Fundicao

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CURSO
DE INTRODUÇÃO A TECNOLOGIA DA FUNDIÇÃO
AREIAS DE MOLDAGEM
Existem algumas propriedades intrínsecas dos materiais de moldagem e que independem de como o molde é feito, e outras que só podem ser definidas quando aos moldes ou corpos compactados. As principais propriedades das areias de moldagem e dos moldes são:
 Moldabilidade:capacidade do material de moldagem de adotar precisamente a forma do modelo e de mantê-la durante todo o processo de fundição;
 Escoabilidade:Característica determinada pela maior ou menor facilidade de escorregamento dos grãos do material entre si, de modo a permitir perfeita reprodução dos detalhes do modelo e bom acabamento superficial do molde; 
AREIAS DE MOLDAGEM
 Consistência:é a propriedade medida através da resistência mecânica do material de moldagem já conformado, a qual é responsável pela manutenção da forma da cavidade do molde quando esse é submetido a solicitações mecânicas devidas a manuseio, transporte ou esforços exercidos pelo metal líquido.
 	Plasticidade: é avaliada pela deformação total que o material de moldagem compactado pode sofrer, quando solicitado por esforço mecânico, até a ruptura;
Refratariedade: Avaliada pelo ponto de sinterização do material de moldagem, ou seja, a temperatura na qual ocorre fusão incipiente dos grãos ( é a propriedade que possibilita os moldes suportarem as altas temperaturas);
AREIAS DE MOLDAGEM
 Estabilidade Térmica Dimensional:Os materiais usados em moldagem sofrem, via de regra, variações dimensionais acentuadas quando submetidos às mudanças de temperatura que ocorrem nos moldes por ocasião do vazamento do metal. Estas variações devem ser as menores possíveis para se evitar vários defeitos de fundição;
 Colapsibilidade:é uma propriedade que o molde deve possuir para ceder aos esforços a que é submetido pela peça que se contrai ao se solidificar. Se o molde não for colapsível, poderá ocorrer o rompimento da peça e formação de trincas a quente;
AREIAS DE MOLDAGEM
 Permeabilidade de Gases:é a propriedade que devem ter os moldes de deixar passar através de si o ar, os gases e os vapores , presentes ou gerados em seu interior por ocasião do vazamento do metal;
Desmoldabilidade: é a caracterizada pela facilidade com que se ode retirar a peça solidificada do interior do molde, ou , mais precisamente, pela facilidade com que se removem as partes do molde aderentes à peça, de modo a expor uma superfície isenta de resíduos de material de moldagem. 
AREIAS DE MOLDAGEM
Além dessas propriedades verificadas é bom salientar a importância do controle granulométrico e da porcentagem de argila da areia de moldagem, para possibilitar o bom desempenho das propriedades descritas acima.
Antes de se confeccionar o molde para fundição, é necessário constatar as características da mistura da areia, verificando suas propriedades através de ensaios simulados em corpos de prova em laboratório.
O equipamento onde é executado a mistura dos componentes são os misturadores de rolos , após acertar as proporções adequadas são moldados os corpos de prova para serem analisados , a seguir são executados os ensaios de resistência a compressão, resistência a tração, permeabilidade a passagem dos gases, ver figuras a seguir.
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
A fundição é o processo de conformação a partir do metal líquido o qual é vazado em cavidades ou moldes. Sendo assim o que diferencia os vários processos de fundição é o tipo de molde onde é vazado o metal líquido. Sendo assim , o processo de fundição pode ser classificado quanto ao tipo de molde utilizado.
Considerações gerais que determinam a escolha do processo de fundição.
Principais fatores:
Dimensões da peça, incluindo forma ( complexidade) e peso;
Quantidade de peças a serem produzidas;
Considerações gerais que determinam a escolha do processo de fundição.
Principais fatores:
Ponto de Fusão da liga e sua reatividade com o meio ambiente, incluindo o próprio molde;
Tolerâncias dimensionais desejadas na peça;
Acabamento superficial desejado;
Propriedades mecânicas finais desejadas; 
Processo de fundição em areia.
O processo de fundição em areia pode ser classificado quanto ao tipo de umidade e compactação. A seguir são detalhados os tipos de fundição em areia existentes.
Processo de Fundição em Areia Verde;
Processo simples=mais utilizado para a produção de fundidos em aço, ferro fundido ou, ligas de não ferrosos em tamanhos menores que 1 T. A areia é dita verde em função do vazamento decorrer num molde contendo umidade original ( não necessita de secagem).
Processo de fundição em areia.
A mistura deste processo é composta dos seguintes materiais:
Areia de Sílica: é o constituinte básico no qual devem ser considerados as características de pureza, granulometria, dureza, forma dos grãos, refratariedade, permeabilidade e expansibilidade;
Argila: é aglomerante da mistura;
Mogul: (Farinha de Milho) é a substância que melhora o trabalho e a moldabilidade;
Carvão moído: Utilizado eventualmente, para melhorar o acabamento das peças fundidas;
Processo de fundição em areia.
Serragem: Utilizado eventualmente, para atenuar os efeitos da expansão;
Água: utilizada para umedecer a mistura;
Constituintes=preparados e misturados a seco, após adiciona-se água=completa homogeneização. 
Endurecimento por compactação=moldagem realizado manualmente=soquete manual ou pneumático ou mecanicamente =máquina de compressão, máquina de impacto,máquina de compressão vibratória.
Moldagem mecânica=empregada nas fundições modernas=para produção seriada, modelos emplacados.
Processo de fundição em areia verde.
Vantagens do processo:
Grande flexibilidade como processo de fundição;
Moldagem pode ser inteiramente mecanizada;
Este processo permite uma fácil recuperação da areia;
O processo é muito econômico( processo mais barato);
A peça apresenta bom acabamento superficial;
A peça apresenta boa tolerância dimensional;
Processo de fundição em areia verde.
Desvantagens ou Limitações do processo:
Fundidos de Geometria complicada não são adequados para este processo;
Peças grandes exigem areia muito resistente para evitar a erosão do molde, o que é incompatível com o processo;
O acabamento superficial e a tolerância dimensional diminui com o aumento do peso da peça;
Certas ligas metálicas apresentam defeitos quando produzidos por este processo;
Processo de fundição em areia.
Aplicações:Pentes,bagaceiras,engrenagens,grelhas,martelo de mineração, peças não complexa.
Obs:
O ideal é utilizar esta mistura com areia virgem, para faceamento do molde, e a areia recuperada para enchimento do molde;
Dentro deste processo existe a possibilidade de usarmos teores de umidade menores, ocorrendo assim a necessidade de incorporarmos a mistura, outros aglutinantes para elevarmos a resistência do molde ( Bentonita, melaço de cana, amido de milho, dextrina, óleos secativos de linhaça, óleo de mamona.
Processo de fundição em areia com silicato de sódio e gás carbônico ( CO2).
Este processo envolve uma mistura de areias silicosas sem argila, com até 5,5% de silicato de sódio ( aglomerante).Utilizada para conformar moldes e machos, que posteriormente são aglomerados e endurecidos pela ação do gás carbônico ( CO2), na operação conhecida por gasagem.
A reação química que ocorre no processo é a seguinte:
H2O + CO2 +Na2SiO4 Na2CO3 +SiO2 H2O?
Ocorre a reação do CO2 com o silicato de sódio, formando-se sílica gel, carboneto de sódio e água-endurecimento do molde, em tempo relativamente curto. A perda de água causa grande variação na viscosidade e, como conseqüência, endurecimento efetivo do molde. 
Sílica-Gel
Processo de fundição em areia com silicato de sódio e gás carbônico ( CO2).
Vantagens do processo:
Processo requer pequeno investimento;
Tempo de cura reduzido;
Eliminação de estufas,placas e berços de secagem;
Possibilidade de automatização completa na fabricação;
Precisão dimensional;
Baixa evolução de gases;
Processo de fundição em areia com silicato de sódio e gás carbônico ( CO2).
Desvantagens do processo:
Os machos não poderão ser estocados por muito tempo devido absorção de umidade ( Higroscópicos);
Processo caro para se recuperar a areia;
Baixa colapsibilidade causando dificuldades para desmoldagem;
A vida da mistura é curta;
Processo de Fundição em Areia Cimento
Mistura de areia silicosa,cimento portland ( 8 a 12%) água ( 4 a 6%).
Vantagens do processo:
Elevada resistência do molde;
Mistura emprega materiais simples e de fácil preparação;
Elevada dureza do molde;
Desvantagens do processo:
Tempo de cura prolonga do molde ( 2 a 3dias)
Colapsibilidade deficiente do molde;
Dificuldade em desmoldar a peça;
Não recupera a areia;
Acabamento superficial pobre;
Aplicações:Hélices de navio,estrutura de prensas,engrenagens.
Processo de Fundição com Areia Aglomerada com resina de cura a frio
Este processo apresenta uma mistura de areia de sílica com um ligante reativo (resina) e um catalisador, que são misturados antes da moldagem; A reação de endurecimento(polimerização), ocorre sem nenhum outro tratamento, com o molde endurecendo-se num determinado período de tempo a temperatura ambiente, em função do tipo e quantidade de catalisador ( são os aceleradores da reação).
Tipos de resinas utilizadas: Lino Cure, Furanica, Fenólica, Alquídica.
Tipos de catalisadores utilizados: ácido Fosfórico, ácido Tolueno sulfônico, ácido orgânicos.
Vantagens do processo:
Utilizado para qualquer tamanho de peças, principalmente as grandes200T;
Permite precisão dimensional;
Possibilita bom acabamento superficial;
Tempo de cura relativamente curto(±20 minutos);
Desvantagens do processo:
Tempo de cura da mistura é pequeno, exigindo uma moldagem rápida ;
Para produção seriada apresenta tempo de cura elevado;
Custo elevado de resina e catalisador;
A recuperação da areia é parcial, e utilizada como enchimento do molde;
A recuperação total da areia exige um equipamento sofisticado a um custo elevadíssimo;
Aplicação:Anéis de rotor de turbina,pás de turbina de hidroelétrica, ancoras, engrenagens de usina de açucar, etc.
Processo de Fundição com areia aglomerada com resina de cura a frio
Obs: 
Costuma-se usar uma mistura de : ( areia de cromita + resina furânica+catalisador) no faceamento, pois apresenta maior resistência a altas temperaturas para maiores massas de metal líquido.
Para peças maiores, esta moldagem também pode ser feita na forma de blocos pré conformados que são montados posteriormente;
Os canais de alimentação utilizados neste processo são manilhas materiais refratários.
Processo de Fundição em Casca ( Shell Molding)
É um processo de confecção de moldes ( em cascas) e machos que utiliza uma mistura de areia seca e fina( módulo 90 a 140 AFS) e resina fenólica. Esta mistura é colocada num recipiente (tambor) permanecendo depositada até sua utilização, ver figura seguir; 
Aplicação:produção seriada de pequenas peças até 30 Kg, que necessitam de bom acabamento superficial com boa definição de detalhes em materiais ferrosos e não ferrosos.Ex. cilindros aletados, sede de válvula, carcaças, rotor de bombas, etc.
Processo de Fundição em Molde Permanente
A fundição em molde permanente pode ser aplicada de maneiras diferentes, sendo elas: coquilha metálica, sob pressão e centrífuga.
Em coquilha metálica;
Moldes sempre metálicos=após uma determinada preparação podem receber vários vazamentos de metal líquido, pois não são destruídos na desmoldagem da peça.
Preparação:
Aquecimento do molde
Pintura interna com tintas refratárias ou grafite
Fechamento do molde;
Vazamento do metal;
Abertura e remoção do fundido;
Processo de Fundição em Molde Permanente
Sob Pressão;
Este processo consiste em aplicar e manter uma pressão positiva o metal líquido sobre a matriz. Esta é metálica, portanto de natureza permanente e assim, pode ser usada inúmeras vezes.Enquanto o metal se solidifica, mantém-se a pressão durante um certo tempo, até que a solidificação se complete, a seguir, a matriz á aberta e a peça é expelida.
Em alta pressão de trabalho, usando-se pressões de até 70 Kg/mm², são empregados 2 processos:
Fundição em Matriz com Câmara Quente e Fria. 
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição Centrífuga;
Este processo envolve a solidificação de metal num molde metálico rotativo. Sua maior aplicação são moldes horizontais, que giram ao redor de seu eixo de simetria.O metal líquido é alimentado no interior do molde através de uma bica que percorre a superfície interna do molde. O molde metálico, normalmente é resfriado à água, externamente, ver figura a seguir.
Equipamento de fundição centrífuga
Equipamento em operação
Equipamento durante a desmoldagem
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição de Precisão ou Micro Fusão( Cera Perdida);
Etapas:
Fabricação de um molde(matriz), o qual será responsável pela conformação do modelo em cera(carnaúba + parafina + breu + resinas plásticas);
A cera é aquecida até tornar-se líquida;
A cera líquida é injetada ou vazada para o interior do molde metálico ( ou matriz) para confecção dos modelos; 
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição de Precisão ou Micro Fusão( Cera Perdida);
Etapas:
Após a solidificação da cera, esta é extraída do molde metálico e iniciada a montagem do modelo, os quais são ligados a um canal central também de cera;
Um recipiente metálico é colocado ao redor do grupo de modelos;
Este recipiente é preenchido com uma pasta refratária adequada a queimado a uma temperatura de 650 a 1000°C para o endurecimento.
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição de Precisão ou Micro Fusão( Cera Perdida);
Etapas:
Durante o processo de queima, o refratário torna-se fortemente ligado e a cera que se torna líquida escorre, deixando no molde refratário a cavidade que será preenchida com metal posteriormente;
A cera que escorre é armazenada em recipientes para reaproveitamento posterior;
Se o molde refratário não atingir a espessura de casca desejada, repete-se a operação de imersão em pasta refratária e secagem até se obter a espessura desejada; 
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição de Precisão ou Micro Fusão( Cera Perdida);
Etapas:
O molde cerâmico é aquecido para receber o metal líquido;
Vazamento do metal líquido até a solidificação;
O material do molde é quebrado e as peças fundidas são retiradas ( desmoldagem);
 as peças são cortadas do canal central e dos canais de enchimento e posteriormente esmerilhadas.
Aplicação: grande aplicação na produção de peças pequenas ( 2g a 400g originalmente, podendo hoje atingir peças acima de 100Kg). Normalmente utilizado para peças de aço carbono, aços inox, ligas de níquel aplicadas a indústria automobilística, têxtil, gráficas, aparelhos de medição, química, alimentícia.
Modelo de cera alimentador
Conjunto dos modelos
Conjunto submerso em pasta cerâmica
Conjunto estufado em cama fluidizada
Molde obtido após a fusão da cera
Molde após vazamento
Fundido obtido após a remoção do molde
Uma das quatro peças após a remoção do alimentador
Processo de Fundição em Molde Permanente
Fundição de Precisão ou Micro Fusão( Cera Perdida);
Vantagens do Processo:
Produção altamente seriada de peças complicadas;
Acabamento superficial excelente;
Tolerância dimensional reduzida;
Desvantagens do Processo:
Limitação no tamanho da peça;
Alto custo das matrizes para modelos de cera;
Alto custo do processo.
TINTAS DE FUNDIÇÃO
Servem de meio de separação entre o metal fundido e o material de moldagem, contribuindo para a obtenção de bom acabamento superficial nas peças fundidas, evitando a penetração do metal no material de moldagem e ocorrência de reações metal/molde.
Normalmente os componentes das tintas de fundição são: carga refratária, diluentes, agentes suspensores e fixadores.
Existem três tipos de tintas:
TINTAS DE FUNDIÇÃO
Existem três tipos de tintas: 
Tintas que originam uma atmosfera redutora no molde: o escoamento turbulento do metal líquido através dos canais de alimentação acarreta um certo grau de oxidação do metal devido á aspiração de ar da atmosfera do molde. Estas tintas desenvolvem na moldura uma atmosfera de um gás que tenha baixa solubilidade do metal líquido. Exemplos: Suspensões de grafita, soluções de dextrina (grafita com álcool-cor preta-utilizada para vazamentos de ferro fundido e não ferrosos);
TINTAS DE FUNDIÇÃO
Existem três tipos de tintas: 
Tintas refratárias:Tem a função de evitar a reação de óxidos provenientes do metal, com a sílica ou outros materiais do molde. Exemplos: Sílica, Zirconita, Cromita, Magnesita, (Magnesita com álcool-cor amarelada-utilizada para o aço manganês e ferro fundido); (zirconita com água-cor branca-utilizada para aço inox, aço carbono,ferro fundido);
Tintas escorificantes: A função é evitar a penetração, pela formação de um filme contínuo de escória de alta viscosidade na interface metal-molde. No resfriamento, devido aos diferentes coeficientes de contração das camadas escorificadas e do metal, a peça apresenta uma superfície limpa. As tintas escorificantes podem ser constituídas de mistura de óxidos ou sais que as temperaturas de vazamento apresentam características de líquidos viscosos. 
PRINCIPAIS DEFEITOS NOS FUNDIDOS
Chupagem: Vazios ou cavidades de forma irregular.
Causas: alimentação mal feita, temperatura de vazamento alta, temperatura baixa para o sistema de alimentação adotado.
Fendas: Devido às tensões internas nas peças enquanto esfriam.
Causas: alimentação mal feita, tempo de desmoldagem incorreto, tratamento térmico impróprio, peça mal projetada criando grandes diferenças de velocidade de esfriamento.
PRINCIPAIS DEFEITOS NOS FUNDIDOS
Empenamento: Peça torcida não corresponde ao modelo.
Causas: peça não sustentada, convenientemente no tratamento térmico, tempo de desmoldagem incorreto..
Dureza: Excessiva dureza.
Causas: desmoldagem de peça muito quente (tempera), carbono e silício muito baixos ( estabilizadores de carboneto).
Pontos Duros: Pequenas áreas visíveis(duras) a olho nu.
Causas: C e Si baixos, ferro frio com vazamento descontínuo, uso impróprio de resfriadores, materiais estranhos na areia. 
PRINCIPAIS DEFEITOS NOS FUNDIDOS
Deslocamentos: As secções correspondentes às caixas superiores e inferiores não se encontram na linha de junção.
Causas: pinos e guias gastos, deslocamentos da placa modelo durante a moldagem.
Variações Dimensionais: Medidas diferentes do modelo. 
Causas: abaixar excessivamente o modelo.
Gota Fria: Partículas redondas de metal engastadas na parede da peça fundida. 
Causas: temperatura de vazamento alta para o sistema de alimentação, vazamento descontínuo.
PRINCIPAIS DEFEITOS NOS FUNDIDOS
Inclusão de Escória: Possui aparência vítrea.
Causas: Vazamento incorreto e escorificação, metal fundido frio para libertar-se da escória inclusa, válvula da panela de baixa refratariedade.
Aderência: Deformação devida ao modelo ao ser retirado carrega parte da areia do molde. 
Causas: resistência a verde muito baixa, modelo com ângulo de saída insuficiente.
Penetração de Metal: No molde. 
Causas: Temperatura de vazamento muito alta, areia muito grossa, compactação excessiva ou má pintada. Compactação leve.
PRINCIPAIS DEFEITOS NOS FUNDIDOS
Rabo de Rato: Depressões alongadas encontradas em superfícies planas e finas.
Causas: expansão da areia causada pela alta umidade, baixa permeabilidade,compactação “dura”, grafite insuficiente.
Gases do Metal: bolhas. 
Causas: compactação “dura”, baixa permeabilidade, alta umidade..
BIBLIOGRAFIA
KONDIC, V. Princípios Metalúrgicos de Fundição. São Paulo: Polígono, Ed. Da Universidade de São Paulo, 1973, 340pág.
CAMPOS FILHO, M,P., DAVIES , G,J.Solidificação e Fundição de metais e suas ligas. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos; São Paul: Ed. Da Universidade de São Paulo, 1978.241pág. 
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. São Paulo: Mc Graw-Hill do Brasil, vol.II-Estrutura e Propriedades-Processos de Fabricação, 1978.478pág.