadamente 1,5 Kg e moderada complexidade 
*** Referência: Fundição em areia (100) 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
NUCLEAÇÃO 
 
 As propriedades de um produto fundido são 
função, entre outros fatores, da estrutura interna do 
material. Os fenômenos que ocorrem durante a 
solidificação têm grande importância na estrutura 
final da peça. 
 Metal sólido: estrutura cristalina 
 Metal líquido: ? 
 
Comparação entre densidades 
Metal Densidade do sólido 
(g/cm3) 
Densidade do líquido 
à Tf (g/cm3) 
Al 2,7 2,4 
Pb 11,3 10,5 
Au 19,3 17,2 
Ag 10,5 9,3 
Distância interatômica média aproximadamente 
igual para sólido e líquido 
Calor latente de vaporização, para os metais, é cerca 
de 25 a 40 vezes o valor do calor latente de fusão. 
Ligação entre os átomos no estado líquido é 
muito mais forte do que no estado gasoso. 
 
10 
 
Estudos realizados com difração de raios-X indicam 
ordenação de átomos em pequenas distâncias, à 
temperatura liquidus, embora esta ordenação não 
seja mantida a grandes distâncias. 
 
Conclusão: Líquidos apresentam algum tipo de 
estrutura 
 
Modelo 1: Átomos do metal no estado líquido 
apresentariam estrutura cristalina estática 
semelhante ao sólido, porém com quantidades de 
defeitos estruturais muito maior, impedindo a 
manutenção do arranjo atômico a longas distâncias. 
 
 
 
Modelo 2: Estrutura em evolução. Pequenas “ilhas” 
(núcleos) de estruturas ordenadas circundadas por 
átomos desordenados. 
 
11 
 
 
Regiões ordenadas: Embriões 
 
Solidificação: Propagação da estrutura organizada a 
partir dos embriões até que todos os átomos façam 
parte da estrutura cristalina. 
Nucleação: 
- Homogênea 
- Heterogênea 
 
12 
 
Nucleação homogênea: formação de embriões da 
fase sólida sem interferência de partículas ou 
superfícies estranhas. 
 
Dependendo das suas dimensões e das condições 
térmicas do líquido, o embrião pode tornar a se 
diluir no líquido ou tornar-se estável e se propagar. 
 
 
Superesfriamento térmico (T): Condição para a 
estabilização dos núcleos. Para metais em geral, 
T  0,2 Tf (Nucleação homogênea). 
 
13 
 
Raio crítico: Mínimo raio do embrião para que este 
mantenha a estabilidade. 
 
 
r < rc: diluição do embrião 
r  rc: estabilidade e crescimento 
 
Na prática, a nucleação homogênea não se verifica 
com freqüência. O fenômeno mais comum é a 
nucleação heterogênea, por ser mais estável 
energeticamente. 
14 
 
Nucleação heterogênea: Existência de agentes 
estranhos ao sistema (substratos). O embrião adere 
às paredes do substrato e cresce a partir dele. 
Substratos mais comuns: paredes do molde ou 
partículas presentes no sistema. 
A eficiência do substrato na nucleação é avaliada 
pelo ângulo de molhamento (). 
 
 
 
O ângulo de molhamento traduz a afinidade físico-
química entre o núcleo sólido e o substrato. Quanto 
menor o valor de , mais eficiente é o molhamento 
do substrato pelo embrião. 
15 
 
 
 
 
Casos limite: 
  = 0º - molhamento máximo 
 = 180º - molhamento mínimo 
(nucleação homogênea) 
 
 
 
Formação da Macroestrutura 
Em funçãodos parâmetros de solidificação, a 
macroestrutura pode, ou não, apresentar uma ou 
mais zonas estruturais. 
 
16 
 
 
 
Zona coquilhada: Grãos de pequenas dimensões com 
crescimento equiaxial, orientação cristalográfica 
aleatória situada na periferia do lingote, junto às 
paredes do molde. 
 
Zona colunar: Grãos alongados, com crescimento no 
sentido do fluxo de calor, situados na região 
intermediária do fundido. 
 
17 
 
Zona equiaxial central: Grãos equiaxiais de médias 
dimensões, situados no centro do fundido, com 
orientação cristalográfica aleatória. 
 
A zona coquilhada é gerada pelo superesfriamento 
térmico do líquido adjacente às paredes do molde, 
que ocorre pela transferência de calor do líquido 
para o molde no vazamento. 
Entre os fatores que influenciam a formação da zona 
coquilhada, pode-se citar: 
 Material do molde 
 Temperatura do molde 
 Coeficiente de transmissão de calor na 
interface metal/molde 
 Presença de substratos de nucleação 
 Operação de vazamento 
 
A zona colunar é constituída de grãos alongados de 
orientação normal às paredes do molde. Estes grãos 
possuem maiores dimensões do que os da zona 
coquilhada e orientações cristalográficas bem 
18 
 
definidas. O fenômeno dominante é chamado de 
crescimento competitivo. 
 
Os fatores que influenciam a formação da zona 
colunar são: 
 Contato metal/molde (favorável) 
 Temperatura de vazamento. Altas temperaturas 
favorecem a ocorrência desta região. 
 Teor de soluto (inversamente proporcional). O 
teor de soluto favorece a ocorrência do super-
resfriamento constitucional, que ocasiona a zona 
equiaxial central. 
 Turbulência no líquido (desfavorável) 
 
 
 
A zona equiaxial central é caracterizada por grãos 
com direções de crescimento aleatórias, e com 
dimensões maiores do que os grãos da zona 
coquilhada. 
19 
 
Os fatores que afetam a formação da zona equiaxial 
são: 
 Condutividade térmica do molde. Moldes com 
altas condutividades térmicas auxiliam o 
surgimento da zona equiaxial. Contudo, valores 
excessivamente altos podem prejudicar, pelo 
surgimento de uma superfície na parede do molde, 
prejudicando a fragmentação de sólido e arraste 
para o interior do líquido. 
 Rugosidade das paredes do molde. 
 Temperatura de vazamento (inversamente 
proporcional) 
 Presença de substratos de nucleação 
(favorável) 
 Presença de soluto 
 Operação de vazamento (correntes de 
convecção) 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
Inoculantes 
Considerando que as propriedades mecânicas e, 
consequentemente, o desempenho de uma peça 
fundida é inversamente proporcional ao tamanho de 
grão, em fundição é considerada vantajosa a 
utilização de técnicas para refino de grão, de modo a 
produzir estruturas refinadas. Via de regra, diminui-
se o tamanho de grão em fundidos pela utilização de 
inoculantes. 
Inoculantes são definidos como materiais de alto 
potencial de nucleação, que atuarão como substratos 
para a nucleação heterogênea. 
 
 
21 
 
Exemplos de inoculantes e eficiência relativa 
Metais e Ligas Inoculantes Eficiência 
 Cloreto de ferro Alta 
Ligas de magnésio Carbono Alta 
 Zircônio Moderada 
 Titânio Alta 
Alumínio e ligas Boro Alta 
 Nióbio Moderada 
 Terras raras Moderada 
Titânio e ligas Níquel Baixa 
 Cobalto Baixa 
Zinco Alumínio Moderada 
Estanho Germânio Moderada 
 Índio Baixa 
Chumbo Telúrio Moderada 
 Ferro Moderada 
Cobre e ligas Nióbio Baixa 
 Vanádio Baixa 
Níquel e ligas Cobalto Moderada 
 Óxido de cobalto Alta 
Ferro fundido Terras raras Moderada 
Aço comum Nióbio Moderada 
 Titânio Moderada 
Aço (13% Mn) Cianeto de cálcio Moderada 
Aços inoxidáveis Óxido de níquel Moderada 
Aço ferramenta Óxido de ferro Baixa 
 
 
22 
 
Outros métodos de refino de grão 
 
Métodos térmicos: baseiam-se na extração de calor 
para promover o superesfriamento térmico e a 
consequente nucleação de grãos. 
 
Métodos mecânicos: Baseiam-se no princípio de 
agitação do líquido para promover a nucleação de 
novos grãos no interior do fundido, pelo arraste de 
partículas sólidas para o interior do líquido, como 
por exemplo fragmentos de dendritas. 
 
Métodos Térmicos 
 
Refino por controle da temperatura de vazamento 
Temperaturas de vazamento muito elevadas 
provocam turbulência e convecções de origem 
térmica, que arrastam embriões para o interior do 
metal fundido, onde tornam a se dissolver. Menores 
quantidades de núcleos provocam o aumento da 
23 
 
granulação do metal pela diminuição do crescimento 
competitivo. 
A redução da temperatura de vazamento provoca o 
refino de grão. Contudo existem limites para a 
diminuição da temperatura. Abaixo de certos limites, 
não se verifica mais o refino de grão. 
 
Refino por controle de transferência de calor na 
interface metal/molde 
Altas taxas de transferência de calor na interface 
metal/molde favorecem o refino de grão, também 
devido à ocorrência de superesfriamento térmico. 
 
Refino por utilização de resfriadores 
Extratores de calor, tais como sapatas de cobre 
refrigeradas internamente a água colaboram no 
superesfriamento térmico e na nucleação de grãos. 
 
 
 
24 
 
Refino por coquilhamento em canais de vazamento 
Em baixas temperaturas de vazamento pode ocorrer 
a formação de grãos nas paredes dos canais de 
vazamento, e estes grãos podem ser arrastados pelo 
fluxo de metal líquido para o interior do molde, onde 
atuariam como núcleos para a solidificação. 
 
Refino por moldes com alta capacidade de extração 
de calor 
Moldes com altas condutividades térmicas, como 
por exemplo cobre, atuam, no sentido de minimizar 
o tamanho de grão do fundido. 
 
Métodos mecânicos 
 
Refino por agitação do líquido 
A própria operação de vazamento do metal líquido 
no molde pode provocar a turbulência no interior do 
líquido. A geometria dos canais de vazamento tem 
influência no grau de turbulência gerada. Canais 
com redução de seção podem aumentar a 
25 
 
turbulência, bem como a utilização de dispositivos 
para este fim, tais como placas de orifícios. A 
temperatura do líquido não deve ser muito elevada, 
pois nesse caso os fragmentos sólidos tornariam a se 
dissolver no líquido. 
 
Refino pela utilização de agitadores mecânicos 
Agitadores mecânicos do tipo pá promovem a 
agitação do líquido e a consequente diminuição do 
tamanho de grão do material. 
 
Agitação por insuflamento de gases 
A injeção de gases inertes no interior de metais em 
processo de solidificação pode provocar refino de 
grão, contudo este método apresenta limitações 
quanto à correta quantidade de gás a ser inserida. Se 
a quantidade for muito grande, há risco de 
porosidade, enquanto que se a quantidade for muito 
pequena não ocorre o refino de grão. Os parâmetros 
adequados devem ser analisados para cada sistema 
metal/molde específico. 
26 
 
 
Agitação eletromagnética 
A atuação de campos eletromagnéticos com 
polaridade alternada pode promover fluxos rotativos 
cisalhantes no interior do metal líquido, que atuando 
sobre superfícies já solidificadas podem provocar o 
arraste de partículas sólidas para o interior do 
líquido, promovendo a nucleação e conseqüente 
refino de grão. 
 
Vibração 
Método cuja eficiência depende da frequência e 
amplitude da vibração. 
 
Rotação e oscilação 
A conjugação de movimentos de oscilação e rotação 
pode ser bastante eficientena fragmentação e arraste 
de partículas para o interior do líquido. 
 
 
 
 
27 
 
REDISTRIBUIÇÃO DE SOLUTO NA 
SOLIDIFICAÇÃO DE LIGAS 
 
Ligas metálicas: Tliquidus e Tsolidus não coincidem 
 
Sólido apresenta composição diferente do líquido 
 
CONCEITOS BÁSICOS 
Velocidade de solidificação ou de crescimento 
(R): É a medida da taxa de avanço da interface 
sólido/líquido durante a solidificação. 
 
Gradiente de temperatura (G): É o gradiente de 
temperatura no líquido, a partir da interface e na 
direção de crescimento. Se a temperatura aumentar, 
da interface para o interior da fase líquida, G>0, e 
vice-versa. Normalmente, o gradiente de 
temperatura é da ordem de alguns graus centígrados 
por centímetro (ºC/cm) para o crescimento de 
monocristais, dezenas de graus por centímetro para 
28 
 
peças fundidas e lingotes e centenas de graus por 
centímetro para soldas. 
 
Difusividade (D): Taxa de mobilidade dos átomos 
no metal líquido. Para praticamente todos os metais, 
D é de aproximadamente 5 x 10
-5 cm2/s. A 
difusividade em sólidos é bem menor, da ordem de 
10-8 cm2/s, para metais e ligas a temperaturas 
próximas ao ponto de fusão. Na maioria dos casos, 
as mudanças de composição devidas à difusão nos 
sólidos são pequenas e podem ser consideradas 
desprezíveis. 
 
Coeficiente de distribuição no equilíbrio (K0): 
razão entre a concentração de soluto no sólido e no 
líquido. É definido pelo diagrama de fases, 
considerando-se as linhas solidus e liquidos como 
retas. 
 
29 
 
K0 = concentração de soluto no sólido à temperatura 
T 
Concentração de soluto no líquido na mesma T 
K0 = CS 
 CL 
 
 
 
O coeficiente de distribuição efetivo, KE, é a razão 
entre a composição instantânea do sólido e a 
composição média do líquido no mesmo instante. 
 
Inclinação da linha liquidus (m): decrescente: 
positiva; crescente: negativa 
 
30 
 
Solidificação em equilíbrio 
 Não observada na prática 
 Composições descritas no diagrama de fases 
 Velocidades de crescimento menores do que 10
-7 
cm/s 
 
Solidificação fora das condições de equilíbrio 
 Mais observada na prática 
 Taxas de resfriamento mais elevadas 
 Rejeição de soluto do sólido para o líquido 
 Líquido tem maior capacidade de dissolver 
soluto do que o sólido (solubilidade) 
 Consequências: segregação; acúmulo de soluto 
e impurezas, refino por fusão zonal. 
 
Redistribuição de soluto no líquido somente por 
difusão 
 Acúmulo de soluto à frente da interface sólido-
líquido 
 
 
 
31 
 
ESTRUTURAS DE SOLIDIFICAÇÃO 
 
Condições de solidificação podem provocar 
alterações de composição e estrutura nos produtos 
fundidos. 
 
Super-resfriamento constitucional (redução do 
super-resfriamento)
1
 
Ligas e metais com impurezas (soluto) 
Super-resfriamento térmico: queda de temperatura 
localizada, possibilitando a nucleação e 
solidificação. 
Rejeição de soluto na interface sólido/líquido altera 
a composição do líquido adjacente à interface, em 
condições de redistribuição de soluto por difusão. 
 
Alteração de composição altera a temperatura 
liquidus. 
 
 
1
 Referência bibliográfica complementar: Ohno, A. SOLIDIFICAÇÃO DOS METAIS. Livraria Ciência e 
Tecnologia Editora Ltda. São Paulo: 185 p. Capítulo 9: Redução do super-resfriamento, p. 53-62. 
32 
 
 
 
Difusão: redistribuição lenta de soluto 
Queda na temperatura liquidus: redução do super-
resfriamento térmico (super-resfriamento 
constitucional) 
 
 
 
33 
 
Crescimento da interface sólido/líquido prejudicado. 
Distribuição na interface é heterogênea: distorção na 
forma da interface 
 
Situação similar para K0 > 1 
 
34 
 
Super-resfriamento constitucional (redução do 
super-resfriamento): alteração localizada da 
composição química do líquido adjacente à interface 
sólido/líquido, alterando a temperatura liquidus e, 
consequentemente, a forma da interface. 
Dependendo do grau de super-resfriamento, a 
interface pode assumir as seguintes morfologias: 
Planar, celular, celular-dendrítica e colunar-
dendrítica. 
 
35 
 
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE 
FUNDIÇÃO 
 
Princípio básico: Inserção do metal líquido na 
cavidade de um molde com geometria definida, de 
modo a conferir a forma desejada ao metal após a 
solidificação. 
 
Processos diferenciados principalmente quanto ao 
tipo de molde 
 
Dois grupos básicos: 
- Moldes constituídos de partículas refratárias 
ligadas entre si de modo que a geometria 
desejada seja obtida por moldagem 
- Moldes monolíticos, obtidos por conformação 
 
 
 
 
36 
 
Classificação alternativa: material empregado para o 
molde 
- Areia 
- Metal 
- Refratários diferentes de areia 
 
Processos de fundição em moldes de areia: 
 
Processos utilizando moldes de areias aglomeradas 
com ligantes inorgânicos 
- Processo em areia verde 
- Processo em areia seca 
- Processo em barro 
- Processo em chamote 
- Processo silicato de sódio/gás carbônico 
- Processo éster/silicato 
- Processo silicato de cálcio 
- Processo ferro-silício 
- Processo em areia cimento 
37 
 
Processos utilizando moldes de areias aglomeradas 
com ligantes orgânicos: 
- Processo Shell 
- Processo Vacustract 
- Processo CLAS 
- Processo em caixa quente 
- Processos em areias com resinas de cura a 
frio Processo Colshell 
- Processo Cosworth 
- Processo Zeus 
 
Processos utilizando moldes de areia sem ligantes: 
- Fundição em molde cheio 
- Moldagem a vácuo - processo V 
- Fundição em moldes congelados 
- Moldagem magnética 
 
 
 
38 
 
Processos de fundição em moldes de materiais 
refratários diferentes de areia: 
Processos utilizando moldes cerâmicos: 
- Processo em cera perdida 
- Processo CLA 
- Processo CLV 
- Processo Replicast 
- Processo Shaw 
 
Processos utilizando moldes de gesso: 
- Fundição convencional em gesso 
- Processo Antioch 
- Fundição de precisão em gesso 
 
Processo utilizando moldes de grafite 
 
Processo utilizando moldes de carboneto de silício 
 
 
39 
 
Processos de Fundição em moldes Metálicos: 
 
Fundição por gravidade 
 
Fundição sob pressão: 
- Processo de injeção em câmara quente 
- Processo de injeção em câmara fria 
- Processo Acurad 
- Processo de injeção em atmosfera controlada 
- Fundição a baixa pressão 
 
Fundição a vácuo 
 
Fundição por compressão 
 
Processos envolvendo centrifugação: 
- Fundição por centrifugação total 
- Fundição por centrifugação parcial 
- Preenchimento por centrifugação 
40 
 
TERMINOLOGIA 
 
Funil 
- Seção quadrada (menor turbulência) e cônica 
(mais utilizada, pela facilidade de construção) 
 
 
Copo 
41 
 
- Moldes de grandes dimensões e/ou maior 
pressão sobre os canais 
- Forma mais utilizada: sextavada 
 
Bacia 
- Moldes grandes 
- Retenção de escória 
- Homogeinização do fluxo de metal fundido 
- Manutenção da pressão no interior do molde 
 
Canal de descida (canal de vazamento) 
42 
 
- Concordância na intersecção com funil, copo 
ou bacia 
- Cônico 
- Comprimento pequeno: ligas de alta 
densidade 
- Comprimento maior: ligas leves ou peças de 
paredes finas 
 
Pé do canal de descida 
- Velocidade do fluxo máxima (sistemas 
despressurizados) 
- Concordâncias (evitar turbulências)- Peneiras para retenção de escória 
- Bacias para evitar erosão pelo fluxo de metal 
fundido 
 
 
Canal de distribuição 
43 
 
- Condução do metal líquido até os canais de 
ataque 
- Seção deve ter área controlada, de modo a 
não desequilibrar o fluxo de metal 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
Canal de espuma, escumador ou retentor de escória 
- Ao pé do canal de descida, dente de serra ou 
centrifugador 
 
Massalote ou montante 
Cavidade destinada a receber o excesso de material, 
atuando como reservatório durante a contração. 
 
 
 
 
 
45 
 
Canais de ataque 
Alimentação de metal no molde propriamente dito. 
Em determinadas situações são providos de 
chanfros, que facilitam a sua remoção durante a 
rebarbação. 
 
CONTRAÇÃO DE VOLUME 
 Durante o resfriamento e a solidificação, a peça 
fundida sofre contração, ou seja, diminuição em suas 
dimensões. Do estado líquido até a temperatura 
ambiente, 3 modos de contração são verificados: 
 Contração líquida, correspondente ao 
resfriamento do metal superaquecido até o início 
da solidificação. 
 Contração de solidificação, que corresponde à 
variação de volume do material na transformação 
líquido/sólido. 
 Contração sólida, que ocorre com o 
resfriamento da peça já no estado sólido. 
 
46 
 
A contração é expressa em termos percentuais, 
com exceção da contração sólida, que é expressa 
linearmente (coeficiente de dilatação térmica). 
 
 
 
Considerações gerais na escolha de um processo 
de fundição 
Fatores relacionados ao produto 
 Tipo de metal 
 Tamanho, peso e forma da peça 
 Quantidade de peças desejadas 
 Tolerâncias dimensionais 
 Acabamento 
 Propriedades mecânicas desejadas 
Fatores relacionados ao processo 
 Custo do equipamento 
47 
 
 Custo dos materiais empregados 
 Custo do preparo do molde 
 Método de limpeza 
 Método de usinagem 
 Tratamentos térmicos posteriores 
 
 
 
 
 
 
48 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES DE AREIA 
 
Processos classificados de acordo com o tipo de 
ligante utilizado para obter a coesão entre os grãos 
de areia. 
 
Principal componente: sílica (SiO2) 
- Depósitos naturais, forma arredondada e 
granulometria uniforme. 
- Britagem de rochas ou pedra arenosa, 
partículas angulares e tamanhos não 
uniformes. 
 
Moldes colapsáveis (descartáveis) 
- Grande liberdade de formas 
- Facilidade de moldagem 
- Baixo custo 
- Uma moldagem a cada vazamento 
- Baixa extração de calor 
- Necessidade de modelo 
 
49 
 
Moldagem 
 Manual (simples, antiga e barata) 
 Automática ou semi-automática 
- Compactação por vibração 
 
- Compactação por vibração e compressão 
 
50 
 
 
 
Caixas de moldes e machos: madeira ou metal, 
recobertos (p. ex.: talco) 
 
 PROCESSO DISAMATIC 
 
 
VANTAGENS 
 Flexibilidade 
 Simplicidade 
 Baixo custo 
 Grande variedade de tamanhos 
 Reutilização do material 
 
51 
 
LIMITAÇÕES 
 Seções de pequena espessura 
 Geometrias complexas 
 Precisão dimensional 
 Qualidade superficial 
 Erosão do molde 
 
 
 
MOLDES DE AREIA AGLOMERADOS COM 
LIGANTES INORGÂNICOS 
 Areia verde 
 Areia seca 
 Barro 
 Silicato de sódio / CO2 
 Chamote 
 Ester / silicato 
 Silicato de cálcio 
 Ferro-silício (processo N, de Nishyma) 
 Areia cimento 
52 
 
Argilas 
- Água 
Silicatos 
- Endurecedores e catalisadores 
- Reações químicas 
 
FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE 
 Processo mais utilizado 
 90% do volume de fundidos em molde de areia 
 Ligas ferrosas e não ferrosas 
 Componentes: areia (75%), argila (Bentonita) 
(3 a 15%), aditivos diversos e água 
 Não é feita a secagem do molde 
 Evaporação da água (porosidade) 
 Machos: maior resistência 
- Secas em estufas (150 a 250 ºC) 
- Areia, água, silicato de sódio, cimento 
portland, resinas, piche, melaço, etc. 
53 
 
 
 
FUNDIÇÃO EM AREIA SECA 
Molde sofre secagem antes do vazamento 
 Estufas: 150 a 300ºC 
 Secagem da superfície interna: 
- Maçaricos, lâmpadas incandescentes, 
elementos resistivos ou ar quente. 
- Espessura seca entre 1 a 3 cm. 
- Vazamento rápido, para evitar difusão da 
umidade. 
 Aditivos: óleos vegetais ou derivados de 
petróleo: aumento da resistência do molde. 
54 
 
 Secagem proporciona maior resistência à 
pressão do metal líquido, maior estabilidade 
dimensional, maior dureza e melhor acabamento 
das peças. 
 Minimização da porosidade. 
 Peças pesadas e de paredes espessas (cilindros 
de laminação e engrenagens pesadas). 
 Maior custo, melhor qualidade. 
 
MOLDAGEM EM BARRO 
 Bastante utilizado no passado, com aplicação 
atual 
 Fundidos de grandes dimensões, com 
superfícies de revolução (sinos, cilindros de 
laminação, etc.) 
 Areia, argila e água, secagem localizada e 
vazamento imediato. 
 Processo lento e trabalhoso, não utiliza 
modelos. 
 Qualidade superficial superior à areia verde. 
55 
 
MOLDAGEM EM CHAMOTE 
 Chamote = areia calcinada 
 Moldes e machos com grande resistência 
mecânica e elevada estabilidade dimensional 
 Bom acabamento superficial (argila com 
pequena granulometria) 
 Confecção de moldes e machos: similar à areia 
verde. 
 
SILICATO DE SÓDIO / CO2 
 Utilização de silicatos em moldes de areia: 
anos 50 
 SiO2.Na2OH2O: sílica gel (coesão e 
plasticidade) e sílica vítrea (resistência) 
 Silicato de sódio (Na2SiO3) / gás carbônico: 
mais popular 
 Areia + silicato de sódio líquido 
 Compactação manual ou por vibração 
 Fluxo de CO2: 
56 
 
- Na2O.SiO2.H2O + CO2  H2CO3 + 
Na2O.SiO2 
- Na2O.SiO2.H2O+H2CO3Na2CO2+ 
SiO2.H2O 
(sílica gel) 
 Simultaneamente: secagem da sílica gel pela 
passagem do CO2 seco, gerando sílica vítrea e 
causando aumento de dureza. 
 Moldes de elevada resistência em curto espaço 
de tempo. 
 Taxa de gaseificação determina as quantidades 
relativas de sílica gel e sílica vítrea, o que 
determina as propriedades do molde. 
- Excesso de sílica vítrea: excessiva dureza e 
baixa plasticidade 
- Excesso de sílica gel: baixa dureza e elevada 
plasticidade 
 Vazamento deve ser rápido 
 Custo maior do que areia verde 
 Areia não reutilizável 
57 
 
 Ligas ferrosas e não ferrosas, grande faixa de 
tamanhos, alta precisão e boa qualidade 
superficial. 
 
ÉSTER / SILICATO 
 Dispensa injeção de gases 
 Agente endurecedor: éster (líquido) 
 Diferentes ésteres: glicerol diacetato, etileno 
glicol diacetato e triacetato glicerol 
SiO2.Na2O.2H2O + (CH3COOH.CH2)2  
(C2H2OH)2 + 2CH3COOH (ácido acético) 
 
SiO2.Na2O.H2O + 2CH3COOH  2CH3COONa + 
SiO2.2H2O (sílica gel) 
 
 
 
 
 
 
58 
 
SILICATO DE CÁLCIO 
 Moldagem em areia fluida (Rússia, anos 60) 
 Areia + silicato de sódio (ligante) + silicato 
duplo de cálcio (endurecedor) + água + agente 
espumante 
 Mistura com elevada fluidez, dispensa 
compactação 
 Dureza homogênea 
 Elevada precisão dimensional dos fundidos 
 Médias e grandes dimensões, ferrosos. 
 
 
PROCESSO FERRO – SILÍCIO, 
OU PROCESSO N (de Nishyma) 
 Também desenvolvido visando a substituição 
da injeção de gases para o endurecimento da sílica 
 Fe – Si (80%Si), em pó (grãos de 
aproximadamente 3 mm), adicionado à areia com 
silicato de sódio. 
59 
 
 Silicato e silício reagem (exotérmica), gerandosílica gel e vítrea. 
 H2 gerado pode provocar explosão 
 Processo lento, com moldes de elevada dureza. 
 Aquecimento produz moldes com baixos 
teores de umidade: fundidos de boa qualidade 
 Moldes de médio a grande porte 
 Pouca utilização industrial 
 
AREIA CIMENTO 
 Areia + 8 a 12% de cimento + 4 a 7% de água 
 Dispensa caixas de moldagem, podendo 
utilizar molduras de madeira 
 Utiliza modelos 
 Cura lenta, pela secagem do cimento (até 
vários dias) 
 Elevada resistência mecânica 
 Fundidos ferrosos, de grandes dimensões 
 Não pode ser reaproveitado 
60 
 
MOLDES DE AREIA AGLOMERADOS COM 
LIGANTES ORGÂNICOS 
 
 Óleos vegetais 
- Elevada resistência mecânica 
- Fundidos de grandes dimensões 
 Derivados de petróleo 
 Aquecimento em estufas (200 a 300 ºC) 
 Mecanismos de polimerização 
 Ligantes orgânicos de cura a frio (mais recentes) 
 
- Moldagem em casca (Shell Molding) 
- Processo Vacustrat 
- Processo CLAS 
- Caixa quente 
- Resinas de cura a frio 
- Processo Colshell 
- Processo Cosworth 
- Processo Zeus 
 
61 
 
MOLDAGEM EM CASCA (SHELL 
MOLDING) 
 Areia com resinas polimerizáveis ao calor 
(fenol-formaldeído, uréia-formaldeído) 
 Modelo metálico (alumínio ou aço) aquecido 
coberto com areia (200 a 250ºC) 
 Casca de alta rigidez, 1 a 3 minutos, 5 a 10 
mm de espessura 
 Moldes bi-partidos 
 Pode ser automatizado 
 Bom acabamento superficial (baixa rugosidade 
do molde) e precisão dimensional 
 Tamanhos pequenos e médios (0,2 a 200 Kg) 
 Ferrosos e não ferrosos 
 Moldes não reaproveitáveis 
 
62 
 
 
 
PROCESSO VACUSTRAT 
 Similar à moldagem em casca 
 Molde sustentado por leito de material 
granulado 
 No vazamento, fluxo de ar é passado através 
do leito, gerando diferença de pressão entre 
interior e exterior do molde, e aumentando a taxa 
de resfriamento 
 Minimização de defeitos por ruptura do molde 
63 
 
 Melhoramento das propriedades do fundido, 
pelo refino de grão devido ao resfriamento mais 
rápido. 
PROCESSO CLAS 
 Counter gravity Low pressure casting for Air-
melted alloys – Shell 
 Similar à moldagem em casca 
 Aspiração do metal líquido para o interior do 
molde por vácuo 
 Contra a gravidade 
 Fluxo suave, sem turbulências (evita absorção 
de gases e inclusões) 
 
 
64 
 
PROCESSO EM CAIXA QUENTE 
 Mistura de moldagem: 
- Areia 
- Resinas a base de álcool furfurílico e/ou fenol 
- Uréia 
- Formaldeído 
- Catalisador ácido 
 Soprada no interior da caixa de moldagem 
 Modelo pré-aquecido 
 Temperatura: 220 a 245 ºC 
 Resina polimeriza (reação exotérmica) 
- Coesão da areia 
- Endurecimento do molde 
- 20 a 30 segundos 
 Utilizado para a fabricação de machos e moldes 
para ligas ferrosas e não ferrosas. 
 
 
 
 
65 
 
Moldagem em areia com resinas de cura a frio 
 Polimerização do molde 
 Alta resistência e colapsibilidade 
 Menor necessidade de compactação 
 Fundidos grandes e de geometria complexa 
 Tempo de cura reduzido 
 Excelente precisão dimensional e acabamento 
superficial 
 Catalisadores líquidos ou gasosos 
Líquidos: 
- Areia pode ser reaproveitada 
Gasosos: 
- Cura acelerada 
- Taxa de produção elevada 
- Gases podem ser tóxicos 
- Requerem equipamentos especiais 
 
 
 
 
66 
 
PROCESSO COLSHELL 
 Catalisador gasoso 
 Areia + resinas moldadas e compactadas por 
vibração ou vibração e compressão 
 Casca bi-partida montada como em shell 
molding 
 Pode utilizar modelos de madeira, mais baratos 
que os metálicos, utilizados em shell molding 
 
PROCESSO COSWORTH 
 
 Areia zirconita (menor coeficiente de expansão 
linear), de pequena granulometria 
 Catalisador gasoso (SO2) 
67 
 
 Transferência do metal em atmosfera protegida 
 Sem vazamento (bomba eletromagnética) 
 Fluxo sem turbulência 
 Metal armazenado em bacia antes da inserção 
do molde (decantação e/ou flutuação de 
partículas) 
 Bom acabamento e precisão dimensional 
 Areia zirconita tem melhor coeficiente de 
transferência de calor: refino da estrutura 
 0,2 a 55 Kg 
 Equipamento caro (produção em larga escala) 
 Ligas de alumínio (principal) e outras de maior 
ponto de fusão 
 Desenvolvido nos anos 70 para a indústria 
automobilística 
 
 
 
 
 
 
 
 
68 
 
PROCESSO ZEUS 
 Semelhante ao Cosworth, porém com areias 
silicosas 
 Alta precisão em paredes finas (2,0 a 2,5 mm) 
 
 
MOLDES DE AREIA SEM LIGANTES 
Objetivos: 
- Minimização de custos 
- Minimização de gases causadores de 
porosidade 
- Eliminação de vapores e poluentes gasosos 
- Maximizar reciclagem de areia 
 
 Molde cheio 
 Moldagem a vácuo (Processo V) 
 Moldes congelados 
 Moldagem magnética 
 
 
 
 
69 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDE CHEIO 
 Fundição em molde sem cavidade ou processo 
EPC (evaporative pattern casting): década de 50 
 
 Modelo vaporizável (consumível) 
- Poliestireno 
- Polimetilmetacrilato expandido 
 Modelo contendo canais recoberto com pintura 
refratária (superfície interna do molde) 
 Areia moldada manualmente ou por vibração 
70 
 
 Vazamento do metal líquido: vaporização do 
modelo; metal adquire forma desejada 
 Variável importante: tempo de vazamento 
(evitar o colapso do molde) 
 Evaporação do modelo: pequena quantidade de 
gases. Areia deve ter permeabilidade controlada. 
Metal com ligeiro superaquecimento 
 Não existe a etapa de desmoldagem do 
modelo: minimização de defeitos no molde 
 Pelo mesmo motivo: geometrias extremamente 
complexas são possíveis 
 Alta precisão dimensional 
 Alta qualidade: 
- Ausência de porosidade 
- Ausência de defeitos de linha de partição 
 
 
 
 
 
71 
 
MOLDAGEM A VÁCUO 
 Japão, década de 70 
 
 
 
 
 
72 
 
 Molde bi-partido 
 Película plástica aquecida adquire a forma do 
modelo por vácuo 
 Preenchimento por areia seca compactada por 
vibração 
 Segunda película plástica sobre a areia 
 Vácuo na caixa superior: compactação da areia 
 Injeção de ar pelo modelo 
 Vazamento rompe película plástica: remoção 
de ar e gases 
 Desmoldagem espontânea 
 Modelos de plásticos, madeira ou metal: alta 
durabilidade 
 Areias silicosas, zirconitas ou cromitas, de 
pequena granulometria 
 
 
 
 
 
73 
 
Vantagens: 
- Baixo custo do material de moldagem 
- Alta durabilidade dos modelos 
- Ausência de poluição ambiental 
- Ausência de defeitos por geração de gases 
- Eliminação da etapa de desmoldagem 
- Recuperação quase total da areia 
 
Desvantagens: 
- Alto consumo de energia 
- Alto custo do equipamento 
- Controle preciso das variáveis do processo 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES CONGELADOS 
 Rússia, década de 70 
 Areia + água (2 a 6%) ou areia, argila (pouco) 
e água (bastante) 
 Molde congelado abaixo de zero: alta rigidez e 
dureza superior a silicato de sódio/CO2 
 Desmoldagem espontânea, areia 100% 
recuperável 
 Apropriado a ligas de baixo e médio ponto de 
fusão 
 
74 
 
MOLDAGEM MAGNÉTICA 
 Modelo consumível (poliestireno) recoberto 
com granalha de ferro ou areia misturada a 
granalha de ferro 
 Campo magnético faz com que o molde tome a 
forma do modelo 
 Campo magnético mantido até o final da 
solidificação 
 Remoção do campo provoca colapso do molde 
 Areia 100% recuperável75 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES REFRATÁRIOS 
DIFERENTES DE AREIA 
 
 Moldes cerâmicos 
 Moldes de gesso 
 Moldes de grafite 
 Moldes de carboneto de silício 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES CERÂMICOS 
 Pastas cerâmicas de elevada fluidez 
 Altíssima precisão dimensional 
 Altíssima qualidade de acabamento 
 Um vazamento por molde 
 Considerados processos de fundição de 
precisão 
- Cera perdida 
- CLA 
- CLV 
- Replicast 
- SHAW 
76 
 
PROCESSO DE FUNDIÇÃO EM CERA 
PERDIDA 
 China, 1.700 A.C. (esculturas, ornamentos e 
jóias) 
 Importância comercial e industrial: década de 
40, fabricação de componentes de precisão para a 
indústria aeronáutica 
 
 
77 
 
 Moldes metálicos, usinados com grande 
precisão 
 Aquecimento em forno para remoção da cera 
 Vazamento por gravidade, pressão ou 
centrifugação 
 Desmoldagem por quebra dos moldes 
 Aplicável a qualquer tipo de liga 
 Geometrias complexas e seções reduzidas são 
possíveis 
 Restrições ao peso dos produtos: poucos quilos 
 Elevado custo de equipamentos, ferramental e 
mão de obra. 
 
PROCESSO CLA 
 Counter gravity Low pressure of Air melted 
alloys 
 Modelos de cera perdida 
 Preenchimento do molde por aspiração 
 Semelhante a CLAS 
 Aplicado a metais e ligas reativas 
78 
 
PROCESSO CLV 
 Semelhante ao CLA, com exceção do metal ser 
preparado em câmara de vácuo 
 Duas câmaras comunicantes superpostas 
 Inferior: forno 
 Superior: molde 
 Metal aspirado por vácuo, com injeção de 
argônio na câmara inferior. 
 Aspiração suave proporciona redução na 
turbulência durante o vazamento: redução de 
porosidade e inclusões 
 
PROCESSO REPLICAST 
 Diferencia-se de processo cera perdida no 
material do modelo consumível: poliestireno 
expandido 
 Poliestireno é mais resistente que cera: moldes 
com cascas mais finas e de maiores dimensões 
 Fundidos de 50 a 100 Kg 
 Aplicados a aços em geral e inoxidáveis 
 
79 
 
PROCESSO SHAW 
 Lama cerâmica composta por diversos 
agregados finos: alumina, mulita, sílica coloidal 
(baixa condutividade térmica) 
 Ligantes: etil-silicatos líquidos (álcoois) 
 Pasta vazada sobre o modelo em caixas 
 Elevada fluidez dispensa qualquer método de 
compactação 
 Cura em 3 a 7 minutos 
 Desmoldagem, seguida de queima por 
maçaricos, o que gera microtrincas na superfície 
interna do molde e aumenta a permeabilidade do 
mesmo, permitindo o escape de gases gerados 
 Molde é levado à estufas, para eliminação de 
materiais voláteis 
 Processo de precisão que permite os maiores 
tamanhos de fundidos 
 
 
 
80 
 
PROCESSOS COM MOLDES DE GESSO 
 Gesso (CaSO4.H2O), água e aditivos (sílica, 
asbestos, talco, etc.) 
 Mistura tem alta fluidez, compactado por 
vibração (eliminação de bolhas) 
 Modelos metálicos, plásticos ou de borracha 
flexível (grande quantidade de água na mistura de 
moldagem). 
 Baixa condutividade térmica: preenchimento 
de seções finas, mínimas tensões residuais e 
distorções e tamanhos de grãos elevados. 
 Fundição artesanal de jóias e peças 
ornamentais 
 Aplicação industrial para ligas de alumínio e, 
com menor frequência, ligas de cobre. 
 Presença de enxofre não permite aplicação 
para metais ferrosos 
 Fundição convencional em gesso 
 Processo Antioch 
 Fundição de precisão 
 
81 
 
FUNDIÇÃO CONVENCIONAL EM GESSO 
 Molde tratado a 200 ºC para desidratação 
 Moldes de alta resistência mecânica e baixa 
permeabilidade 
 Baixa permeabilidade exige cuidados 
adicionais: preenchimento lento e/ou presença de 
respiros para prevenir a retenção de gases 
 
PROCESSO ANTIOCH 
 Semelhante à fundição em gesso convencional 
 Difere quanto ao método de secagem do 
molde: secagem ao ar, autoclave à pressão de 2 
bar, ar novamente e estufa 
 Procedimento de secagem produz cristais 
globulares de gesso: maior permeabilidade do 
molde 
 Melhor acabamento superficial 
 
 
82 
 
FUNDIÇÃO DE PRECISÃO EM MOLDES DE 
GESSO 
 Modelos de cera, recobertos com gesso 
 Remoção da cera por aquecimento 
 Requer vácuo 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES DE GRAFITE 
 Podem ser utilizados para qualquer metal, 
inclusive reativos. 
 Colapsáveis ou permanentes (menor 
durabilidade do que moldes metálicos) 
 Oxidação a altas temperaturas e abrasão das 
paredes (pode ser minimizado por revestimentos à 
base de etil-silicatos) 
 
MOLDES DE CARBONETO DE SILÍCIO 
 Misturas contendo grãos do material, argila, 
água e carbonato de sódio 
 Moldagem semelhante à areia verde, com 
aquecimento posterior a 800 ºC 
 Maior condutividade térmica 
 
83 
 
FUNDIÇÃO EM MOLDES METÁLICOS 
 Fabricados em ferro fundido, aços resistentes ao 
calor, ligas Cr/Ni e Be/Cu 
 Confeccionados por processos de conformação 
sofisticados (p.ex. eletro-erosão) 
 Requerem alta qualidade de acabamento 
superficial e precisão dimensional 
 Devem ser providos de canais, marcações de 
macho, respiros para saída de ar e vapores e 
alimentadores 
 Devem ser providos de mecanismos de 
fechamento do molde e de ejeção do fundido 
 Vida útil é função do tipo e Tf da liga 
 
 
 
 
 
 
 
84 
 
Vantagens sobre moldes colapsáveis 
 Alta produtividade (facilidade de 
desmoldagem) 
 Eliminação das etapas de desmoldagem e 
limpeza do produto 
 Tempo total de solidificação reduzido (refino 
de grão por extração de calor) 
 Custo operacional reduzido 
 
Desvantagens sobre moldes colapsáveis 
 Custo elevado de moldes e equipamentos 
 Moldes requerem elevada qualidade de 
confecção 
 Maiores restrições quanto à geometria 
 Limitado a materiais de reduzida taxa de 
contração (coquilha não colapsável: trincas no 
fundido) 
 Custo inicial elevado + custo operacional 
baixo: utilização para altas taxas de produção 
(sistemas automatizados) 
85 
 
Processos classificados de acordo com o modo de 
preenchimento do molde 
 Fundição por gravidade 
 Fundição sob pressão 
- Injeção em câmara quente 
- Injeção em câmara fria 
- Processo Acurad 
- Injeção em atmosfera controlada 
- Fundição em baixa pressão 
 Fundição a vácuo 
 Fundição por compressão 
 Processos envolvendo centrifugação 
- Fundição por centrifugação total 
- Fundição por centrifugação parcial 
- Preenchimento por centrifugação 
 
 
 
 
 
86 
 
FUNDIÇÃO POR GRAVIDADE 
Técnica (ciclo de operação) 
 Preparo do molde: limpeza com jatos de ar ou 
escova; aspersão de lubrificantes e/ou 
revestimentos 
 Controle da temperatura 
 Montagem dos machos (refratários ou 
metálicos) 
 Vazamento, pela parte superior ou por canais 
que dão entrada ao líquido pela parte inferior 
 Abertura para extração do produto (o mais 
rápido possível para que as contrações do 
resfriamento não sejam restringidas pelo molde 
não colapsável) 
 Início de um novo ciclo 
87 
 
 
Confecção da coquilha: 
 Geralmente por fundição e usinagem de ferro 
fundido ou aço forjado 
- Ligas Cr/Ni: ligas de maior P.F. 
- Ligas Be/Cu: ligas de Cu 
 Confeccionados em partes desmontáveis e 
facilmente encaixáveis 
 Na confecção devem ser considerados a expansão 
e contração térmicas do material do molde 
(coquilha) 
 As paredes do molde não devem apresentar 
espessuras muito dissimilares, de modo a 
minimizar os gradientes térmicos 
88 
 
Utilização 
 Adequado a médios e altos volumes deprodução, principalmente ligas não-ferrosas 
 Fundidos com espessuras de parede não muito 
dissimilares 
 Não indicado para produtos com espessuras de 
parede inferiores a 7 mm (elevada extração de 
calor) 
 Geometrias simples 
 Limites de pesos típicos: 
- Ligas de Al: 70 Kg 
- Ligas de Mg: 25 Kg 
- Ferros fundidos: 15 Kg 
- Ligas de Cu: 10 Kg 
 
Qualidade do produto 
 Superior a moldagem em areia 
 Estrutura mais refinada e com menos 
porosidade 
 
89 
 
FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO 
 Vazamento sob pressão: garante o total 
preenchimento do molde 
 Pressões da ordem de até 70 Kgf/cm2, 
mantidas até o final da solidificação 
 Moldes confeccionados com ligas especiais 
- Resistência à temperatura e abrasão 
- Aços Cr, aços ferramenta 
 Pode-se produzir mais de uma peça a cada 
ciclo 
 Machos metálicos ou refratários 
 Molde e câmara de injeção pré-aquecidos e 
revestidos com lubrificantes 
 
Produtos 
- Alta qualidade superficial e precisão 
dimensional 
- Paredes finas e geometrias complexas 
- Estrutura refinada, boas propriedades 
mecânicas 
 
90 
 
Limitações 
- Alto custo de equipamentos e ferramental 
- Não permite a fabricação de fundidos 
com cavidades complexas 
- Limites quanto às dimensões 
- Forte turbulência no preenchimento do 
molde pode levar à porosidades e 
inclusões 
 
Aplicações 
- Ampla aplicação comercial para médias e 
altas taxas de produção, com fundidos de 
pequenas e médias dimensões 
- Ligas de Al, Cu e Zn 
- Facilidade de automação: altas taxas de 
produção 
- Alta produtividade, reduzido custo 
operacional e alta qualidade 
 
Variações do processo 
 Injeção em câmara quente 
 Injeção em câmara fria 
 Processo Acurad 
 Injeção em atmosfera controlada 
 Fundição a baixa pressão 
91 
 
PROCESSO DE INJEÇÃO EM CÂMARA 
QUENTE 
 Antigo: Uso comercial significativo nos anos 
50, pouco utilizado atualmente 
 Câmara de injeção imersa no líquido 
 
 
 
92 
 
Operação: 
 Câmara preenchida com metal líquido 
 Pistão desce impulsionando o metal para o 
molde 
 Metal preenche a cavidade do molde 
 Pistão retrocede para a posição inicial 
 
Pressões reduzidas: 0,2 a 3 Kg/cm2 
Equipamento com reduzida vida útil 
Restrito a metais de baixas Tf (Zn, Pb, Sn) 
Adequado a ligas reativas, tais como Mg, pois 
previne o contato com a atmosfera 
 
 
 
 
 
 
 
 
93 
 
PROCESSO DE INJEÇÃO EM CÂMARA FRIA 
Unidades de injeção e de manutenção do líquido 
são independentes 
 
Operação 
 Metal é transferido da panela para a câmara de 
pressão próximo ao molde 
 A alimentação do líquido na câmara de injeção 
pode ser manual ou com braços mecânicos 
 O pistão impulsiona o metal para a cavidade 
do molde 
 
Pistão: vertical ou horizontal 
 Pistão vertical: menor turbulência, menor 
contaminação do fundido com óxidos 
provenientes da superfície do metal em contato 
com o pistão 
 Pistão horizontal: mais popular 
 
94 
 
Pressões maiores do que no processo de injeção em 
câmara quente 
Pressão de trabalho é função do tipo de metal, 
espessura de parede, etc. (varia entre 3 a 20 
Kgf/cm2) 
Turbulência maior do que no processo câmara 
quente 
 
Aplicação: 
 Taxas elevadas de produção: 150 – 250 
ciclos/hora (pode chegar a 500 ciclos/hora) 
 Permite maiores temperaturas de trabalho: 
pode-se fundir ligas de Al, Mg, Cu e aços 
Vida útil dos moldes 
 Elevada 
 Construídos em aços especiais (severas 
condições de trabalho) 
MATERIAL (ligas) VIDA ÚTIL (ciclos) 
Alumínio 20.000 
Cobre 100.000 
Magnésio 300.000 
Zinco 1.000.000 
95 
 
 
 
 
96 
 
PROCESSO ACURAD 
 Aperfeiçoamento do processo de injeção em 
câmara fria com movimento horizontal do pistão 
 Objetivo: aumentar a densidade do produto e 
reduzir inclusões 
 Sistema de injeção com 2 pistões concêntricos, 
com movimentos independentes 
 
 
Operação: 
 Início da compressão: pistões atuam 
simultaneamente 
 Iniciada a solidificação, forma-se casca 
externa, em contato com o molde, impedindo o 
movimento do pistão externo 
 Pistão interno avança, pressionando o líquido 
 
Aplicado a blocos de cilindros de motores de 
automóveis, em ligas de Al-Si hipereutéticas 
 
97 
 
PROCESSO DE INJEÇÃO EM ATMOSFERA 
CONTROLADA 
 Processo a oxigênio, “pore free process” 
 Objetivo: resolver o problema da porosidade 
em produtos injetados 
 Pesquisas na década de 80: 
- Porosidade é resultado da retenção de H e 
N 
- Ausência de O2, consumido em reação 
com o metal líquido 
 Hipótese: substituição do ar no molde por O2 
 Resultados: 
- Fundido com reduzida e fina dispersão de 
óxidos, o que não compromete as 
propriedades mecânicas 
- Redução da pressão de fechamento dos 
moldes à metade: redução dos custos 
operacionais 
 Cuidados especiais quanto aos lubrificantes 
98 
 
- Óleos e graxas são explosivos na 
presença de O2 puro 
- Utilização de grafite coloidal em 
suspensão aquosa 
 
PROCESSO INJEÇÃO À VÁCUO 
 Variante do processo de injeção em atmosfera 
controlada: substituição do O2 por vácuo 
 Permite maior redução da pressão 
 Permite redução de espessuras de parede do 
fundido (30% em relação ao O2) 
 Moldes especiais projetados para utilização 
com vácuo 
 Dispositivos de segurança para impedir a 
entrada de metal líquido na bomba de vácuo 
 
 
 
 
 
99 
 
FUNDIÇÃO A BAIXA PRESSÃO 
Utilização comercial significativa a partir da década 
de 80. 
Etapas: 
 Molde é colocado sobre panela contendo metal 
líquido 
 Mantido fechado por pressão hidráulica 
 Líquido é forçado para dentro do molde por 
ação de gases (inertes ou ar comprimido) 
pressurizados sobre o metal líquido 
 Pressão é mantida até a solidificação da peça 
 No alívio da pressão: refluxo de líquido para o 
banho 
 
Vantagens: 
 Não solidifica canais: eliminação de operações 
de corte 
 Menor custo inicial e operacional do que 
injeção 
 Melhor qualidade do que gravidade 
 Fundido livre de poros e óxidos 
100 
 
 
Problema: 
 Pressão reduzida pode ocasionar mal 
acabamento e defeitos de preenchimento em 
fundidos de paredes finas 
 
Pressões utilizadas: 
 Da ordem de 0,4 Kg/cm2 para impulsionar o 
metal 
 30 Kg/cm2 para fechamento do molde 
Utilizado principalmente para ligas de Al (5 a 25 
Kg), e também para ligas de Mg, Cu e alguns aços 
101 
 
FUNDIÇÃO A VÁCUO – PROCESSO 
VACURAD 
Desenvolvimento: década de 80 
Etapas: 
 Montagem do molde semelhante a de fundição 
a baixa pressão 
 Molde é colocado sobre panela contendo metal 
líquido 
 Conexão é feita por canais imersos no banho: 
possibilidade de utilização de vários canais 
simultaneamente 
 Preenchimento se dá por sucção 
 Fluxo do líquido ascendente e não turbulento: 
- Fundidos livres de óxidos e gases 
- Produtos de alta densidade 
 
102 
 
FUNDIÇÃO POR COMPRESSÃO 
União soviética: anos 60 
Conhecido como forjamento líquido 
Permite geometrias complexas e a obtenção de 
produtos de altas densidades, típicas de forjados 
 
 
103 
 
Características: 
 Metal líquido é vazado em molde pré-
aquecido, na quantidade apropriada 
 Moldes bi-partidos (macho-fêmea) 
 Moldes fechados, pressão mantida durante a 
solidificação 
 Manutenção da pressão durante a 
solidificação: 
- Otimização do contato metal/molde 
- Elevadaprecisão dimensional 
- Alta taxa de resfriamento (refino de grão) 
 Não há necessidade de canais e alimentadores 
 Pressões da ordem de 150 a 300 Kg/cm2, 
função do tipo de liga, geometria e propriedades 
desejadas 
 Ferramental e equipamento de elevado custo 
para fundição, mas de reduzido custo para 
forjamento 
 Parâmetros de controle: Pressão, tempo de 
compressão e temperaturas (líquido e molde) 
104 
 
 Fundidos de geometrias mais complexas e de 
paredes mais finas do que fundição por gravidade 
e forjamento 
 Produtos de maior densidade e granulação 
mais fina 
 Aplicado a ligas ferrosas e não ferrosas de 
composições típicas de fundição e forjamento 
 Ampla aplicação comercial para ligas de Al 
(35 a 100 Kg) 
 Também aplicado à fabricação de compósitos 
105 
 
PROCESSOS ENVOLVENDO 
CENTRIFUGAÇÃO 
Princípio conhecido desde o século XIX 
Metal líquido é vazado no eixo de rotação de moldes 
submetidos à rotação 
Metal solidifica sob a ação da pressão resultante das 
forças de centrifugação 
Não há necessidade de alimentadores, canais e 
machos 
Moldes metálicos (mais comum), podendo ser 
também de areia e casca 
Produtos: 
 Livres de inclusões, de porosidades devido à 
retenção de gases e de impurezas mais leves do 
que o metal 
 Bom acabamento superficial, ausência de 
defeitos de preenchimento e reduzidos vazios de 
contração 
 Densidade e resistência mecânica similares à 
de forjados 
 
Processos aplicados a ligas ferrosas e não ferrosas 
 
106 
 
FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO TOTAL 
 Também conhecido como processo De Lavaud 
 Utilizado para a fabricação de produtos 
tubulares 
 
 O metal é vazado em um molde tubular que gira 
sobre o seu próprio eixo, geralmente na posição 
horizontal 
 A força centrífuga promove o contato 
metal/molde 
Características 
 O metal é vazado continuamente no molde em 
rotação, até a obtenção da espessura desejada 
 A rotação (força, pressão) é mantida até o final 
da solidificação 
 No caso de tubos de comprimentos maiores, o 
molde é movimentado na direção oposta à 
alimentação, de modo a produzir desmoldagem 
contínua 
 Rotações de 1300 a 2000 rpm 
107 
 
 
Moldes: 
 Moldes tubulares metálicos, com ou sem 
revestimentos cerâmicos (moldes sem 
revestimentos devem ser refrigerados a água) 
 Areia com aglomerantes para conferir elevada 
resistência mecânica, tais como areias de macho. 
 O comprimento e o diâmetro externo do tubo 
são funções das dimensões do molde 
108 
 
 O diâmetro interno do tubo é função do 
volume de metal vazado e da velocidade de 
rotação. 
 
Aplicações: 
 Fabricação de tubos em geral 
 Mancais de bronze 
 Tubos de aços ao Cr e ao Ni para aplicação em 
indústria petroquímica 
 Amplamente utilizado para tubos de ferro 
fundido 
- Até 1200 mm de diâmetro 
- 5000 mm de comprimento 
- 6 mm de espessura de parede 
 
 
 
 
 
 
109 
 
FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO 
PARCIAL 
Empregado para fundidos de grandes dimensões que 
apresentem eixo de simetria (por exemplo: rodas e 
engrenagens) 
 Molde posicionado verticalmente e girado em 
torno de seu eixo de simetria 
 Metal líquido vazado por um canal central, 
preenchendo um alimentador 
 Do alimentador central, o líquido é 
impulsionado para a cavidade do molde, pela ação 
da força centrífuga 
 
 
 A geometria do fundido é definida pela 
cavidade do molde: necessária utilização de 
machos 
 Velocidades de rotação inferiores às da 
centrifugação total: 200 a 500 rpm 
110 
 
PREENCHIMENTO POR CENTRIFUGAÇÃO 
 Semelhante à centrifugação parcial 
 Diferença: o molde é constituído por diversas 
cavidades, montadas em torno de um canal e um 
alimentador 
 
 O canal central coincide com o eixo de rotação 
do conjunto 
 O metal é vazado no molde em rotação: força 
centrífuga promove o preenchimento das 
cavidades a partir do alimentador 
 Rotação mantida até o final da solidificação 
 Permite a produção de várias peças 
simultaneamente 
 Pode ser aplicado para a produção de fundidos 
de pequenas dimensões 
 
 
111 
 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR NA 
SOLIDIFICAÇÃO 
 
Solidificação em fundição: 
- Transferência de calor do metal vazado para o 
molde/meio ambiente 
- Velocidade de extração depende dos 
gradientes térmicos e das condutividades 
térmicas do sistema 
- Velocidade de extração de calor influencia a 
taxa de nucleação, tamanho de grão, 
velocidade de solidificação e produtividade 
do processo. 
 
112 
 
 
 
 
 
 
 
 
113 
 
MODOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
- Irradiação e convecção (transitórios) 
- Condução (permanente) 
Vazamento: metal superaquecido (na prática: 110% 
tf) 
- Dissipada por convecção no início da 
solidificação 
 
 
 
 
 
 
114 
 
Fluxos de calor e balanço térmico 
Sistema de coordenadas temperatura x distância 
 
 
 
 
 
115 
 
X = distância de um ponto qualquer à interface 
metal/molde 
S = espessura do metal solidificado em um instante 
qualquer 
v = velocidade de solidificação do metal 
Tf = temperatura de fusão do metal, uniforme em 
todo o líquido 
To = temperatura externa do molde, constante 
durante o processo 
Ts = temperatura em um ponto qualquer do metal 
sólido 
Tm = temperatura em um ponto qualquer do molde 
Tis = temperatura do metal junto à interface 
metal/molde 
Tim = temperatura do molde junto à interface 
metal/molde 
Ti = temperatura de equilíbrio da interface 
metal/molde 
 
 
116 
 
Hipóteses simplificadoras 
- A solidificação se inicia sem 
superaquecimento do metal 
- A interface sólido/líquido apresenta superfície 
macroscopicamente plana, ou com pequena 
curvatura 
- A temperatura externa do molde não 
apresenta variação de temperatura 
- O perfil térmico do metal sólido é descrito por 
uma reta 
- As propriedades físicas do metal e do molde 
independem da temperatura. Propriedades do 
metal consideradas em um ponto próximo à 
sua temperatura de fusão; do molde, à 
temperatura ambiente. 
 
 
 
 
 
117 
 
MOLDES REFRIGERADOS A ÁGUA 
 
 
 
Paredes ocas, com circulação de água sob pressão 
Resistência térmica do molde considerada nula 
Velocidade de circulação de água: 1000 a 2000 cm/s 
Acima: equipamento excessivamente caro 
Abaixo: risco de explosão 
118 
 
 
 
Extração de calor é favorecida se a superfície do 
molde apresentar melhores condições de contato 
com o metal (molde polido). A velocidade de 
resfriamento é maior, bem como a velocidade de 
solidificação. 
 
 
 
 
119 
 
MOLDES DE AREIA OU REFRATÁRIOS 
 
 
 Maior aplicação 
- Grande capacidade de moldagem 
- Grande liberdade de formas e geometrias 
- Menor capacidade de extração de calor 
 Mais utilizado: molde de areia 
- Menor custo 
- Utilização de aglomerantes 
- Permeável a ar e gases 
- Maior resistência térmica: molde (resistências 
do metal sólido e da interface desprezíveis) 
120 
 
 
 
MOLDES METÁLICOS OU COQUILHAS 
 Caso intermediário entre molde refrigerado a 
água e moldes refratários 
 Liberdade de formas limitada 
 Custo maior 
 Maior vida útil 
121 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
122 
 
Efeito da geometria e espessura do molde no tempo 
de solidificação 
 Geometrias simples: determinada 
matematicamente 
 Geometrias complexas:empiricamente 
 
 
 
 
 
 
123 
 
LINGOTAMENTO CONTÍNUO 
 Melhoramento e uniformização da qualidade 
metalúrgica do lingote 
 Primeiras patentes: século XIX. Aplicação 
industrial: 1930 (alumínio) e 1950 (aço) 
 Transferência de calor ocorre em 3 estágios 
- Refrigeração primária (molde refrigerado a 
água) 
- Refrigeração secundária (jatos de água na 
superfície do lingote) 
- Esfriamento livre (convecção e irradiação) 
 Aço exige maior tempo para solidificação 
 Transformação no estado sólido criaria tensões 
superficiais e trincamentos 
 Solidificação primária cria parede sólida para 
conferir resistência mecânica ao lingote (S1 = 0,1 
L) 
 Velocidade de extração do lingote: 0,1 a 0,2 
cm/s 
 
124 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
125 
 
FORNOS PARA FUSÃO DE METAIS 
 
 Grande variedade de fornos 
 Requisito básico: elevar a temperatura do 
metal até a temperatura de vazamento, em um 
tempo razoável e com eficiência econômica. 
 Tipos de fornos: 
- Forno de cadinho 
- Forno de reverberação 
- Forno de indução 
- Forno de resistência elétrica 
- Forno a arco elétrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
126 
 
FORNO DE CADINHO 
 Aquecimento pela combustão de gás, óleo 
combustível ou carvão 
 Cadinhos confeccionados de grafita e argila ou 
carbeto de silício e carbono 
 Utilizados para a fundição de ferro, aço, ligas 
de alumínio, magnésio e cobre 
 Temperaturas da ordem de 200 a 1.400 ºC 
 Capacidades entre 10 a 1000 Kg 
 Velocidades de fusão entre 10 a 100 Kg/h 
 
Forno de cadinho a gás 
 
 
127 
 
 
forno de cadinho a carvão 
 
 
 
 
 
Forno de cadinho basculante 
 
 
 
 
 
128 
 
FORNO DE REVERBERAÇÃO 
 Ação direta da chama sobre o metal 
 Amplamente aplicado na fundição de não-
ferrosos 
 Capacidades de 50 a 5.000 Kg 
 Velocidades de fusão até 10.000 Kg/h 
 Temperatura de trabalho: 600 a 1650 ºC 
 
 
 Forno rotatório: maior eficiência térmica e 
desgaste mais uniforme do revestimento refratário 
 Utilizado para ferros fundidos cinzentos 
ligados e maleáveis, ligas de cobre e de alumínio 
129 
 
 
 Capacidades: 500 a 25.000 Kg 
 Velocidade de fusão até 5.000 Kg/h 
 Temperaturas de trabalho entre 800 a 1.500 ºC 
 Desvantagem: perdas por oxidação elevadas 
(contato direto com a chama) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
130 
 
FORNO DE INDUÇÃO 
 Princípio de funcionamento: indução de 
correntes parasitas (correntes de Foucault) 
 Profundidade de penetração de corrente (S) é 
função da frequência da corrente (S/√f = cte) 
 
 Equipamentos de baixa, média (2 a 10 kHz) e 
alta (450 kHz) freqüências 
 
131 
 
FORNO DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA 
 Aquecimento por efeito Joule 
 Transferência de calor por convecção e 
radiação 
 
FORNO A ARCO ELÉTRICO 
 Utiliza o calor gerado por um arco elétrico 
para a fusão do metal 
 Utilizado principalmente para a fusão de aços 
 Capacidade até 100.000 Kg 
 Velocidade de fusão até 40.000 Kg/h 
 Temperaturas de trabalho entre 1250 e 1750 ºC 
 
132 
 
 Forno a arco indireto: 
- Transmissão de calor por radiação e 
convecção 
- Capacidade: 100 a 2000 Kg 
- Velocidade: 1000 Kg/h 
- Temperatura: 1000 a 1750 ºC 
 Utilizado para a fusão de pequenas 
quantidades de ferro-ligas e ligas de cobre 
 
 
 
 
 
 
133 
 
SEGREGAÇÃO E DEFEITOS 
 
Segregação: heterogeneidade composicional 
(química) 
Defeitos: heterogeneidades estruturais 
 
Microssegregação: pequeno alcance 
Macrossegregação: maior extensão 
 
Tipos de segregação 
Microssegregação Macrossegregação 
Celular 
Dendrítica 
Em contorno de grão 
Por gravidade (antes da 
solidificação) 
Durante a solidificação: 
- Normal 
- Inversa 
- Por densidade 
- Por fibragem 
 
 
134 
 
 A segregação tem como efeito prático a 
heterogeneidade de propriedades do material. A 
correção deste problema se dá por tratamentos 
térmicos de homogeinização, realizados dentro de 
uma faixa de temperaturas compreendendo de 0,8 a 
0,9 Tf, o que favorece a difusão atômica. 
 
Microssegregação 
- Celular 
- Dendrítica 
- Em contorno de grão 
 
A HOMOGEINIZAÇÃO É OBTIDA COM MAIOR 
FACILIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
135 
 
SEGREGAÇÃO CELULAR 
 
 A solidificação celular ocorre para baixos níveis 
de super-resfriamento constitucional (redução do 
super-resfriamento) 
 
SEGREGAÇÃO INTERDENDRÍTICA 
 Variação na concentração de soluto entre o 
centro e a região externa da ramificação dendrítica 
(coring). 
 Em casos extremos, este tipo de segregação 
pode gerar maiores quantidades de segundas fases 
do que o previsto nos diagramas de equilíbrio. 
136 
 
 A heterogeneidade química é mais severa ao 
longo da seção transversal e entre as dendritas 
primárias. 
 Fator importante: Espaçamento interdendrítico 
(). Quanto maior o espaçamento, mais difícil será a 
homogeinização por tratamento térmico. 
 Espaçamentos grosseiros ( 500 m) exigem 
um tratamento térmico a 1.200 ºC por 300 horas para 
produzir uma redução significativa no coring de 
aços. A redução do tempo de resfriamento tem 
efeitos extremamente benéficos na minimização 
deste tipo de microssegregação, pela diminuição do 
espaçamento interdendrítico, o que beneficia 
grandemente as propriedades mecânicas do fundido. 
 
 
 
 
 
 
137 
 
SEGREGAÇÃO EM CONTORNO DE GRÃO 
Duas situações: 
 Contorno paralelo à direção de solidificação 
 
 
 
- Profundidade média da cavidade: 10 m 
- Super-resfriamento constitucional favorece o 
fenômeno 
- Pode ocorrer para qualquer tipo de interface 
sólido-líquido, exceto planar 
 
 
 
138 
 
 Encontro de interfaces com direções de 
crescimento convergentes 
 
 
 
- Concentrações de soluto extremamente elevadas 
- Em alguns casos pode ser considerada como 
macrossegregação 
 
 
 
139 
 
MACROSSEGREGAÇÃO 
 Longo alcance 
 Variações na interface sólido-líquido 
 Movimento do líquido na zona pastosa 
 
Segregação por gravidade 
 Diferenças na densidade dos componentes do 
metal ou de diferenças localizadas de temperatura, 
que indiretamente geram diferenças de densidade. 
 Ocorre nos momentos iniciais da solidificação 
 A ocorrência de fases intermetálicas ou 
inclusões pode agravar o fenômeno, pela maior 
densidade destes componentes 
 A convecção do líquido no interior do molde 
pode minimizar grandemente a decantação de 
componentes de maior densidade, minimizando 
este problema. O mesmo ocorre com a agitação 
forçada do líquido. 
 
 
140 
 
Segregação normal 
 Também denominada segregação por 
empurramento de soluto 
 Típica de concentrações de soluto que 
proporcionem interfaces sólido líquido do tipo 
planar 
 
Segregação inversa 
 Condições que favoreçam o crescimento 
dendrítico pronunciado 
 Aprisionamento do líquido entre os grãos 
 
 
 Uma das maneiras de minimizar este problema 
seria a utilização de moldes não refratários, que 
aumentariam o super-resfriamento térmico na 
superfície de contato do líquido com o molde, 
favorecendo a nucleação. 
141 
 
Fluxo de líquido induzido por densidade 
Durante a solidificação, se a fração de líquido 
remanescente tiver sua densidade aumentada, o 
fundido apresentará variaçõescomposicionais no 
sentido vertical da peça, com a porção de maior 
densidade se posicionando na porção inferior do 
fundido. 
 
Fibragem dos aços 
 Também conhecido como segregação em 
bandas 
 Ocorre para altos níveis de super-resfriamento 
constitucional 
 Alta concentração de soluto na interface 
sólido-líquido 
 Variações de extração de calor 
 Baixa velocidade de difusão 
 Regiões paralelas à interface enriquecidas de 
soluto 
 
142 
 
DEFEITOS 
 Bolhas e vazios 
 Gotas frias 
 Trincas de contração 
 Rebarbas 
 Inclusões de óxidos 
 Cavidades de contração e rechupes 
 Alimentação insuficiente 
 
BOLHAS E VAZIOS 
 
 Cavidades esferóides ou alongadas 
143 
 
 Fatores 
- Aprisionamento de ar durante o vazamento do 
metal 
- Geração de gás pela reação do metal líquido 
com o molde ou macho 
- Reações químicas no metal líquido 
- Rejeição de gás durante a solidificação 
 
 
De forma geral, a correção de defeitos se dá pela 
atuação sobre as suas causas. 
 
 
 
 
144 
 
GOTAS FRIAS 
 Este defeito tem forma planar e é gerado pelo 
encontro de duas frentes de metal líquido com 
temperatura insuficiente para promover o 
coalescimento das duas superfícies. 
 
TRINCAS DE CONTRAÇÃO 
 Também conhecidas como trincas de 
solidificação, gotas quentes ou rasgos. 
 Típicas de ligas com grandes intervalos de 
solidificação (zonas pastosas) 
 
145 
 
REBARBAS 
 Saliências em torno da linha de partição do 
molde ou em trincas existentes no molde ou no 
macho 
 Defeito associado: junção cruzada 
 
INCLUSÕES DE ÓXIDOS 
 Aprisionamento no interior do metal de óxidos 
ou materiais estranhos ao metal 
 Via de regra está relacionado à problemas 
operacionais (falta de limpeza do molde, cadinhos 
sujos, etc.) 
 
CAVIDADES DE CONTRAÇÃO E RECHUPES 
 Defeito relacionado à contração dos metais na 
mudança de fase líquido/sólido 
 O dimensionamento correto de canais de 
alimentação e massalotes auxilia na correção deste 
defeito. 
 
146 
 
ALIMENTAÇÃO INSUFICIENTE 
 Relacionado à falta de preenchimento do 
molde pelo metal líquido. 
 Baixa fluidez do metal líquido 
 Mau projeto do molde 
 
DEFEITO CAUSA 
BÁSICA 
SOLUÇÕES PRÁTICAS SOLUÇÕES DE 
PROJETO 
Bolhas e 
vazios 
Oclusão de 
gases 
(a) Aumento dos canais 
(b) Eliminação de materiais 
que possam gerar gases 
(c) Desgaseificação 
Evitar sistemas de 
alimentação que 
proporcionem altas 
velocidades de fluxo 
Gotas frias Defasagens 
direcionais 
dos fluxos 
de metal 
líquido 
(a) Aumento da velocidade 
de vazamento 
(b) Pré-aquecimento do 
molde 
Fazer novos arranjos dos 
sistemas de corrida e de 
entrada, e evitar mudanças 
abruptas de seção 
Trincas de 
contração 
Destacame
nto do 
metal sob 
tensão 
térmica 
(a) Uso de moldes 
colapsáveis 
(b) Controle de gradientes 
térmicos com resfriadores 
Nenhuma 
Rebarbas Fluxo de 
líquido na 
junção do 
molde 
(a) Diminuição da 
temperatura de 
vazamento 
(b) Aumento da fixação das 
caixas do molde 
Nenhuma 
Inclusões Aprisionam
ento de 
materiais 
estranhos 
Maior cuidado e limpeza 
durante a operação de 
vazamento 
Nenhuma 
Cavidades e 
rechupes 
Falta de 
alimentaçã
o do 
material 
(a) Promoção de 
solidificação direcional 
por controle do fluxo de 
calor 
(b) Aumento da temperatura 
de vazamento 
Recompor o sistema de 
alimentação e alívio, 
principalmente os massalotes 
Falta de 
alimentação 
Baixa 
fluidez 
Aumento da temperatura de 
vazamento 
Reconsiderar posição, 
tamanho e número de portas 
de entrada e alívio 
 
147 
 
SIDERURGIA 
 
SIDERURGIA: s.f. 1. Metalurgia do ferro e do aço. 
2. Arte de ferrador. (Sin.: Siderotecnia) 
 
METALURGIA: s.f. Conjunto de tratamentos 
físicos e químicos a que se submetem os minerais 
para se extraírem os metais, devidamente purificados 
e beneficiados. 
Fonte: Dicionário Aurélio Básico da Língua Portuguesa 
 
Bibliografia complementar: Campos Filho, M. P. Introdução à Metalurgia 
Extrativa e Siderurgia. Rio de Janeiro: LTC Editora S.A., 1981, 153 p. 
 
 
 Fe na natureza: Óxidos 
Hematita (vermelha): Fe2O3 
Limonita (marron): Fe2O3.H2O 
Magnetita (negra): Fe3O4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
148 
 
Extração do metal: 2 etapas  Beneficiamento e 
redução 
Beneficiamento: 
- Fragmentação 
- Classificação (tamanho) 
- Concentração (separação) 
 
Operações de fragmentação 
Minério bruto: fragmentos amorfos, dimensões 
variadas. 
Etapas: britagem, trituração, moagem e 
pulverização. 
Operação de 
fragmentação 
Dimensões médias dos 
fragmentos (cm) 
Potência 
(kWh/ton) 
Entrada Saída 
Britagem 150-50 30-10 0,2-0,5 
Trituração 30-10 5-1 0,5-2 
Moagem 5-1 0,5-0,2 2-10 
Pulverização 0,5-0,2 <0,005 >100 
 
 
 
 
149 
 
Classificação 
Os fragmentos de minério precisam ser separados ou 
classificados em função do tamanho das partículas 
obtidas. Para tanto, são utilizadas duas técnicas: 
peneiramento e sedimentação. 
O peneiramento consiste da separação mecânica dos 
fragmentos com o auxílio de reticulados metálicos 
com tamanhos decrescentes (peneiras). É importante 
notar que a eficiência deste método diminui com a 
diminuição das aberturas dos reticulados. Por este 
motivo, este método só é utilizado para separar 
partículas relativamente grandes, com até 10-1 mm. 
Tamanhos menores são separados por sedimentação. 
 
 
 
 
 
 
150 
 
A sedimentação se baseia na diferença de velocidade 
de decantação em função do diâmetro das partículas. 
Geralmente o fluido utilizado é a água. 
 
 
 
Concentração 
O objetivo das operações de concentração é separar 
os diferentes componentes, baseando-se em suas 
diferentes propriedades físicas. Desse modo, ao final 
desta etapa, é obtido um produto, denominado 
concentrado, no qual o principal minério tem 
concentração maior do que no início do processo. A 
151 
 
concentração pode ser realizada com as seguintes 
técnicas: 
- Flotação: separação pela diferença na tensão 
superficial 
- Separação gravitacional 
- Separação magnética 
- Separação eletrostática 
- Espessamento e filtragem 
- Limpeza gasosa 
 
 
Redução 
- Preparação: aumento da concentração do 
composto metálico no minério. Ex.: secagem, 
calcinação ou sinterização. 
- Redução: remoção do oxigênio 
- Refino 
152 
 
 
Siderurgia – caso particular de pirometalurgia. 
Redução dos compostos metálicos: 2 métodos 
básicos 
 Reação com agente redutor, com maior 
afinidade química pelo oxigênio ou pelo radical. 
Exemplo: FeO + C  Fe + CO() 
 
153 
 
 Dissolução do composto metálico em solvente 
adequado (solução aquosa ou sal fundido) 
formando solução eletrolítica e posterior 
eletrólise, com deposição de íons metálicos. 
Exemplo: CuSO4  Cu++ + SO4-- 
 Deposição no cátodo: Cu++ + 2e  Cu 
 
 
 
 
 
 
 
 
154 
 
PRODUÇÃO DO FERRO FUNDIDO E DO 
AÇO 
1a Etapa: Obtenção do ferro bruto, com 90% de 
pureza (ferro gusa) 
 
 
155 
 
REDUÇÃO EM ALTO-FORNO 
Agente redutor: carbono 
Alto-Forno: Reator tubular vertical 
 
Alimentação com carga sólida na parte superior e ar 
pré-aquecido na parte inferior 
Carga sólida 
Minério de ferro: Geralmente na forma de pelotas 
sinterizadas 
Fundente: