PROCESSOS_DE_FUNDICAO

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PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
Prof. Louriel O. Vilarinho 
 
Seleção do Processo Primário - Regras Gerais 
• Considerar os seguintes aspectos: 
– Quantidade; 
– Complexidade do formato; 
– Natureza do material; 
– Tamanho da peça; 
– Espessuras de parede; 
– Exatidão dimensional; 
– Custo da matéria-prima, defeitos e taxa de refugo; 
– Processos subseqüentes. 
 
 
Processos de Solidificação: 
O material inicialmente é fundido ou está em um estado de 
alta plasticidade, onde a peça/produto é criada a partir da 
solidificação do material. 
Os processos de solidificação podem ser classificados em: 
 
 
 
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Processo de Fundição: 
Processo no qual o metal fundente (ou em estado de alta 
plasticidade) escoa por gravidade ou por ação externa para 
dentro de um molde, onde, então, solidifica obtendo a forma 
(geometria desejada para a peça final) da cavidade do molde. O 
produto obtido é denominado de fundido. 
 Aparentemente, os passos neste processo são simples: 
 - Fundir o material; 
 - Vazá-lo em um molde; 
 - Deixá-lo resfriar. 
 
Duas formas de moldagem (ou molde): (a) molde aberto, 
simplesmente um container na forma da peça desejada e (b) molde 
fechado, no qual a geometria do molde é mais complexa e requer 
um sistema de canais, que levam até a cavidade do molde. 
 
O processo de fundição permite obter, de modo econômico, 
peças de geometria complexa, sua principal vantagem em 
relação a outros processos. 
O processo de fundição aplica-se a vários tipos de metais, 
tais como aços, ferros fundidos, alumínio, cobre zinco, 
magnésio e respectivas ligas. Entretanto, alguns aspectos devem 
ser observados. Os aços fundidos, por exemplo, podem 
apresentar elevadas tensões residuais, microporosidade, 
zonamento e variações de tamanho de grão. Tais fatores 
resultam em menor resistência e ductilidade, quando 
comparados aos aços obtidos por outros processos de fabricação 
como conformação a quente. 
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Com relação à nomenclatura, quando dizemos somente 
“fundição” (foundry) estamos referindo à fábrica (indústria) 
equipada com equipamentos de moldagem e fabricação dos 
moldes, capacidade instalada de fusão e manipulação do 
fundido, bem como o seu vazamento e operações posteriores 
(limpeza e acabamento). 
 
 
 
Capacidades e Vantagens do Processo de Fundição: 
- Possibilidade de confecção de geometrias complexas; 
- Possibilidade de confecção de formas internas e externas; 
- Alguns processos produzem a peça no seu formato final (net 
shape) ou quase-final (near net shape); 
- Possibilidade de produção de peças grandes; 
- Alguns processos têm a capacidade de alta taxa de produção. 
 
 
Limitações do Processo de Fundição: 
- Limitações nas propriedades mecânicas; 
- Alguns processos levam a pequena precisão dimensional e 
acabamento superficial; 
- Segurança do trabalho e higiene ocupacional são aspectos a 
serem observados com cuidado (metal fundente e vapores); 
- Problemas ambientais. 
 
 
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Classificação: 
Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de 
automação, produtividade, precisão dimensional, acabamento 
superficial). Entretanto, destaca-se a influência do tipo de molde 
nas propriedades físicas do material resultante. A taxa de 
extração de calor através do molde determina o tamanho final de 
grão, e, portanto a característica de resistência mecânica da peça. 
Os processos de fundição podem ser classificados pelo tipo 
de molde e modelo e/ou pela força ou pressão usada par 
preencher o molde com o metal líquido. 
Os processos típicos podem ser classificados em quatro 
grupos básicos: 
 
a) Em Areia (molde é descartável) – sand casting 
 
 
 
 
 
Grande fundido em areia 
pesando mais de 680 kg 
(estrutura de um compressor 
de ar) 
 
 
 
 
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b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). 
 
 
 
 
Passos no Molde Permanente (permanent mold casting): 
(1) O molde é pré-aquecido e revestido; 
(2) Macho (core), se utilizado, é inserido e o molde fechado; 
(3) Metal fundente é vazado dentro do molde. 
 
 
 
 
 
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c) Sob pressão (molde é metálico, o metal líquido entra sob pressão) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passos na Fundição sob Pressão. 
(1) metal escoa para dentro da câmara; 
(2) pistão força o metal fundente para dentro do molde (die), mantendo a pressão durante o 
resfriamento e solidificação. 
Câmara quente (hot-chamber casting) x Câmara fria (cold-chamber casting) 
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d) Por Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) 
 
 
 
Passos no Processo por Cera Perdida (investment casting): 
(1) Modelos em cera são produzidos; 
(2) Vários modelos (cachos) são unidos em uma árvore modelo; 
(3) A árvore modelo é revestida com uma fina camada de material refratário; 
(4) O molde complete é formado pelo revestimento da árvore com o material refratário; 
(5) O molde é mantido de ponta-cabeça e aquecido para que a cera escorra para fora da cavidade; 
(6) O molde é pré-aquecido para garantir que contaminantes sejam removidos, o que também 
permite um escoamento mais uniforme do metal líquido para dentro da cavidade. O metal é vazado e 
se solidifica no molde; 
(7) O molde é quebrado e peça está pronta. 
 
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Etapas do Processo de Fundição: 
 
Apesar do grande número de variantes do processo de 
fundição, a obtenção dos diferentes tipos de ferros fundidos 
pode ser sintetizada de acordo com o fluxograma a seguir: 
 
 
 
Seleção do Processo: 
O tipo de processo a usar deve ser escolhido adequadamente. Os 
mais importantes fatores a considerar são: 
- Quantidade de peças a produzir; 
- Projeto da fundição (espessura de parede, tamanho); 
- Tolerâncias requeridas (exatidão dimensional); 
- Grau de complexidade; 
- Especificação do metal (material); 
- Acabamento superficial desejado; 
- Custo de matéria-prima, ferramenta, defeitos, refugo; 
- Comparativo econômico entre usinagem e fundição; 
- Limites financeiros do custo de capital; 
- Requisitos de entrega. 
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Comparação entre processos: 
Resumo das características dos principais processos de 
fundição, incluindo os grupos: fundição em areia, fundição em 
moldes de precisão ( molde permanente, fundição sob pressão, 
molde cerâmico...) , fundição em casca e , molde de cura 
química. 
 
Tabela comparativa entre processos de fundição 
 
 
 
Softwares para Simulação do Processo de Fundição: 
• FLOW-3D® (www.flow3d.com) 
• CAPCAST®(www.ekkinc.com) 
• PAM-CAST™/SIMULOR® (www.esi-group.com/Products/Casting) 
• MAGMASOFT® (www.magmasoft.com) 
• MAVIS 2000 (www.alphacast-software.co.uk/index4.htm) 
• NovaCast (www.novacast.se) 
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Introdução à teoria de solidificação: 
A solidificação de metal fundente depende se ele é um 
metal puro ou um elemento de liga. 
 
 
Curva de resfriamento para um metal puro e a conseqüente característica 
dos grãos, mostrando grãos. 
 
 
 
(a) Diagrama de fase Cu-Ni e (b) curva de resfriamento associada à 
composição 50%Ni-50%Cu 
 
 
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Os metais líquidos são vazados em moldes para obtenção 
de peças ou lingotes. O lingote passa posteriormente por 
processos de deformação plástica visando à produção de chapas, 
barras, perfis, etc... 
Os grãos que aparecem na estrutura da peça ou do lingote 
podem ter diferentes tamanhos dependendo das taxas de 
extração de calor e gradientes térmicos em cada momento da 
solidificação, levando ao desenvolvimento da macroestrutura e 
estrutura do lingote. Assim, surgem as regiões de granulação. 
Nas ligas, existem três regiões de grãos que se classificam: 
(a) Zona coquilhada: região 
de pequenos grãos com orientação 
cristalina aleatória, situada na 
parede do molde. Próximo à parede 
existe maior taxa de extração de 
calor e, portanto elevado super-resfriamento, que favorece a 
formação destes grãos. Os grãos da 
zona coquilhada tendem a crescer 
na direção oposta a da extração de 
calor. Porém algumas direções cristalinas apresentam maior 
velocidade de crescimento que outras. 
(b) Zona Colunar: região de grãos alongados, orientados na 
direção de extração de calor. Os grãos da zona coquilhada que 
possuem as direções cristalinas de maiores velocidades de 
crescimento alinhadas com a direção de extração de calor, 
apresentam aceleração de crescimento. Esta aceleração gera 
grãos alongados que compõem a zona colunar, situada na 
posição intermediária entre a parede e o centro do molde. 
(c) Zona Equiaxial: região de pequenos grãos formados no 
centro do molde como resultado da nucleação de cristais ou da 
migração de fragmentos de grãos colunares (arrastados para o 
centro por correntes de convecção no líquido). Nesta região os 
grãos tendem a ser pequenos, equiaxiais e de orientação 
cristalina aleatória. 
(a) (b) (c) 
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Defeitos em fundição: 
 
 
 Falta de enchimento Junta-fria Rechupe 
 
 
 
 
 
Bolhas Furos Inclusões 
 
 
 
 
 Irregularidades superficiais Desalinhamento