Fundição - APOSTILA 1

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APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
ICET – Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
Disciplina de Processos de Fabricação 1 
 
 
 
 
 
 
APOSTILA 1 - PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Marcelo José Simonetti 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Campus Sorocaba/Éden 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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1. Introdução 
 
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-se por resfriamento. 
A fundição é uma das indústrias mais antigas no campo de trabalho dos metais e data de 
aproximadamente 4.000 AC, tendo sido empregados desde esta época inúmeros métodos para 
obtenção da peça fundida. 
Destes o mais tradicional é o da fundição em areia, que 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. Outros processos que se destacam pela sua 
utilização nos dias de hoje são: 
• Fundição em casca (Shell Molding) 
• Fundição em moldes metálicos (por gravidade ou sob pressão) 
• Fundição centrífuga 
• Fundição de precisão (cera perdida, moldes cerâmicos) 
• 
1.1. Importância da fundição 
 
Praticamente todo metal é inicialmente fundido. O lingote que dá origem a um metal trabalhado por 
laminação ou forjamento, é inicialmente fundido em uma lingoteira. Peças fundidas tem propriedades 
específicas importantes em engenharia, que podem ser: metalúrgicas, físicas ou econômicas. Por 
exemplo: 
• As peças fundidas são muito mais baratas que as peças forjadas ou conjuntos obtidos por solda, 
desde que a produção passe de um certo limite mínimo, que compense o investimento no modelo 
necessário para a execução do molde para fundição. 
• 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. 
Assim, a sua resistência à tração, por exemplo, é a mesma em todas as direções, o que é uma 
característica desejável para algumas engrenagens, anéis de pistão, camisas para cilindros de 
motores, etc. 
• O metal líquido possui a capacidade de escoar em seções finas, de projeto complicado, 
possibilitando assim a obtenção de formatos que seriam bastante difíceis de obter-se por outro 
processo. 
O ferro fundido é o único metal com boas características de amortecimento, minimizando vibrações e 
sendo, portanto, ideal para bases de máquinas, bloco de motores, etc. 
 
2. Processos de fundição 
 
Serão objeto de estudo neste curso os seguintes processos: 
• Fundição em areia. 
• Fundição em casca. 
• Fundição em coquilha. 
• Fundição sob pressão. 
• Fundição centrífuga. 
• Fundição de precisão pelo processo da cera perdida. 
 
3. Fundição em areia 
 
Para se fundir uma peça em areia necessitamos, inicialmente, preparar o molde para vazamento do 
metal fundido e, para isso, precisamos ter: o modelo da peça, os respectivos machos e a areia 
misturada de forma adequada para elaboração do molde. 
A seguir damos um esquema da seqüência de etapas do processo de fundição em areia e 
analisamos sucintamente cada uma delas 
 
 
 
 
 
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3.1. Seqüência do processo de fundição em areia: 
 
 
Modelo 
da Peça 
Preparação 
dos Machos 
Vazamento 
do Metal 
Montagem 
da Caixa 
Preparação 
do Molde 
Preparação 
da Areia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desmoldagem 
da Peça 
 
 
 
 Corte 
de Canais 
 
 Rebarbação 
da Peça 
 
 
Inspeção 
da Peça 
 
 
 
 
Tratamento 
Térmico 
 
 
 Quando necessário. 
 Usinagem 
da Peça 
 
 
 
 
Peça Pronta 
 
 
3.2. Modelos e caixas de macho 
 
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 durante seu resfriamento no 
estado sólido. 
• Aumento nas dimensões, de forma a deixar o sobremetal necessário nas superfícies que deverão 
ser usinadas posteriormente. 
• Inclinação nas paredes verticais, chamada de ângulo de saída, para propiciar a fácil retirada do 
modelo de dentro do molde, sem arrastar areia. 
• Quando a peça contiver furos, criar saliências, chamadas marcações de machos, que deixarão 
buracos na areia do molde, para fixação dos machos, que darão origem aos furos. 
 
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Opcionalmente, pode ser acrescentado ao modelo da peça, o sistema de alimentação (canais e massalotes). 
 
3.2.1. Classificação dos modelos 
 
Os modelos podem ser classificados nos seguintes tipos: 
• Modelo Solto Monobloco 
É o tipo mais simples. Geralmente apresenta uma superfície plana que servirá de apoio na 
moldagem. Os canais e massalotes podem ser acrescentados como apêndices ou serem cortados à 
mão, no molde. 
É usado apenas para peças simples ou pequenas séries de produção, devido ao baixo rendimento na 
moldagem. 
 
,
Modelo e Macho de um Volante 
Macho
Modelo
Macho 
Molde
Caixa de 
Macho 
 
 
 
 
 
• 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 (tampa e fundo da caixa). 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
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• Modelo tipo Chapelona 
 
 
 
A chapelona consiste de um gabarito, que 
reproduz uma seção da peça, feito com uma 
prancha de madeira, reforçada nas beiradas e 
fixada à uma haste metálica, que permite a 
obtenção de moldes circulares ao girar-se a 
prancha em volta da haste. 
A chapelona é usada para peça de formato 
circular, que não exijam grande precisão 
dimensional. 
 
 
• 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. Além disso, este 
tipo de modelo permite a utilização de 
máquinas de moldar, o que resulta em um 
grande aumento na velocidade de 
obtenção dos moldes. 
Placa Peça 
Meio-Molde 
 
3.2.2. Material para construção dos modelos 
 
A decisão sobre o material que se deve utilizar no modelo depende de vários fatores, tais como: 
• Quantidade de peças a serem fundidas 
• Precisão dimensional necessária e acabamento superficial desejado 
• Tamanho e formato do fundido 
 
A tabela a seguir mostra uma comparação entre as características mais importantes de vários 
materiais. 
 
Comparação dasCaracterísticas de Materiais para Modelos 
 
Materiais para Modelo Características 
Madeira Alumínio Aço Plástico
Usinabilidade E B R B 
Resistência ao Desgaste P B E R 
Resistência Mecânica R B E B 
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 
(Legenda: E = Excelente; B = Bom; R = Regular; P = Pobre) 
(a) Como fator de fadiga do operador (b) pelo ataque de água 
 
Muitos modelos são feitos de dois ou mais materiais diferentes. Por exemplo, em locais de muito 
desgaste, podemos usar aço sendo o resto do modelo feito de madeira. 
 
 
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3.2.3. Contração de solidificação 
 
Como já sabemos, todo metal ou liga fundido ao solidificar-se sofre contração. 
A contração pode ser dividida em duas: 
• Aquela observada quando o material resfria-se ainda no estado líquido (contração líquida). 
• Aquela observada durante o 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. 
Damos a seguir o índice percentual de contração sólida de alguns metais, que deve ser compensado 
com o aumento nas dimensões do modelo: 
 
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% 
Alumínio 13 1,0% 
Cobre-Cromo 2,0% 
Bronze ao Estanho 1,0% 
Bronze ao Silício 1,0% 
Bronze ao Manganês 1,5% 
Bronze Alumínio 1,5% 
 
3.2.4. 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 
 
3.2.5. 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. Entretanto, um macho também pode ser usado 
para completar uma parte mais delicada de um molde, que não poderia ser produzida com areia 
comum do molde, por ser esta menos resistente que as empregadas na fabricação de machos. 
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. 
 
Macho usado para obtenção de um furo no centro da peça. 
 
 
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Macho usado para completar o molde, permitindo o uso de modelo monobloco. 
 
3.3. Areias para confecção de moldes e machos 
 
3.3.1. Principais propriedades 
 
As areias devem reunir uma série de propriedades que garantam a obtenção de peças fundidas 
isentas de defeitos. As principais são as seguintes: 
• Moldabilidade: 
Capacidade que deve ter a areia de moldagem de adotar fielmente a forma do modelo, e de mantê-la 
durante o processo de fundição. 
 
• Refratariedade: 
É a capacidade do material de moldagem de resistir à temperatura de vazamento do metal sem que 
haja fusão dos grãos de areia. 
 
• Estabilidade Térmica Dimensional: 
O material de Moldagem não deve sofrer variações dimensionais quando submetido às mudanças de 
temperatura que ocorrem nos moldes por ocasião do vazamento do metal fundido. 
 
• Inércia química em relação ao metal líquido: 
Em princípio, o material de moldagem não deve reagir com o metal líquido ou com os gases 
presentes na cavidade do molde. 
 
• Colapsibilidade e Resistência à quente: 
A colapsibilidade é a qualidade que deve ter a areia de moldagem de ceder, quando submetida aos 
esforços resultantes da contração da peça ao solidificar-se. Se o molde (ou o macho) não for 
colapsível poderá ocorrer o rompimento das peças ou a formação de "trinca à quente”. Entretanto, 
as paredes do molde e machos devem ter suficiente resistência à quente, para resistir aos esforços 
devidos ao impacto e empuxo exercidos pela massa de metal que enche o molde. 
 
• Permeabilidade aos gases: 
É a propriedade, que deve ter o molde de deixar passar o ar, os gases e os vapores existentes ou 
gerados em seu interior, por ocasião do vazamento do metal. Os gases presos no interior dos moldes 
podem dar origem a defeitos, tais como as cavidades originadas por bolhas. 
 
• Desmoldabilidade: 
É a facilidade com que se pode retirar uma peça do interior do molde, de modo a obter-se um fundido 
isento de resíduos e material de moldagem. 
 
3.3.2. Composição das areias de moldagem 
 
• Tipos de areia para a confecção de moldes 
 
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As areias de sílica são as mais utilizadas nas operações de moldagem. Elas são basicamente de dois tipos: 
as ligadas naturalmente e as sintéticas. 
As ligadas naturalmente são compostas basicamente de sílica, argila e água. A sílica (SiO2) tem 
grãos arredondados de vários tamanhos. Sua permeabilidade diminui quanto mais fino for o grão e 
quanto mais variados forem os tamanhos de grão. 
 
 
 
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. 
A resistência da areia aumenta com a proporção da argila, mas sua porosidade diminui, pois a massa 
formada pela argila é impermeável. Seu ponto de fusão é de 1.250ºC. 
Por motivos de permeabilidade e temperatura de fusão as areias muito argilosas são utilizadas 
apenas para fundição de metais de baixo ponto de fusão, tais como o alumínio (700ºC). 
A proporção de umidade varia entre 5 a 10%. Esse conteúdo de água influencia na plasticidade, 
permeabilidade e resistência dos moldes e, portanto, deve ser constantemente verificado e mantido 
dentro do nível ideal. 
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. 
 
• Tipos de areia para a confecção de machos 
Para a fabricação de machos, além da sílica e da bentonita são juntados outros aglutinantes para 
favorecer o endurecimento da areia. Estes aglutinantes podem ser: 
• Óleos (principalmente óleo de linhaça) e materiais cereais (farinha de trigo, de milho, etc.). 
Os machos preparados com esses aglutinantes são endurecidos em estufa, apresentando boa 
resistência e fácil desmoldagem. São conhecidas como areias estufadas
 
• Resinas sintéticas (uréia, fenólica ou furânica), conhecido, também como macho de shell 
A aplicação de resina sintética como aglutinante permite maior rapidez de preparação do macho 
(menos tempo de estufa), facilidade de retirada dos machos, eliminação de gases e melhor 
acabamento. 
 
• Silicato sódico + Anidrido Carbônico (CO2) 
Consiste em misturar-se sílica seca com um aglutinante a base de silicato sódico, preencher as 
caixas de machos com este preparado e seca-lo em seguida, de forma contínua, fazendo passar CO2 
pela massa. 
O CO2 provoca uma reação química que endurece a areia pela formação de um gel coloidal de silício. 
Esse processo elimina a necessidade de estufa e possui uma grande rapidez de preparação, 
eliminando também, devido a sua grande resistência, a necessidade desuportes e armaduras 
interiores. 
Existem mais uma série de tipos de areia para aplicações especiais, que não serão objeto deste 
curso. 
 
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CO2 
Caixa de macho 
 
3.3.3. Preparação das areias de moldagem 
 
As areias, por estarem em contato com o metal fundido, perdem suas propriedades, de forma que 
constantemente elas devem ser recicladas. 
A areia que se utiliza normalmente é composta de: areia velha, areia nova, água e pó de carvão. 
O pó de carvão é usado para impedir a formação de uma capa superficial de óxido de ferro sobre a 
peça fundida, além de aumentar a porosidade e melhorar o acabamento. 
Estas areias devem ser preparadas em máquinas misturadoras e são utilizadas como areias de 
moldagem propriamente ditas, para cobrir o modelo, distinguindo-se das areias de enchimento, que 
são usadas unicamente para encher as caixas e, como não estão em contato direto com o modelo 
não influem no acabamento das peças fundidas. As areias de enchimento podem ser de qualidade 
inferior, ou mesmo areia velha. 
 
3.3.4. Misturadores de areia 
 
São equipamentos utilizados para o preparo das areias de moldagem, através da mistura de todos 
seus componentes. A seguir, mostramos como exemplo, o misturador do tipo contínuo: 
 
• Misturador contínuo 
A areia é introduzida e levada para dentro de uma primeira caçamba, onde é revolvida por um 
conjunto de facas e misturada através dos mós (rodas) sendo, a seguir, transferida para a segunda 
caçamba onde é novamente misturada. Essa mistura vai saindo de forma contínua e em altas 
quantidades. 
 
 
3.4. Métodos de moldagem 
 
3.4.1. Manual 
 
 
 
 
A moldagem manual é o método 
mais lento e mais antigo usado para 
produzir-se um molde, porém ele é 
ainda usado para moldagem em 
bancada ou no chão, quando se têm 
modelos soltos, ou ainda quando se 
está produzindo peças 
experimentais ou muito grandes. 
Para a produção seriada em larga 
escala utilizam-se as máquinas de 
moldar. 
 
 
 
 
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3.4.2. Máquinas de moldar - Principais tipos 
 
Máquina de moldar por impacto e compressão 
 
Nessa máquina, como podemos observar na figura acima, todo o conjunto é elevado por um pistão 
pneumático que o deixa cair no fim do curso, em queda livre, dando-se a compactação da areia 
através do impacto. Em seguida, é completada a quantidade de areia necessária para encher a caixa 
e uma prensa termina o trabalho de compactação da areia. 
Para a moldagem, o modelo em placa é preso à mesa da máquina e a caixa do molde é encaixada 
sobre ele, através de pinos guias. Após repetidas operações do pistão e da ação da prensa, a areia 
fica compactada e a caixa com o molde é retirada da máquina através de pinos extratores. 
 
• Máquina de Moldar por Projeção de Areia 
 
Indicada especificamente para peças de grandes dimensões que não podem ser moldadas pelas 
máquinas de impacto e compressão. Este processo provoca uma certa abrasão no modelo e, 
portanto é aconselhável que a areia de faceamento seja socada manualmente. 
 
 
 
 3.5. 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 distante da alimentação para o ponto mais próximo. 
 
 
 
 
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3.5.1. Elementos básicos 
 
 
 
• 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. 
 
• 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. 
O rexupe ocorre devido à peça se solidificar de fora para dentro. Assim forma-se uma casca que 
passa a impedir o fluxo de metal líquido para o interior da peça, não permitindo a compensação da 
diminuição do volume de metal, que ocorre devido à contração no estado líquido. 
O metal vazando na cavidade do molde deve começar a solidificar-se a uma distância extrema dos 
massalotes. Desta maneira os vazios devido a contração de resfriamento movem-se 
progressivamente pela peça até atingir os massalotes, que devem ser a última região a solidificar-se 
e, portanto, conter o rexupe devido à contração do metal líquido. 
 
3.5.2. 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 
ou na altura da divisão das caixas. Cada uma delas tem suas vantagens e desvantagens, como 
comentado a seguir: 
 
 
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• 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 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. 
 
• Alimentação por baixo 
 
A favor temos o escoamento laminar do metal e o enchimento do molde de baixo para cima, que não 
causa problemas de erosão. Por outro lado, é mais difícil de ser cavado o canal e o gradiente de 
temperatura é desfavorável, favorecendo a formação de "rexupe" na peça. 
 
3.5.3. Resfriadores 
 
Quando, por causa da complexidade da peça, a solidificação não puder ser dirigida adequadamente 
para o massalote, pode-se utilizar resfriadores. Estes são pedaços de metal inseridos no molde que, 
em contato com metal fundido, irão diminuir sua temperatura e acelerar a solidificação daquele ponto 
da peça. 
Os resfriadores podem ser externos, quando não farão parte da peça, ou internos, quando são do 
mesmo metal da peça e serão incorporados à mesma. 
 
3.5.4. Ventilações 
 
São pequenos furos feitos na areia do molde, com arame ou estilete, para facilitar a saída de gases e 
vapores, sempre que a permeabilidade da areia não for suficiente para isso. 
 
3.5.5. Simulação de resfriamento 
 
 
 
Existem softwares que simulam o resfriamento 
dentro do molde, de uma determinada peça, 
permitindo através da diferenciação de cores, 
determinar-se a melhor localização dos canais de 
alimentação, massalotes, etc. Dessa forma podemos 
otimizar o projeto do sistema de alimentação, 
garantindo menor gasto de metal e ótima qualidade 
para a peça. 
 
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3.6. Desmoldagem 
 
A retirada da peça de dentro do molde deve ser feita após sua solidificação, não sendo obrigatório o 
resfriamento até a temperatura ambiente. 
Normalmente usam-se máquinas de desmoldar, que consistem de uma grelha vibratória aonde o 
molde é colocado. 
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. 
 
3.7. Remoção de canais e massalotes 
 
Os canais e massalotes são cortados da peça através de impacto, serras, discos abrasivos ou chama 
oxiacetilênica, dependendo do caso. 
 
 
 
3.8. Rebarbação e limpeza 
 
Peça pequenas normalmente são rebarbadas através da colocação das mesmas em tambores 
rotativos juntamente com material abrasivo. 
Peças maiores podem ser jateadas com areia ou granalha de aço, ou esmerilhadas com rebolos e 
pontas montadas. 
 
3.9. Tratamento térmico 
 
Quando se deseja melhorar a usinabilidade do material e aliviar as tensões originadas durante o 
resfriamento das peças fundidas, elas devem ser submetidas a um tratamento de recozimento. 
 
3.10. Usinagem 
 
Furos de dimensões reduzidas, roscas, detalhes complexos, precisões dimensionais fechadas e 
melhor acabamento devem ser obtidos através de usinagem. Para tanto devem ser previstos 
sobremetal e marcações de referência para balizamento da usinagem. 
 
4. 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. 
 
4.1. Preparação do molde 
 
O preparo do molde empregando este método consiste em preparar-se a casca, sempre feita em 
duas metades e, em seguida, uni-las através de cola ou grampos, formando o molde. 
A figura abaixo dá a seqüência esquemática da elaboração de um molde tipo casca. 
 
 
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3 1 4 2 
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Seqüência da operação: 
• No recipiente da máquina carrega-se a mistura de moldagem (1). 
• A placa de modelar metálica, devidamente aquecida até uma temperatura de 150º a 230º C é 
presa sobre o recipiente da máquina (2). 
• 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 .(3). 
• 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 (4). 
• 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 (5). 
• A casca sinteriza-se e solidifica-se, sendo retirada da placa com a ajuda de pinos extratores. 
• Os moldes são obtidos através da colagem ou colocação de presilhas, que unem suas duas partes 
(6). 
• No caso de peças maiores, os moldes devem ser mergulhados em areia ou granalhas de ferro, ou 
ainda mantidos entre guarnições metálicas, a fim de contrabalançar a pressão hidrostática exercida 
pelo metal fundido. 
 
4.2. Vantagens e aplicação do processo 
 
Com o Shell Molding podem-se obter peças de ferro fundido, aço e metais não ferrosos com pesos 
desde dezenas de gramas até aproximadamente 200 Kg. 
A precisão do processo, que varia de 0,2 a 0,5 mm, aliada a um excelente acabamento superficial, 
permite que, em muitos casos, a usinagem posterior seja dispensada. Além disso a superfície da 
peça moldada fica tão limpa que não necessita de tratamento mecânico de limpeza. 
Peças fundidas de paredes delgadas e com muitos detalhes, também são facilmente obtidas por este 
processo. Os moldes de shell 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. 
 
5. Fundição em moldes permanentes 
 
Denomina-se fundição em molde permanente a qualquer processo de fundição em que o metal 
líquido é vertido em molde, geralmente metálico, que possa ser utilizado um grande número de 
vezes, sendo por isso denominado permanente, ao contrário dos processos vistos anteriormente 
(areia e shell), onde o molde é usado uma única vez. 
Existem dois processos básicos para a fundição em moldes permanentes: 
• Por gravidade 
• Sob pressão 
 
 
 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
15
5.1. Fundição em moldes permanentes alimentados por gravidade 
 (Fundição em Coquilha) 
 
Neste processo o molde metálico é cheio unicamente pela ação da gravidade. Neste caso geralmente 
a matriz (molde) é aberta e fechada manualmente, sendo passível, entretanto, de mecanização. Os 
machos usados podem ser metálicos ou de areia. Os de areia são usados quando, devido a sua 
complexidade, fica difícil sua retirada da peça pronta, ou quando não se exige grande precisão e 
acabamento do furo. 
 
5.1.1. O Processo 
 
Os moldes são geralmente feitos de ferro fundido, aço ou bronze, dependendo da durabilidade 
esperada e da temperatura de fusão do metal da peça. A vida de um molde varia entre 3.000 a 
10.000 peças para fundição de ferro, e pode chegar até 100 mil peças para fundição de metais moles. 
Para a fundição em coquilha o molde deve ser aquecido previamente, a fim de evitar-se o choque 
térmico que resultaria de um resfriamento muito rápido. É também aplicado um desmoldante interno 
que, além de facilitar a posterior desmoldagem e melhorar o acabamento da peça, poderá controlar o 
resfriamento da mesma. Assim, existem dois tipos de revestimento: Os comuns, a base de grafite e 
os isolantes a base de argila. Esse último impede o rápido resfriamento de paredes muito finas, 
diminuindo os riscos de trincas provocadas pela contração brusca da peça. 
 
5.1.2. Aplicações e vantagens 
 
Atualmente a fundição em coquilha é amplamente usada para metais não ferrosos (chumbo, zinco, 
alumínio, magnésio, estanho, cobre e suas ligas) e, em menor intensidade, para ferro fundido. 
O tamanho das peça geralmente não ultrapassa 25 Kgf, podendo no entanto atingir até cerca de 200 
Kgf. 
As peças obtidas nos moldes metálicos têm uma estrutura de grão fino e propriedades mecânicas 
elevadas, mas devido ao resfriamento rápido surgem tensões nas camadas superficiais das peças, 
tornando necessário, na maioria das vezes, submetê-las a um tratamento térmico de recozimento. 
O acabamento obtido é perfeito, conseguindo-se precisão da ordem de 0,1 mm. 
Os gases formados devem escapar do molde através de orifícios capilares colocados na emenda das 
duas partes do mesmo. 
A peça deve ser desmoldada imediatamente após a sua solidificação para evitar que sua contração 
aconteça no interior do molde, o que poderia provocar trincas na peça, pois o molde metálico não é 
colapsível. 
 
 
A coquilha pode ser mista, isto é, um 
molde metálico exterior e macho de areia, 
ou completa, como a da figura ao lado, em 
que a parte interior também é moldada por 
uma macho metálico, que é desmontável a 
fim de poder ser retirado depois da 
fundição da peça. Note-se o sistema de 
construção do macho desmontável, bem 
como o núcleo ou cunha central que 
mantém em posição as suas diversas 
partes. 
 
Coquilha para fundição por gravidade de um pistão 
de motor, de liga de alumínio. 
 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
16Na parte superior representou-se a 
peça terminada, que corresponde neste 
caso à base de um medidor de 
lubrificantes. Na parte inferior 
representou-se uma das partes laterais 
da coquilha com a metade do canal de 
colada, a tampa e os machos, com os 
quais se obtém os orifícios da peça. 
 
Coquilha para fundição por gravidade 
 
5.2. Fundição sob pressão 
 
A fundição sob pressão, como no processo de fundição em moldes permanentes por gravidade, 
utiliza moldes metálicos pré-aquecidos, também chamados de matrizes, só que a alimentação do 
metal fundido é feito sob pressão. 
A pressão assegura um bom preenchimento da cavidade do molde com o metal, reproduzindo seções 
bastante finas e detalhadas, garantindo a isenção de porosidade nas seções da peça. 
A produtividade desse processo é extremamente elevada, podendo chegar a produzir até 1000 peças 
por hora. 
 
5.2.2. O Processo 
 
A fundição sob pressão é sempre feita através de máquinas apropriadas, que fecham e travam as 
matrizes, injetam o metal sob pressão para dentro dos moldes, enquanto que os gases que estavam 
em seu interior são expulsos através de ventilações na emenda das duas partes, que compõem o 
molde. Logo que a peça se solidifica, as matrizes se abrem e o fundido é ejetado através de pinos 
extratores. Enquanto as matrizes estão abertas elas são limpas e lubrificadas para a próxima 
operação. 
 
 5.2.3. Máquinas para obtenção de peças por fundição sob pressão 
 
• Máquina de ação por êmbolo com câmara de compressão à quente 
 
 
Estas máquinas são empregadas para obtenção de peças de ligas metálicas, com temperatura de 
fusão de até cerca de 450ºC (chumbo, estanho, zinco). 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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No recipiente de ferro fundido despeja-se o metal líquido, cuja temperatura é mantida constante através de 
aquecimento do banho. O metal líquido enche a cavidade do cilindro e do canal de alimentação, 
através do orifício existente. 
Com a descida do êmbolo do cilindro pneumático, o metal é pressionado para dentro do molde. 
Quando a peça solidifica-se o êmbolo levanta-se e o metal líquido desce novamente para seu nível 
original. A última operação da máquina é a abertura das matrizes e a ejeção da peça. 
O rendimento dessas máquinas é de até 1.000 peças por hora, quando inteiramente automáticas, e a 
pressão sobre o metal varia de 6 a 100 atm. 
A desvantagem deste tipo de máquina é que suas peças estão em parte mergulhadas no metal 
fundido, o que limita os metais que podem ser fundidos, uma vez que temperaturas acima de 500ºC, 
favorecem a formação de películas de óxido nas paredes do cilindro, impedindo o livre movimento e 
causando grande desgaste do cilindro e do êmbolo. 
 
• Máquina de compressão com câmara a quente, móvel 
 
Essa máquina de fundição a pressão é também denominada de pescoço de cisne. 
É usada para peças de ligas metálicas com temperaturas e fusão inferior a 650ºC. 
O rendimento desta máquina varia de 50 a 500 peças por hora. 
Em A é indicada a operação de carga e em B a fase de injeção através de ar comprimido. A pressão 
de injeção varia entre 10 e 80 atm. e não é adequada para a fundição das ligas de alumínio, sendo 
limitado seu emprego às ligas a base de estanho e zinco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Máquinas de ação por êmbolo com câmara fria. 
 
 
Usadas para ligas de alta temperatura de fusão, tais como 
as de cobre, ou para ligas que atacam o ferro como as de 
alumínio. 
Nesta máquina o metal fundido não está em contato com 
a câmara de pressão de forma contínua, mas unicamente 
é introduzida em cada injeção a quantidade necessária de 
metal em estado pastoso. O cilindro transmite a pressão 
necessária para a injeção e serve para a manobra de 
fechamento e abertura da matriz. 
A pressão nesse tipo de máquina varia entre 200 e 2000 
atm. A produção pode atingir 500 peças por hora. 
 
 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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5.2.4. Aplicações e vantagens do processo 
Com este processo produzem-se pequenas peças para a indústria de eletrodomésticos, 
automobilística, eletrônica, aeronáutica, etc., a partir de ligas de chumbo, alumínio, estanho, 
magnésio, cobre e principalmente zinco (ZAMAK) devido a seu baixo custo, baixo ponto de fusão e 
boas propriedades mecânicas. 
A peça extraída do molde não exige elaboração mecânica adicional, podendo-se obter orifícios finos 
e roscas de precisão, devido ao excelente acabamento, e da precisão conseguida no processo, que 
varia de 0,1 a 0,01 mm. 
A estrutura do metal das peças moldadas, em conseqüência do rápido resfriamento no molde 
metálico, é de grão fino, com elevadas propriedades mecânicas. Consegue-se obter paredes 
bastante finas, de até 1 mm de espessura. 
O peso do fundido é limitado, geralmente não passando de 5 Kgf. 
Como foi visto este processo é adequado para alta produção, pois de outra maneira torna-se 
antieconômico, devido ao preço do ferramental e maquinaria. 
6. Fundição centrífuga 
Neste processo o metal líquido é introduzido no molde, que gira com rapidez e, sob a ação da força 
centrífuga, é lançado contra suas paredes. Desta maneira haverá a formação de uma cavidade 
interior, de forma cilíndrica, sem necessidade do emprego de machos. 
6.1. O processo 
Na fundição centrífuga o eixo de rotação pode estar na posição vertical ou horizontal. 
Posição Vertical 
 
 
 
 
 
 
Com o eixo de rotação vertical, a superfície interior da peça não se torna 
cilíndrica mas sim cônica. Desta forma a parte inferior da peça será mais 
espessa que a superior, aumentado à desigualdade com o aumento da 
altura. Daí este processo só ser usado para peça de pequena altura, ou 
para a 
produção de um conjunto de pequenas peças, quando então o problema 
aparecerá apenas no sistema de alimentação. 
 
 
• Posição Horizontal 
 
 
 
 
 
 
Com o eixo de rotação na posição 
horizontal as paredes da peça cilíndrica 
tornam-se de espessura igual em todo 
seu comprimento, mas para que isso 
aconteça é necessário um determinado 
número de rotações. 
O número de rotações não deve ser 
inferior ao dado pela seguinte fórmula: 
 
n > 5520/√ γ.R 
 
Onde: n é a rotação mínima em rpm; R é 
o raio da peça em cm; γ é o peso 
específico em g/cm3 
 
Este processo é usado principalmente na 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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fundição de tubos de ferro e aço fundido. 
6.2. Aplicação e vantagens do processo 
A aplicação mais racional da fundição centrífuga é na elaboração de peças metálicas ocas que têm 
formas simples de corpos de revolução (tubos, cilindros, blanks para engrenagens, etc.). 
Neste tipo de fundição podem ser usados moldes metálicos ou de areia. 
As peças obtidas através de moldes metálicos, geralmente devem ser submetidas a recozimento para 
alívio de tensões. 
7. 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 Processo 
 
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 peçapronta é preciso quebrá-lo. 
 
• Aplicações e Vantagens do Processo 
 
Ideal para peças pequenas (até 5 Kgf) e complexas que exijam ótimo acabamento e precisão 
dimensional. 
Consegue-se uma produção relativamente elevada, com um mínimo de investimento em 
equipamento e ferramental. 
 
 
APOSTILA 1 – Fundição 1 – Processos de Fabricação 1 – Eng. Mecatrônica – Prof. Marcelo J. Simonetti. 
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8. Fundição Contínua 
• O Processo 
O metal é vazado, de forma contínua, através de uma bica de enchimento e desce por um veio, até 
atingir uma coquilha de grafite resfriada, que dá o formato desejado ao metal, ao mesmo tempo que 
promove a sua solidificação. O perfil obtido dessa forma avança até uma tesoura de corte, onde é 
cortado em tamanho apropriado. 
 
• Aplicações e Vantagens do Processo 
 
Usado para a produção de barras e perfis fundidos que, normalmente, serão usados como matéria-
prima para a produção de peças usinadas. 
 
Bibliografia específica 
 
TORRE, Jorge. Manual Prático de Fundição e Elementos de Prevenção da Corrosão. São Paulo: 
Hemus 
BIDULYA, Pavel. Steel Foundry Practice. Moscow: Peace Publishers. 
 
 
	UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA
	Disciplina de Processos de Fabricação 1
	APOSTILA 1 - PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
	1. Introdução
	1.1. Importância da fundição
	2. Processos de fundição
	3. Fundição em areia
	3.1. Seqüência do processo de fundição em areia:
	3.2. Modelos e caixas de macho
	3.2.1. Classificação dos modelos
	3.2.2. Material para construção dos modelos
	3.2.3. Contração de solidificação
	3.2.4. Ângulos de saída
	3.2.5. Machos
	3.3. Areias para confecção de moldes e machos
	3.3.1. Principais propriedades
	3.3.2. Composição das areias de moldagem
	3.3.3. Preparação das areias de moldagem
	3.3.4. Misturadores de areia
	3.4. Métodos de moldagem
	3.4.1. Manual
	3.4.2. Máquinas de moldar - Principais tipos
	3.5. Sistema de alimentação
	3.5.1. Elementos básicos
	3.5.2. Localização da entrada do canal de alimentação no mol
	3.5.3. Resfriadores
	3.5.4. Ventilações
	3.5.5. Simulação de resfriamento
	3.6. Desmoldagem
	3.7. Remoção de canais e massalotes
	3.8. Rebarbação e limpeza
	3.9. Tratamento térmico
	3.10. Usinagem
	4. Fundição em casca - "Shell Molding"
	4.1. Preparação do molde
	4.2. Vantagens e aplicação do processo
	5. Fundição em moldes permanentes
	5.1. Fundição em moldes permanentes alimentados por gravidad
	5.1.1. O Processo
	5.1.2. Aplicações e vantagens
	Coquilha para fundição por gravidade de um pistão
	de motor, de liga de alumínio.
	5.2. Fundição sob pressão
	5.2.2. O Processo
	5.2.3. Máquinas para obtenção de peças por fundição sob pres
	5.2.4. Aplicações e vantagens do processo
	6. Fundição centrífuga
	6.1. O processo
	Posição Vertical
	6.2. Aplicação e vantagens do processo
	7. Fundição de precisão: "Processo da cera perdida"
	8. Fundição Contínua
	Bibliografia específica