Introdução aos Processos de Fundição

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Aula 01: Introdução aos Processos de Fundição_Semestre_2016_1
1. Introdução
- Definição de fundição.
- Características e potencialidades dos processos de fundição.
- Princípios fundamentais.
2. Classificação dos Processos de Fundição
- Classificação em Função do Tipo de Molde.
- Classificação em Função da Forma de Enchimento.
3. Critérios para Escolha de um Processo de Fundição
- Material
- Peça
- Fatores Econômicos
- Infraestrutura.
Disciplina: Fundição 
Professor: Guilherme O. Verran 
Dr. Eng. Metalúrgica
Processo metalúrgico de fabricação que envolve a 
fusão de metais ou ligas metálicas, seguida do 
vazamento-enchimento dos mesmos em moldes 
adequados para solidificação e obtenção das formas 
sólidas finais requeridas
DEFINIÇÃO DE FUNDIÇÃO
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Principais eventos envolvidos
Metal
Fusão
Enchimento
Solidificação
Molde
Projeto do Ferramental
Fabricação do Molde
Utilização – obtenção da peça
Rota Metalúrgica Rota Processual
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Processo de FundiçãoRota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
Seleção e Preparação 
da Carga
Rota Processual
Ferramentais
Matérias Primas 
e Insumos
Projetos 
Processo ?
Tipo de Molde 
e/ou Modelo
(Materiais)
Forma de 
Enchimento
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Fusão e Vazamento
Preparação de Areia e 
Moldagem Macharia 
Rota Metalúrgica
Seleção e Preparação 
da Carga
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
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Carga composta por 
diferentes materiais
Conhecimento das composições químicas 
dos diferentes componentes da carga
Elaboração do cálculo de carga e definição 
das proporções dos diferentes componentes
Composição química 
Especificada
Estimativa de Perdas na fusão
Principal problema: conhecimento preciso da 
composição química da carga
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
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Fusão – ocorrência de reações 
químicas do metal líquido com o 
ambiente
Desequilíbrio na composição química 
Medidas necessárias:
1. Controle da temperatura do banho
2. Controle do tempo a temperaturas elevadas
3. Realização de tratamentos do banho
Principal problema: variações na composição 
química ⇒ peças fora das especificações
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
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Transferência do metal líquido do forno para 
os moldes
Sistemas de vazamento (manuais, mecânicos e 
automatizados) e características dos moldes (bacia, 
copo, funil,...) 
Principais problemas: perdas de temperatura e 
agitação do metal líquido
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
Escoamento do metal líquido nos canais de 
enchimento e preenchimento da peça (fluidez)
Controle do regime de escoamento e da 
velocidade de preenchimento da(s) peça(s)
Aplicação de fundamentos da Mecânica dos 
Fluídos no projeto dos sistemas de canais
Principais problemas: reduzir a turbulência e 
garantir velocidades de enchimento adequadas
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Processos podem ser classificados em função da 
forma de preenchimento
Processo de Fundição
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento Principais problemas: controlar a sanidade interna e obter a estrutura mais adequada
Aspetos Externos
Preenchimento completo
Integridade superficial
Acabamento superficial 
Aspetos Internos
Sanidade Interna
Macroestrutura
Microestrutura 
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
Contrações e tensionamento da peça 
Tendência a trincas e empenamentos
Principais problemas: limitações da utilização 
de machos e de geometrias mais complexas
Cuidados especiais no projeto da peça
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Rota Metalúrgica
Fusão –Tratamentos 
do Banho 
Seleção e Preparação 
da Carga
Vazamento
Preenchimento
Solidificação
Resfriamento
Pós Processamento
Corte de canais e rebarbação
Operações de usinagem
Operações de proteção superficial
Tratamentos Térmicos
Controle de Qualidade
Tratamentos superficiais
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O Processo de Fundição permite obtenção de:
• Peças acabadas ou semi acabadas
• Lingotes para 
conformação mecânica
• Lingotes para refusão
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• Lingotes para refusão
• Lingotes por fundição 
contínua
Principais elementos na obtenção de uma peça 
fundida em um molde de areia 
Molde 
Inferior
Molde 
Superior
Linha de 
Apartação
Cavidade 
do Molde
Marcação 
do Macho Areia
Areia
Caixa de 
Moldagem
Ataque
MACHO
Canal de 
Distribuição
Descida
Massalote
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Etapas básicas envolvidas na obtenção de uma peça fundida em 
areia verde
Placa superior Placa inferior
MachoCaixa de Machos
Desenho da Peça 
Caixa e Placa superiores com os 
modelos dos canais
Caixa superior após 
compactação da areia Caixa e Placa inferiores Caixa inferior após 
remoção do modelo
Caixa inferior após 
colocação do macho
Molde pronto para o 
vazamento do metal
Conjunto fundido 
extraído do molde
Peça fundida após 
operações de acabamento
Ferramental
Ferramental
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Molde de areia 
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Tipo de Molde Tipo de Modelo Forma de 
Enchimento
Fornos
Reações do 
Líquido
Propriedades 
do Líquido
Defeitos
FUSÃO ENCHIMENTO SOLIDIFICAÇÃO
Produto 
(Peça)
Estrutura
Propriedades
Canais de Enchimento
PROJETOS Massalotes
Peça
FERRAMENTAL MODELO/MOLDE
PROCESSO
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Sólido Líquido Sólido
Fusão
Tratamentos do Banho
Manutenção da Temperatura
Vazamento
Solidificação
Princípio Fundamental: mudança do estado 
físico do metal ou liga (fusão-solidificação)
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Enchimento
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Principais características do processo:
• Natureza economicamente competitiva• Único processo de conformação viável em alguns 
casos
• Simplicidade técnica na obtenção de formas 
complexas
Versatilidade
Altas Taxas de Produção Possibilidade de redução nas 
etapa de fabricação de um 
produto
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Matriz para forjamento a quente 
usada na fabricação de cilindros 
de pressão para Reatores 
Nucleares. Peso = 61,5 ton
Diversas peças de pequeno porte 
e com precisão de detalhes. Pesos 
na faixa de gramas
Características dos Processos de Fundição
Versatilidade
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Características dos Processos de Fundição- Versatilidade
• A literatura especializada descreve aproximadamente 38 métodos 
diferentes para obtenção de produtos fundidos
• Estes processos podem ser agrupados em 05 grandes grupos:
• Processos Convencionais de Moldagem: Areia verde, shell 
moulding, moldagem sem caixa. 
• Processos Fundição em Moldagem de Precisão: 
Coquilha, Fundição Sob Pressão e Fundição de Precisão 
• Processos Especiais de Moldagem e Fundição: Moldagem 
à Vácuo, Fundição Evaporativa (lost foam) e Fundição 
Centrífuga.
• Processos Moldagem com Areais Quimicamente Ligadas: 
Cura a Frio e Silicato de Sódio-CO2.
• Novos Processos de Fundição: Rheocasting, Squeeze 
Casting, Fusão por Eletroescórias.
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Características dos Processos de Fundição
Altas Taxas de Produção
Produção de blocos de motores em Ferros Fundidos –
fabricados na faixa do milhões
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Características dos Processos de Fundição
Possibilidade de redução nas etapa de fabricação de um produto
Carcaça de compressor para uma 
motor de jato, anteriormente 
produzido por soldagem de múltiplos 
componentes, transformado em um 
componente formado por duas peças 
fundidas
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Fundição de um molde de grande porte (grande parte do 
molde está “enterrada” no chão da fábrica).
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Vantagens Funcionais dos Processos de Fundição
• Possibilidade de projetar os contornos internos e externos independente de 
quaisquer outros requisitos.
• Possibilidade de obtenção de estruturas(propriedades) em locais específicos 
(controle das condições de solidificação) nos quais são necessárias 
determinadas propriedades específicas tais como: rigidez, resistência ao 
desgaste, resistência à corrosão, ou máxima resistência a tensões dinâmicas.
• Possibilidade de produzir uma peça complexa usando um único ciclo de 
fabricação.
• Possibilidade real de obter peças com bom acabamento superficial.
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Classificação dos Processos de Fundição
Tipos
de 
Moldes
Areia
Metálico
Convencionais
Casca Cerâmica
Cerâmica/Gesso
Especiais
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Molde 
Inferior
Molde 
Superior
Linha de 
Apartação
Cavidade 
do Molde
Marcação 
do Macho Areia
Areia
Caixa de 
Moldagem
Ataque
MACHO
Canal de 
Distribuição
Descida
Massalote Detalhes de um 
Molde de Areia 
Modelos para a obtenção 
de Moldes de Areia 
Processo de Fundição em 
Moldes de Areia
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Processo de fundição em 
Moldes Metálicos por Gravidade
Fundição em Coquilhas
Coquilha de pequeno porte 
Acionamento Manual
Máquina 
Coquilhadeira
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Componentes principais de uma Máquina de Fundição Sob 
Pressão em Câmara Fria (Esquema)
Detalhe do Processo de 
Fundição Sob Pressão 
em Câmara Fria
Processo de Fundição 
Sob Pressão
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Processo de Fundição de Precisão 
Microfusão - Cera Perdida
• Modelos Destrutíveis em Cera
• Moldes Tipo Casca Cerâmica
Moldes tipo casca cerâmica no 
momento do vazamento
Modelo em cera sendo recoberto 
por lama cerâmica (confecção do 
molde tipo casca cerâmica
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Classificação dos Processos de Fundição
Forma 
de 
Enchimento
Gravidade
Baixa Pressão
Sob Pressão
Centrifugação
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Critérios para escolha de um processo de 
fundição:
• Material
• Peça
• Fatores Econômicos
• Infraestrutura
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Critérios para escolha de um processo de fundição:
Material Propriedades
Propriedades da Peça ⇔
Nível de qualidade 
desejado
Propriedades de Fundição ⇔
Definem a maior ou 
menor facilidade de 
obtenção da peça 
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Propriedades de Fundição: Propriedades que determinam a maior ou 
menor habilidade de uma liga para a obtenção de pecas fundidas. ou 
seja, definem a FUNDIBILIDADE de uma liga.
• Reatividade no estado líquido
• Fluidez: preferência por ligas com composição eutética ⇒ maior 
capacidade de preenchimento.
• Ponto de fusão : preferência por ligas com composição eutética 
(menores temperaturas de fusão) ⇒ economia de energia na fusão
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Propriedades associadas com a Fusão e o Preenchimento:
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• Modelo de Solidificação e formação de rechupes: preferência por 
ligas com composição eutética ⇒ maior facilidade na compensação 
das contrações volumétricas associadas com a solidificação
• Coeficiente de Contração Volumétrica: preferência por ligas 
com composição eutética ⇒ idem a anterior
• Tendência à Trincas de Solidificação: preferência por ligas 
com composição eutética ⇒ correlacionada com o modelo de 
solidificação.
Propriedades associadas com a Solidificação:
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FUNDIBILIDADE de uma liga metálica
Peça 
Critérios para escolha de um processo de fundição:
• Performance: propriedades finais
• Design: tamanho, formato, espessura e complexidade
• Exigências: tolerâncias dimensionais, acabamento 
superficial, processamento subsequente 
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Critérios para escolha de um processo de fundição:
Fatores Econômicos
• Projeto e custo do ferramental
• Vida útil dos ferramentais
• Geração de sucatas e retornos
• Quantidade total a ser produzida
• Custo total do processamento 
Relação 
Custo
x 
Benefício
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Critérios para escolha de um processo de fundição:
Infraestrutura
• Disponibilidade de equipamentos
• Experiência profissional
• Tempo até o início da produção 
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