PF Fundição04

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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, 
massalote e rebarbas que se formam durante a fundição. Ela é realizada 
quando a peça atinge temperaturas próximas às do ambiente. 
 
Fornos para Fundição 
Essencialmente, todo metal ou liga metálica líquida necessária à 
obtenção de peças fundidas é obtida dentro da própria fundição. 
Exceção ocorre quando a fundição é próxima a uma aciaria, alto-
forno ou outra fonte de metal líquido, elaborado para uso final ou 
não. 
Uma mesma liga pode ser elaborada em mais de um equipamento. 
A escolha do forno a ser usado depende, dentre outros: 
 do tipo de liga; 
 quantidade desejada; 
 disponibilidade de fonte de energia a custo acessível; 
 capacidade de investimento e retorno de capital; 
 acesso tecnológico da fundição. 
 
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Embora os fornos a combustível apresentem em geral mais 
economia no aquecimento que os elétricos, os fornos elétricos: 
 São menos poluentes; 
 Possuem maior facilidade de automação; 
 Melhor homogeneidade de composição e temperatura pela 
agitação gerada no metal; 
 Melhor controle de temperatura; 
 Melhor controle de potência aplicada sobre o metal. 
O aquecimento elétrico é especialmente recomendado quando: 
 A temperatura necessária é muito alta; 
 O produto manipulado é de valor muito elevado em relação ao 
custo do equipamento; 
 Extrema precisão de controle é necessária; 
 A limpeza é essencial. 
Cubilô: 
Na sua essência o forno cubilô é um forno de fusão, cuja 
função é derreter a carga metálica utilizando como fonte de 
calor um combustível sólido, aquela pedra de carvão mais 
conhecida como coque. Ele é, portanto, um forno de fusão 
com combustível sólido. No entanto, para atender à demanda 
dos países árabes produtores de petróleo, há cerca de 20 
anos foi inventado um forno cubilô que utiliza gás como 
combustível. 
Na parte superior do cubilô, encontra-se uma abertura lateral 
chamada alçapão, pela qual são introduzidas as matérias-
primas para a fundição do ferro: ferro fundido, sucata, coque e 
calcário. O cubilô prolonga-se acima do alçapão, terminando 
finalmente na chaminé por onde saem os gases produzidos 
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pela combustão do carbono e demais processos químicos que 
se produzem no forno. 
 
Pela porta de carregamento introduz-se a matéria-prima 
metálica em cargas alternadas com cargas de coque que 
substitui a parcela que se queima no pé de coque e o 
fundente para retirar as impurezas resultantes do processo 
sob a forma de escória, usualmente calcário. 
Ao descer, no interior do cubilot, preaquecidas pelos gases 
ascendentes, as cargas metálicas fundem-se quando atingem 
a zona de fusão. As gotas de metal líquido são 
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sobreaquecidas quando atravessam o pé de coque e, em 
seguida, depositam-se no cadinho. 
O metal líquido sai pelo orifício de sangria (ou furo de corrida) 
e a escória pelo orifício de escória 
Cadinho: 
• O forno a cadinho é o mais comum e mais antigo tipo de forno 
utilizado para fundir metais. Esse tipo de forno é muito fácil de 
ser construído, é relativamente barato porém sua eficiência é 
baixa e só é recomendado para baixas produtividades. 
• A estrutura construtiva de um forno a cadinho é bem simples 
consiste em uma carcaça de aço e um revestimento interno 
de refratário que pode ser uma combinação de tijolos e 
cimento refratário ou somente uma peça monolítica de 
cimento refratário. Em alguns fornos elétricos também 
encontra-se uma camada de revestimento isolante de manta 
cerâmica. 
• Os fornos a cadinho são divididos em 3 tipos: 
• De elevação 
• Estacionário 
• Basculante 
 
 
 
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Um forno a cadinho típico apresenta as seguintes características: 
 Formato usualmente cilíndrico com uma estrutura 
externa usualmente em aço. 
 Possui em seu interior um cadinho, que é um recipiente 
feito de material resistente ao calor que conterá o metal 
líquido. O material do cadinho pode ser ferro fundido ou 
aço mas usualmente são feitos de grafite ou carbureto 
de silício. 
 O aquecimento desse cadinho pode ser com 
combustíveis líquidos, gasosos ou sólidos, bem como 
resistência elétrica. 
 Haverá sempre um sistema de alimentação de energia 
que pode ser: 
 Injeção de combustível e ar. 
 Equipamentos elétricos para controle da 
potência na resistência elétrica. 
Forno de indução a canal: Também chamado de forno de 
indução com núcleo magnético, este forno possui um núcleo de 
aço magnético do tipo usado em transformadores no qual é 
enrolada uma bobina, normalmente tubo de cobre refrigerado à 
água. 
A aplicação de uma diferença de potencial entre as extremidades 
da bobina gera uma corrente alternada (primária) que induz um 
campo eletromagnético alternado no canal preenchido pelo 
metal. Também chamado de forno de indução com núcleo 
magnético, este forno possui um núcleo de aço magnético do 
tipo usado em transformadores no qual é enrolada uma bobina, 
normalmente tubo de cobre refrigerado à água. 
Os chamados fornos de indução são amplamente utilizados em 
fundições, sendo sua capacidade desde algumas dezenas de 
quilos até 25 toneladas. Não são usuais fora dessa faixa, embora 
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possam ser construídos para fins laboratoriais até para menos de 
1kg. 
 
Forno de indução a cadinho: 
Também chamado de forno de indução sem núcleo magnético, 
quando o próprio metal que se deseja fundir funciona como 
secundário. 
O início da operação é normalmente feito com carga sólida, 
porém, após a primeira fusão, é comum deixar certa quantidade 
de carga líquida no forno. Com cerca de 15 a 20% do total, 
normalmente chamado de “pé de banho”, essa quantidade ajuda 
a aumentar a velocidade de fusão da próxima carga. 
O consumo de energia para fornos de indução maiores é de 
cerca de 550 kWh/t de aço fundido, cerca de 20 a 30% a mais 
que os fornos a arco de maior porte que hoje possuem consumo 
de 350 a 400 kWh/t de aço produzido. 
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O forno de arco elétrico 
É o tipo mais usado de forno elétrico. O calor gerado pelo arco 
elétrico é transferido através de radiação direta ou por radiação 
refletida pelo forro interno do forno. O arco elétrico é gerado entre 
eletrodos de grafite. Para controlar a folga entre os dois eletrodos e 
adequar o controle da intensidade do calor, um eletrodo é 
estacionário e o outro é móvel. Os fornos de arco elétrico são 
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usados principalmente para fundir aços e menos usados para fundir 
ferro fundido cinzento e alguns metais não-ferrosos. 
No forno a arco indireto o arcoé formado entre os eletrodos e o 
calor irradiado para a carga. É um forno pouco utilizado, 
principalmente devido ao elevado custo dos eletrodos. 
Já o forno a arco direto tem sua maior aplicação em aciarias para 
fabricação de grandes quantidades de aço a partir de sucata (pelo 
processo ácido ou básico) e em fundições de grande porte. 
A vantagem do forno a arco elétrico reside na simplicidade e 
rapidez das operações para chegar-se a fundir certa quantidade de 
material. Aqui não há ventiladores, combustível, cinzas, nem 
escórias. Acionando uma simples chave elétrica, começa a 
funcionar o aparelho e seu funcionamento não é alterado 
quimicamente por gases nem por algum produto da combustão. 
Em um forno de tamanho regular consome-se 1 kWh por quilo de 
material fundido e para fundir uma tonelada levam-se 
aproximadamente 2 horas. 
 
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Obviamente, quanto maior a potência instalada, tanto mais rápida, 
em princípio será a fusão da carga. Entretanto, a radiação causada 
pela alta energia disponível no arco acelera o desgaste dos 
refratários das paredes e da abóbada do forno. 
A temperatura do arco corresponde à temperatura de ebulição do 
material que constitui o eletrodo. No caso de eletrodos de carbono, 
a temperatura é de 4197 ºC (estima-se que a temperatura no centro 
do arco esteja entre 10.000 e 18.000 ºC). 
Forno elétrico a resistência: 
Nos fornos de resistência, a passagem de corrente elétrica pela 
resistência metálica aquece-a e esta irradia calor que preaquece, 
funde e sobreaquece o metal. A resistência pode encontrar-se no 
interior ou no exterior do forno. 
Tem sua utilização restrita a ligas de alumínio ou outras não 
ferrosas, de baixo ponto de fusão. Pode funcionar bem como forno 
de espera - manutenção de temperatura e pequenos acertos - para 
essas mesmas ligas. 
 
 
 
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Forno a vácuo: 
O processo de fusão a vácuo foi originalmente desenvolvido para 
processamento de ligas especiais e tornou-se mais comum à 
medida que o processo foi sendo desenvolvido. 
Como o nome sugere, o metal é fundido sob condições de vácuo 
usando um forno usualmente de indução sem núcleo magnético. O 
forno é envolto em uma jaqueta de aço refrigerado e com 
resistência para suportar as ações do vácuo. 
 
São normalmente processados materiais que possuem grande 
afinidade com gases, como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, e o 
objetivo é prevenir a contaminação com esses gases. Logo, é 
utilizado para processar materiais de alta pureza ou com estreita 
composição química. 
Usados principalmente para superligas e aços inoxidáveis e 
também outras ligas de responsabilidade. São produzidas ligas de 
alta pureza, eletrodos, ligas de base para processos de fusão em 
cera perdida e peças fundidas de aplicações aeronáuticas. 
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Forno Panela: 
No forno panela, como o nome sugere, a própria panela é utilizada 
como reator para operações de tratamento do aço, liberando o forno 
para a próxima corrida. Construtivamente, compõe-se de uma 
abóbada de aço revestida com material refratário por onde passam 
os eletrodos do sistema de aquecimento, de um sistema de 
borbulhamento de gás inerte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esse sistema possibilita manter aquecidos o aço e a escória em 
uma atmosfera que é fundamental para a qualidade do aço. As 
principais operações realizadas no forno panela são: 
 Desoxidação; 
 Dessulfuração; 
 Adição de elementos especiais; 
 Correção de composição química; 
 Acerto da temperatura de liberação para as próximas etapas. 
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Processos de Fundição 
A fase moldagem permite distinguir os vários processos de 
fundição, os quais são classificados da seguinte maneira: 
 moldagem em molde de areia ou temporário, por gravidade: 
• areia verde 
• areia seca 
• areia-cimento 
 moldagem em molde metálico ou permanente: 
• por gravidade 
• sob pressão 
Outros processos: 
 moldagem pelo processo CO2; 
 fundição por centrifugação; 
 fundição de precisão: 
 em casca ou “ shell molding” 
 de cera perdida (de investimento) 
Moldagem em areia Verde 
É chamado de areia verde porque a mistura mantém sua umidade 
original, ou seja, o molde formado pela mistura não passa por 
processo de secagem. A composição do agregado granular 
refratário (molde) é feita por areia-base que pode ser silica (SiO2), 
cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e água. , sem 
os quais a fundição não se realiza nas melhores condições. 
Inicialmente, o molde deve preencher uma série de requisitos, sem 
os quais a fundição não se realiza nas melhores condições. 
a) resistência suficiente para suportar a pressão do metal líquido. 
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b) resistência à ação erosiva do metal que escoa rapidamente 
durante o vazamento. 
c) mínima geração de gás durante o processo de vazamento e 
solidificação, a fim de impedir a contaminação do metal e o 
rompimento do molde. 
d) permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam 
sair durante o vazamento do metal. 
e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de 
fusão dos metais e que facilite a desmoldagem da peça. 
f) possibilidade de contração da peça, que acontece durante a 
solidificação. 
Geralmente a "caixa de moldagem" é construída em duas partes: 
caixa superior e caixa inferior e os modelos são montados em 
placa. 
 
 
 É o processo mais simples e mais generalizado em fundições. 
 Consiste em compactar, manualmente ou empregando 
máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica - 
chamada areia de fundição -, composta essencialmente de 
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areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado ou 
montado na caixa de moldar. 
 Confeccionada a cavidade do molde, o metal é 
imediatamente vazado no seu interior. 
Características da areia de fundição 
 Plasticidade e consistência; 
 moldabilidade; 
 dureza; 
 resistência; 
 refratariedade etc. 
Para determinação dessas características, procede-se a ensaios de 
laboratório. 
Os componentes de uma areia de fundição: 
 areia que é o constituinte básico, no qual devem ser 
considerados os característicos de pureza, granulometria 
(tamanho de grãos, distribuição granulométrica, dureza, 
forma dos grãos, integridade dos grãos, refratariedade, 
permeabilidade e expansibilidade; 
 argila, que constitui o aglomerante usual nas areias de 
fundição sintéticas (especialmente preparadas); 
 carvão moído, eventualmente, para melhorar o acabamento 
das peças fundidas; 
 dextrina, aglomerante orgânico, para conferir maior resistência 
mecânica à areia quando secada (estufada); 
 farinha de milho gelatinizada (Mogul), que melhora a 
qualidade de trabalhabilidade da areia; 
 breu em pó, também como aglomerante, que confere, 
principalmente em areia seca, grande resistência mecânica; 
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 serragem, eventualmente, para atenuar os efeitos da 
expansão. 
Confecção dos machos: 
 Para a confecção dos machos, as areias devem apresentar 
alta resistência depois de estufadas (secas), alta dureza, alta 
permeabilidade e inalterabilidade. 
 Os seus componentes, além da areia natural e água, incluem 
vários tiposde aglomerantes, entre os quais podem ser 
citados o silicato de sódio, cimento portland, resinas, piche, 
melaços, farinha Mogul, óleos etc. 
 Os machos são normalmente secados em estufa (estufados) entre 
150º e 250º C. 
Exemplo de machos simples localizados na caixa de 
moldar. 
 
 
A moldagem mecânica é empregada nas fundições modernas, para 
produção seriada e produção de moldes e, consequentemente, de 
peças fundidas, de qualidade superior. 
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Três métodos de compactação da areia numa caixa de modelar: (a) 
Utilização de um dispositivo vibrador. (b) Encher em excesso e 
nivelar (c) Comprimir e deixar com menos areia 
 
Vantagens e desvantagens da fundição utilizando areia verde: 
 
 
 
 
 
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Processos de Fundição Shell Molding. 
Shell Molding, ou Moldagem em Casca, é um processo usado para 
Fundir com excelente precisão e baixo custo, inventado em 1941 
por Johannes Croning. 
 
A Moldagem em Shell, é um processo similar ao processo de 
Moldagem em Areia exceto pela mistura de resina (de 1 a 6%) na 
areia o que garante a união dos grãos. 
 
Moldagem em areia seca ou em molde estufado ou Shell 
Molding. 
 Nesse caso, a areia deve conter aditivos orgânicos para seus 
característicos; a secagem tem lugar em estufas apropriadas, 
a temperaturas que variam de 150 a 300°C. 
 As vantagens dos moldes estufados são, em linhas gerais, 
maior resistência à pressão do metal líquido, maior 
estabilidade dimensional, maior dureza, maior permeabilidade 
e melhor acabamento das peças fundidas. 
 Esse tipo de moldagem é empregado em peças de qualquer 
dimensão ou peso, sempre que se exige um melhor 
acabamento. 
Passo a passo do Processo: 
1. Elaboração de um modelo permanente; 
2. Fixação do modelo a uma placa metálica que é aquecida 
(150ºC a 300ºC) e revestida com desmoldante (Silicone) 
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3. Fixação de uma caixa com areia pré-revestida com resina à 
placa-modelo 
4. Rotação da caixa e da placa modelo e queda por gravidade 
da areia sobre o modelo 
5. Formação da meia moldação; 
6. Nova rotação da caixa e da placa-modelo e remoção da 
areia não polimerizada; 
7. Repetição para a outra meia moldação; 
8. União das meias moldações e vazamento do material; 
9. Extração das peças.; 
10. Acabamento final das peças. 
 
 
 
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Vantagens do Processo de Fundição Shell Molding 
 Maior precisão, tolerâncias dimensionais mais apertadas, 
maior rigor de forma; 
 Menor rugosidade superficial; 
 Rapidez de fabricação; 
 Redução do volume de areias de moldação; 
 Capacidade de armazenamento das carapaças; 
 Moldações leves; 
 Processo mais econômico que os de areia para produção de 
séries de peças 
Desvantagens 
 Custo mais elevado das areias pré-revestidas; 
 Custo mais elevado das placas modelo; 
 Limitação do processo a peças pequenas e médias 
(resistência mecânica das carapaças); 
 Areias não recicláveis economicamente; 
 Espessuras mínimas obtidas de 6mm. 
 
Processos de Fundição de Precisão 
 
A fundição de precisão é aquela em que se consegue 
tolerâncias dimensionais apertadas, excelente acabamento 
superficial e execução de formas complexas, paredes finas e 
cantos vivos. 
Basicamente a fundição de precisão é obtida por dois 
processos de moldagem: 
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 Modelo de cera perdida, com vazamento por gravidade ou 
centrifugação; 
 Molde metálico, com vazamento sob pressão, por 
centrifugação ou por gravidade. 
Processo de fundição que consiste na fabricação de uma peça 
originariamente preparada em cera, que é revestida com material 
cerâmico, formando um molde que após aquecimento é retirada 
da cera, fica um molde oco para o preenchimento do metal 
líquido. 
Após a sua solidificação, este metal, que agora é uma peça 
metálica, é retirado do molde cerâmico, lixado e finalmente 
inspecionado para verificar se está de acordo com 
especificações. 
Passo a passo do Processo de Cera Perdida: 
1. Elaboração dos modelos em cera; 
2. Construção da árvore de modelos; 
3. Imersão da árvore de modelos num banho de refratário de 
granulometria fina (lama refratária - revestimento primário); 
4. Deposição de camadas de material refratário para constituição 
de um corpo em casca cerâmica auto-resistente; 
5. Destruição do modelo de cera por fusão 
6. Cozimento do material cerâmico da moldação para conclusão 
do processo de presa; 
7. Vazamento do metal fundido; 
8. Abatimento da moldação; 
9. Corte dos gitos, acabamento das peças e controlo 
dimensional. 
 
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Vantagens 
 Flexibilidade de forma; 
 Tolerâncias dimensionais apertadas; 
 Grande produtividade; 
 Elevado rigor dimensional; 
 Bom acabamento superficial; 
 Baixo custo comparativamente com a maquinagem 
convencional; 
 Grande variedade de materiais utilizados; 
 Peças sem linhas de partição; 
 Espessuras mínimas inferiores às obtidas por Shell Molding. 
Desvantagens 
 Peças de pequenas e médias dimensões; 
 Processo moroso e exigente de obtenção dos modelos. 
Aplicações: 
 peças para motores de avião, de aço inoxidável, ligas 
resistentes ao calor etc.; 
 sistemas de combustão de aviões, de aço inoxidável, ligas de 
alumínio e ligas resistentes ao calor; 
 instrumentos de controle de aviões, de alumínio e suas ligas, 
ligas cobre-berílio, ligas de magnésio, de bronze-silício etc.; 
 em turbinas a gás, de aço inoxidável, ligas de níquel, ligas 
resistentes ao calor e ao desgaste etc.; 
 em armamentos de pequeno porte, de aços-liga, cobre-berílio 
etc.; 
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 em máquinas operatrizes e acessórios, em equipamento 
médico e odontológico; em equipamento óptico, em 
equipamento para indústria têxtil, em máquinas de escrever e 
equipamento de escritório, bem como em uma infinidade de 
outras aplicações.