PF Fundição03

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Processos de Fabricação Fundição -SÁVIO - UNITAU 
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• DUCTILIDADE 
 Tem alta Ductilidade = HB: 17-20 
• MÓDULO DE ELASTICIDADE 
 Possui módulo de elasticidade baixo 
 Al= 7000 Kg/mm
2
 
 Cu= 11.500 Kg/mm
2
 
 Aço= 21.000 Kg/mm
2
 
• CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
- A condutividade elétrica do Al é 61-65% da do Cu 
- A condutividade elétrica é afetada pela presença de impurezas 
PRINCIPAIS IMPUREZAS 
• Ferro  reduz a trabalhabilidade (AlFe3) 
• Silício  aumenta a resistência à tração 
• Cobre  aumenta a resistência à tração 
• Elevada Plasticidade laminados de pouca espessura (resguardos 
de bombons, etc...) 
 Elevada condutividade elétrica (65% do Cu)  emprego no setor 
elétrico (cabos, fios, etc...). A vantagem do Al é a leveza. 
 Elevada resistência à corrosão artigos domésticos, embalagens, 
etc... 
 Baixa densidade material para construção mecânica (carros, 
aeronaves,etc...). 
 
 
 
 
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Fundição: 
Fundição é o processo de fabricação de peças metálicas no qual um 
metal no estado físico líquido preenche a cavidade de um monde com 
um formato e medidas exatas da peça que se deseja produzir. São 
infinitas as possibilidades de fabricação de peças por intermédio deste 
processo. Um fator muito importante para a fundição é saber a 
temperatura de fusão do metal (esta é a temperatura que o metal 
passa do estado sólido para o líquido), bem como, a fluidez 
(capacidade que uma substância tem de escoar com maior ou menor 
facilidade, como exemplo, a água escoa com mais facilidade que o 
óleo), isso determina principalmente os equipamentos necessários 
para se realizar uma correta fundição. 
Fluidez 
Propriedade relativa à capacidade de um metal líquido fluir livremente 
no interior de um molde, preenchendo-o completamente, antes que 
sua solidificação o impeça. 
Depende de vários fatores ligados ao metal e ao processo. 
 
Variáveis do metal: 
1. Viscosidade; 
2. composição química; 
3. tensão superficial; 
4. filmes superficiais de óxidos; 
5. teor de gás dissolvido; 
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6. inclusões (sólidas) em suspensão; 
7. temperatura de vazamento. 
 
Variáveis do processo: 
1. forma da peça; 
2. forma e dimensões da bacia de vazamento; 
3. material do molde (poder de extração de calor); 
4. velocidade do vazamento; 
5. grau de aquecimento do molde. 
 
ALTA FLUIDEZ Þ MAIOR CAPACIDADE DE REPRODUÇÃO DE DETALHES 
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ METALÚRGICOS ⇒ 
Temperatura de Superaquecimento: 
 É definida como a diferença entre a temperatura de vazamento e a 
temperatura líquidus. Quanto maior o superaquecimento maior a 
redução da viscosidade. (Di Sabatino, 2005); 
 A elevação da temperatura de superaquecimento, retarda a 
nucleação e o crescimento de grão na frente de avanço do metal no 
interior do canal (Di Sabatino, 2005; Qingyou, 2005) 
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ METALÚRGICOS ⇒ 
Temperatura de Superaquecimento: 
 É definida como a diferença entre a temperatura de vazamento e a 
temperatura líquidus. Quanto maior o superaquecimento maior a 
redução da viscosidade. (Di Sabatino, 2005); 
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 A elevação da temperatura de superaquecimento, retarda a 
nucleação e o crescimento de grão na frente de avanço do metal no 
interior do canal (Di Sabatino, 2005; Qingyou, 2005) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Variantes no Processo de Fundição 
Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, 
produtividade, precisão dimensional, acabamento superficial, etc.), 
entretanto destaca-se a influência do tipo de molde nas propriedades físicas 
do material resultante. Por exemplo, a taxa de dissipação de calor através 
do molde determina o tamanho final de grão, e portanto a característica de 
resistência mecânica da peça. 
Logo, é o tipo de molde que determina a qualidade da peça. Por este 
motivo os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordo 
com o tipo de molde utilizado. Além disso, podem também ser 
classificados pela força ou pressão usada para preencher o molde com o 
metal líquido (por gravidade ou por pressão). Os processos típicos podem 
ser classificados em cinco grupos: 
 
Fases genéricas: 
 Dimensionamento e fabricação de modelos; 
 Fabricação de moldes; 
 Fabricação de machos (macharia); 
 Obtenção do metal líquido (fusão); 
 Vazamento; 
 Desmoldagem, 
 rebarbação, 
 Limpeza,; 
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 Inspeção, 
 Tratamentos Térmicos. 
Modelos de Fundição: 
Em uma fundição tudo começa no modelo, então em algumas partes do 
modelo existe a necessidade de se deixar um sobre metal para que esta 
parte da peça, quando estiver pronta, seja ajusta nas medidas desejadas. 
O modelo é a base de tudo, a partir dele é que será feito o molde em que o 
metal líquido irá preencher e se solidificar formando a peça. O modelo 
pode ser feito em madeira, em aço, alumínio, cera, cerâmica, resina plástica 
e em isopor. 
Exemplos de modelos: Função de produzir um vazio no molde de 
fundição com a forma da peça à ser fundida: 
 
Praticamente todos os metais empregados em fundição se contraem 
durante o resfriamento. Após a solidificação da peça esta contração será 
responsável pela alteração das medidas originais do projeto, podendo 
também responder pelo trincamento da mesma. 
 Devem ser considerados: Contração do metal ao solidificar, ou seja, o 
modelo deve ser maior que a peça. Os valores dos acréscimos dependem do 
metal ou liga a ser fundido. 
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 Verificar a divisão do modelo. 
 Linha divisória ou linha de partição representa a linha que divide as 
partes que formam a cavidade superior e a cavidade inferior do 
molde. 
 Deve-se objetivar uma linha divisória reta, ou seja, um único plano 
que divida o modelo em suas seções superior e inferior. 
 
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Acrescentar sobremetal para posterior usinagem de acabamento: 
O desenho da peça deve indicar o tipo de trabalho mecânico a ser 
realizado na superfície da mesma, furos a serem feitos pós-fundição, etc. e 
no projeto da peça fundida deve haver um acréscimo de medidas 
correspondente ao que será removido. Superdimensionar o projeto também 
deve ser evitado pois aumenta o custo de acabamento da peça. Os 
acréscimos de sobremetal dependem do metal, da espessura da peça e da 
posição da superfície: superfícies superiores exigem maior sobremetal, uma 
vez que diversos defeitos tendem a se posicionar nas cotas superiores do 
molde. 
 Considerar o volume de produção, para a escolha do material do 
modelo e de sua montagem em placa ou não; 
 Determinar a localização dos machos, 
 Macho: corresponde às cavidades que são necessárias nas peças 
fundidas (principalmente orifícios). Sua função no molde é, ao contrário 
do modelo em si, formar uma seção cheia onde o metal não penetrará, de 
modo que a peça apresente um vazio naquela região. O modelo deve 
prever partes salientes que permitam a montagem dos machos no molde.Processos de Fabricação Fundição -SÁVIO - UNITAU 
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Prever a colocação dos canais de vazamento. 
 
O modelo e a caixa de macho costumam ser pintados para proteger a 
superfície dos mesmos da erosão pela areia, sendo que as cores empregadas 
obedecem a um código pré-estabelecido: vermelho (ferro fundido); azul 
(aço); verde (alumínio); amarelo (cobre) e preto (para marcação de 
macho). 
 
 
 
 
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Molde de Fundição 
Molde é o dispositivo no qual o metal fundido é colocado para que se 
obtenha a peça desejada. É feito de material refratário, ou seja, resistente 
ao calor, isso no caso da fundição em areia ou microfusão, mas também 
pode ser feito de aço, no caso do processo de injeção. O molde é feito a 
partir do modelo e depois que se retira o modelo o molde fica oco, vazio, 
por onde o metal líquido irá ser inserido para formar a peça. 
 
 
 
 
 
Confecção do macho (macharia): é um dispositivo, também feito de 
refratário, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias da 
peça. São colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber 
o metal líquido. 
 
Massalotes: São reservatórios de metal líquido que irão compensar a 
contração do metal da peça quando da mudança de estado líquido para o 
sólido. Um massalote mal dimensionado irá causar um “rechupe” ou vazio 
de contração na peça. 
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Resfriadores: São peças metálicas que entrarão em contato com o metal 
líquido, acelerando a solidificação naquela posição. São usados para 
direcionar a solidificação de forma a aumentar a eficiência dos massalotes. 
Respiros: São canais para saída do ar e dos gases de combustão da resina 
da areia durante o vazamento do metal no molde. 
Canais de vazamento: São os dutos para levar o metal vindo do cadinho de 
vazamento até o interior do molde, que contém a cavidade que irá formar a 
peça fundida. 
Tipos de Moldes 
Colapsáveis: São quebrados para retirada das peças 
1 molde = 1 peça ou conjunto de peças 
Permanentes: São abertos para retirada das peças e reutilizados 
1 molde = milhares de peças 
Colapsáveis (as cavidades são feitas utilizando-se modelos): 
 Areia 
 Gesso 
 Cerâmicos 
Permanentes (as cavidades são feitas por usinagem) 
 Aço 
 FoFo 
 Cobre 
Areia com ligantes: 
 Areia + bentonita(areia verde) 
 Areia + cimento 
 Areia + ligante de cura a frio 
 Silicato de sódio, resinas orgânicas 
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 Areia + ligante de cura a quente 
 Resinas orgânicas 
Pré-aquecimento dos moldes: 
Em muitas operações de fundição, os moldes são pré-aquecidos 
aproximadamente até à sua temperatura de operação antes da operação 
começar. Esta prática minimiza o número de fundidos inaceitáveis 
produzidos durante o estabelecimento da temperatura de operação. Os 
moldes podem ser pré-aquecidos através da exposição direta a uma chama, 
no entanto este método pode ser prejudicial para os moldes devido à 
severidade e não uniformidade da distribuição do calor. Os aquecedores 
habituais são muitas vezes construídos para os moldes. O pré-
aquecimento das faces do molde no forno é o melhor método porque os 
gradientes térmicos têm uma menor magnitude. Infelizmente, isto é 
usualmente impraticável para moldes grandes. As temperaturas finais da 
operação dos moldes são alcançadas após alguns ciclos de produção. 
As variáveis que determinam a temperatura do molde incluem: 
1- Temperatura de vazamento: quanto mais alta a temperatura de 
vazamento mais alta a temperatura do molde 
 2- Frequência do ciclo: quanto mais rápido o ciclo da operação mais 
quente fica o molde 
 3- Peso do fundido: a temperatura do molde aumenta à medida que o peso 
de metal fundido aumenta 
4- Forma do fundido: secções grandes isoladas, cavidades dos machos e 
cantos aguçados não só aumentam a temperatura total do molde, mas 
também produzem gradientes térmicos indesejáveis; 
 5- Espessura das paredes do fundido: a temperatura do molde aumenta à 
medida que a espessura das paredes do fundido aumentam; 
 6- Espessura das paredes do molde: a temperatura do molde diminui à 
medida que a espessura da parede do molde aumenta; 
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7- Espessura do revestimento do molde: a temperatura do molde diminui à 
medida que a espessura do revestimento do molde aumenta 
Vazamento 
O vazamento é a operação que compreende a transferência do metal líquido 
do forno de indução para o recipiente denominado “PANELA” que levará o 
metal até o molde. 
 
Nesta etapa é fundamental o controle: 
 Da limpeza das panela de vazamento, para não haver inclusões de 
material refratário na peça; 
 Da temperatura do metal líquido a ser vazado: se for muito baixa, a 
peça sairá com falhas; se for muito alta, irá provocar sinterização de 
areia nas peças. 
 Da velocidade de vazamento do metal líquido: se for muito baixa, 
provocará defeitos de expansão da areia devido à irradiação de calor 
do próprio metal preenchendo o molde; 
 Se for muito alta, provocará erosão na areia do molde e 
consequentemente grande numero de inclusões de areia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Baixa temperatura de vazamento 
 Se a temperatura de vazamento é mais baixa que a ótima, a cavidade 
do molde não irá encher, materiais de adição (se usados) não serão 
ligados, o sistema de alimentação ou reservatório irá solidificar antes 
da última parte do fundido e as secções finas irão solidificar 
demasiado rapidamente e interromperão a solidificação direcional. 
 Uma baixa temperatura de vazamento resulta consequentemente em 
paragens no ciclo de produção, porosidade, pobre detalhe do 
fundido, e fissuras a quente. Por vezes, só um pequeno aumento na 
temperatura de vazamento é necessário para prevenir essas fissuras. 
Alta temperatura de vazamento 
 Uma alta temperatura de vazamento causa contrações no fundido e 
empeno do molde, o que leva à perda de tolerância dimensional. 
 Em adição, variações na composição do metal podem desenvolver-se 
se o metal fundido tem componentes que se tornem voláteis a altas 
temperaturas de vazamento. 
 Altas temperaturas de vazamento também diminuem o tempo de 
solidificação (diminuindo assim a taxa de produção) e quase sempre 
diminuem a vida do molde. 
Temperaturas de vazamento para metais específicos: 
 A temperatura de vazamento para as ligas de alumínio usualmente 
varia entre 675 a 790ºC (1250 a 1450ºF); 
 Para as ligas de magnésio, a gama normal de temperatura de 
vazamento é de 705 a 790ºC (1300 a 1450ºF); 
 As ligas de cobre são vazadas numa gama de temperatura entre 980 a 
1230ºC (1800 a 2250ºF); 
 Para aços de 1500 a 1700 ºC. 
 
 
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Desmoldagem 
Após determinado período de tempo em que a peça se solidifica dentro 
do molde, e que depende do tipo de peça, do tipo de molde e do metal 
(ou liga metálica), ela é retirada do molde (desmoldagem) manualmente 
ou por processos mecânicos. 
 
Limpeza - A limpeza é necessária porque a peça apresenta uma série de 
incrustações da areia usada na confecção do molde. Geralmente ela é 
feita por meio de jatos abrasivos. 
 
 
 
 
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Rebarbação: A rebarbação é a retirada dos canais de alimentação, 
massalotee rebarbas que se formam durante a fundição. Ela é realizada 
quando a peça atinge temperaturas próximas às do ambiente.