Aula 11- Processos de Fundição Sob Pressão

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1. Introdução
• Principio do Processo
• Classificação dos Processos
• Potencialidades do Processo
2. Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
• Características Gerais.
• Sistemas de Injeção.
• Materiais Utilizados.
• Seqüência Operacional.
3. Fundição Sob Pressão em Câmara Fria
• Características Gerais.
• Sistemas de Injeção.
• Classificação das Máquinas.
• Ciclo do Processo.
• Parâmetros de Injeção.
• Aspectos Construtivos: Pistão e Câmara de Injeção.
• Moldes (Matrizes): Aspectos Construtivos e Operacionais, materiais utilizados.
Aula 11: Processos de Fundição Sob Pressão 
Disciplina: Processos de Fabricação 
Parte 2: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Dr. Eng. Metalúrgica
Fundição sob Pressão
Princípio do 
Processo 
Processo que utiliza um molde 
metálico estacionário (MATRIZ) no 
qual o metal líquido é introduzido 
usando altas pressões. 
Classificação 
dos Processos
Classificados em 
função do tipo de 
equipamento 
utilizado
Câmara Quente
Câmara Fria
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 11: Processos de Fundição Sob Pressão
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Potencialidades do Processo - O processo permite obter:
• Peças com seções muito finas (< 0,2mm).
• Reprodução de detalhes finos.
• Elevada precisão dimensional 
• Excelente acabamento superficial 
Peças Complexas
Peças “NET SHAPE”
• Altas Produtividades.
• Adequado para automação.
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Fundição Sob Pressão em Câmara Quente 
Pistão
Bocal
Pescoço 
de 
ganso Cilindro 
hidráulico
Forno
Semi-molde 
ejetor
Semi-molde 
fixo
• O sistema de injeção encontra-se 
mergulhado no metal líquido e o 
arranjo permite o enchimento do 
molde em curto tempo com baixa 
perda de temperatura do metal.
• Utilizado para ligas com 
baixos pontos de fusão:
Mg – Zn – Sn - Pb
• Peças de até 23Kg
• Ligas de Al em dispositivos sem êmbolo à base de ar comprimido.
Características Gerais
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Sistemas de Injeção do Tipo Câmara Quente
• à base de êmbolo.
• por imersão à base de ar comprimido.
• à base de ar comprimido com válvula submergida.
• para ligas de Mg.
Parâmetros de Processamento:
• Pressão de Injeção = 50 a 130 Kg/cm2.
• A quantidade de metal varia de acordo com o 
tamanho do colo de cisne (pescoço de ganso).
• Produtividade = 50 a 500 tiros/hora.
• Máquina Especiais de Alta Produção = 2000 a 5000 tiros/h.
Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
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Materiais Utilizados no Equipamento:
• COLO DE CISNE Ferro Fundido Cinzento ou Nodular - Aço
• A escolha do material depende do tipo de metal, da 
pressão de operação e do custo.
• CAMISA e BICO Aço H13 – Aço Ligado Nitretado ou Aço Inox
• Peças sujeitas ao calor, atrito e pressão mecânica.
• Uma camisa pode durar até 2000h de trabalho.
• PISTÃO Ferro Fundido Cinzento 
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Dispositivo de Injeção a Base de Ar Comprimido:
• O enchimento da câmara de pressão é obtido pela descida da câmara até 
que o metal possa penetrar no interior da mesma através de um furo ou tubo, 
que fica fechado durante a injeção. Depois é fixada a tubulação de injeção 
contra a boca de entrada do molde e ficando fechada a boca de entrada do 
metal injeta-se este, por meio de pressão de ar comprimido, no molde.
• O sistema não possui êmbolo.
• Pressão de injeção máxima = 50Kg/cm2. 
• Pode ser utilizado para ligas de Al.
• Empregado para peças maiores.
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Seqüência Operacional:
Fechamento 
do Molde
Fixação da 
Tubulação 
de Injeção
Injeção
Retrocesso 
do Êmbolo
Separação 
do Bico de 
Injeção
Abertura 
do Molde
Extração 
dos 
Machos
Extração 
das Peças
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Fundição Sob Pressão em Câmara Fria
• O sistema de injeção 
não fica mergulhado no 
metal líquido.
• Cada vez mais 
utilizado em função das 
exigências crescentes 
quanto a qualidade das 
peças injetadas. 
• Utilizado para ligas com 
maiores pontos de fusão:
Cu – Al - Mg – Zn
Características Gerais
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Sistema de Alimentação da Máquina com Metal Líquido:
• Manual com uma colher.
• Por forno basculante e canal de alimentação.
• Mediante um cadinho hermeticamente fechado e no qual atua 
uma pressão pneumática sobre o banho.
• Por meio de uma bomba eletromagnética.
• Por um braço mecânico (ou robô) com um dosador.
Sistema de Injeção:
• Produtividade: 2 a 5 injeções/minuto.
• Acionamento do pistão por pressão de óleo ou água.
• Pressão de injeção na faixa de 560 a 3000 kg//cm2.
• Velocidade de injeção na faixa de 0,1 a 7,0 m/s.
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Classificação das Máquinas de Acordo com os Princípios 
Construtivos
Máquina de Câmara Fria 
Horizontal
Máquina de Câmara Fria 
Vertical
Deslocamento do Embolo 
de pressão para cima.
Deslocamento do Embolo 
de pressão para baixo.
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Seqüência de Trabalho em um Máquina de Câmara Fria:
• Fechamento do Molde.
• Introdução do metal na câmara de pressão.
• Injeção do metal.
• Abertura do molde. 
• Extração dos machos
• Expulsão ou extração da peça fundida.
• Retrocesso do êmbolo de pressão.
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Preenchimento 
da câmara com 
concha manual
Cavidade do 
molde
Pistão
Câmara de 
injeção
Injeção do 
alumínio para a 
cavidade do molde.
Extração do 
produto
Ciclo do Processo de Fundição sob Pressão em 
Máquina de Câmara Fria Horizontal
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Ciclo do Processo de Fundição sob Pressão em 
Máquina de Câmara Fria Vertical
Pistão de 
injeção
Alumínio líquido
Pinos
extratores
Injeção
Contra 
pistão
Preenchimento 
da cavidade do 
molde
Ejeção do material 
residual 
( massalote ).
Tiro do produto
Extração do 
produto
Varões 
extratores
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Parâmetros de Processamento:
Ligas de Alumínio
• Temperatura da Matriz ≅ 2500C
• Vida Útil da Matriz de 100.000 a 
150.000 ciclos.
Produção: Exemplos
• Conjuntos de até 5,0 Kg • 30 a 60 ciclos/h em 
Máquina Automática
• Conjuntos de até 1,2 Kg • 40 a 120 ciclos/h em 
Máquina Semi-automática.
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Parâmetros de Injeção: 
Estágios da Injeção
A injeção pode ser separada em três estágios distintos:
Primeiro estágio : o pistão avança com velocidadelenta
Segundo estágio: na qual metal preenche a cavidade do molde.
Terceiro estágio: é a fase de compactação do metal na 
cavidade, chamada de Recalque.
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Parâmetros de Injeção: Estágios 
• Primeiro estágio : o pistão avança com velocidade lenta para 
expulsão do ar e gases da câmara de injeção.
1a Fase2a Fase
A primeira fase termina quando todo Volume Hidráulico da 
câmara está ocupada pelo metal líquido e pode ser calculado para 
facilitar na definição dos paramentos de Injeção.
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Segundo estágio: no qual metal preenche a cavidade do molde.
É o curso restante do pistão. Preenche a cavidade do molde com 
maior velocidade imediatamente após o término da primeira fase de Injeção.
O curso de Injeção é calculado sempre a partir da posição inicial do 
pistão que deve facear o orifício de alimentação da câmara .
É importante que o pistão tenha sempre o mesmo comprimento 
pois sua variação provocará variações no comportamento do alumínio 
durante o preenchimento da cavidade. 
Pistão menor 
que o 
padronizado
A segunda fase iniciará
antes que todo o alumínio 
ocupe o volume 
hidráulico da câmara
INJEÇÃO DE AR
junto com o 
alumínio para 
dentro da cavidade 
do molde, 
Pistão maior 
que o 
padronizado
Penetração antecipada o 
alumínio para dentro da 
cavidade antes do inicio da 
segunda fase 
Peças com 
JUNTAS FRIAS. 
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Segundo estágio: Influência do comprimento do pistão 
sobre o regime de injeção e os prováveis defeitos.
Normal
Avançado
Recuado
2a fase 1a fase
Pistão maior que o 
padronizado
Juntas Frias
Pistão menor que 
o padronizado
Porosidades
Uma vez definida a câmara de injeção para um molde, em uma 
determinada máquina, o diâmetro do pistão e comprimento da haste 
automaticamente são definidos e a partir destas definições é que são 
determinadas os parâmetros das máquinas.
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É o responsável pela compactação final do material injetado 
imediatamente após a segunda fase de Injeção, compensando a contração de 
solidificação do alumínio, diminuindo a ocorrência de porosidades
Terceiro estágio: Recalque.
É utilizada em peças de paredes grossas e que sejam alimentadas por 
canais generosos para permitir a transmissão de pressão sem que solidifique 
antes o alumínio dentro da cavidade
Determina: 
• Força de Injeção da Máquina.
• Pressão Específica Final de Injeção
• Responsável pela sanidade(estanqueidade) da peça, uma vez 
que durante a solidificação o metal contrai, necessitando assim 
de uma massa adicional que será transferida por pressão ainda 
no estado semi-sólido (pastoso). 
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Parâmetros de Injeção:
Força de Injeção 
É obtida através da pressão hidráulica da rede 
ou multiplicada da Injetora, dividida pela área do 
êmbolo de injeção.
Pressão Específica 
de Injeção
Resultante da Força de Injeção da 
Máquina dividido pela Área do Pistão
de injeção. Ou seja, é a força aplicada a 
cada cm2 de metal injetado.
A pressão específica (Pe) pode 
ser regulada na máquina, 
dependendo do tipo de peça, este 
valor pode ser estipulado pelo 
projetista.
Peças standard 200 – 400 kgf/cm2
Peças técnicas 400 – 600 kgf/cm2
Peças estanques 600 – 1000 kgf/cm2
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Parâmetros de Injeção:
Força de Fechamento
Os diversos tipos de máquinas injetoras que são 
produzidas, geralmente são identificadas pela capacidade da 
Força de Fechamento.
- Máquina de 630 T = a capacidade desta manter as placas 
fechadas e travadas até 630.000 kgf de Injeção, que é
determinada pela Pressão Específica ( Pe ) multiplicada pela área 
projetada do molde.
Exemplo: 
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Parâmetros de Injeção:
Velocidade de Injeção 
a) Velocidade de Primeira Fase de Injeção 
É a velocidade de aproximação do pistão. É controlada por uma 
válvula controladora de fluxo. Nesta fase de Injeção, o pistão avança 
lentamente não permitindo que o metal líquido sofra qualquer turbulência
evitando que bolhas de gases e ar venham a ser aprisionadas e injetadas 
para dentro da cavidade do molde
b) Velocidade de Segunda Fase de Injeção 
É a velocidade com que o metal líquido preenche a cavidade do 
molde. É função da espessura e complexidade do produto a ser injetado.
Peças com paredes finas 
Peças muito complexas
Maiores velocidades de injeção para 
compensar a rápida troca de calor entre a 
superfície do molde e o metal líquido
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Aspectos Construtivos: Pistão e Câmara de Injeção
O tamanho da Câmara
e do Pistão determina o 
volume de metal para o tiro
Cada Ferramental tem 
câmara e pistão próprios.
Materiais
Câmara: Aço H13 
Aço Ligado Nitretado
Pistão: Liga de Cobre c/ Berílio (5%)
Aço Ligado Nitretado
Sistema de Refrigeração: A temperatura do pistão deve oscilar entre 
50-700C . Refrigeração com água.
Lubrificação: Cuidar com a quantidade e tipo de lubrificante, 
para evitar contaminação do metal e redução da 
vida útil do pistão e da câmara. 
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Moldes para Fundição Sob Pressão
Características 
Iniciais
Elevado custo de Fabricação.
Maior vida útil possível.
Necessidade de estabilidade e 
precisão dimensional.
⇒ MATRIZES
Materiais Aços Cromo-Molibdênio
• Alta resistência à choque térmico
• Boa taxa de extração de calor
• Alta resistência ao desgaste e à abrasão
Aços para 
Trabalho a Quente
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Materiais
Combinação de aços P20 com o H13
Normalmente temperados e nitretados em áreas de contato 
com o metal líquido e regiões de atrito.
A seleção depende do material e do número 
de peças a serem produzidas.
Materiais mais utilizados
H13 0,35C – 0,30Mn – 1,0Si – 5,0Cr - 1,0V – 1,5Mo
P20 0,35C – 1,7Cr - 0,4Mo
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Aços para Matrizes
Liga das 
Peças
Zinco
Alumínio e 
Magnésio
Cobre
PRODUÇÃO
50.000 250.000 1.000.000
Material
P20 P20 H11 / H13
H11 
H13
H11 
H13
H11 
H13
H21/ H20/ H22
Obs.: para suporte dos moldes pode-se usar os aços 1020 
ou 1045.
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Aços para Machos e Ejetores
Liga das 
Peças
Zinco
Alumínio e 
Magnésio
Cobre
MATERIAL
H11/ H13/ H12 (nitretados)
H11/ H13/ H12 (nitretados)
H21/ H20/ H22
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AspectosConstrutivos/Operacionais: Matrizes
• As matrizes podem ser refrigeradas com água em locais de 
pontos quentes, machos ou seções espessas das peças. 
• A temperatura de entrada da água de refrigeração não deve 
ser inferior a 300C.
• Overflows: são construídos para saídas de ar e óxidos. São 
ligados às peças por uma seção bem fina (0,5-1,5mm de espessura).
• Sistema de Canais 
TIPO PRESSURIZADO
Necessidade de altas 
velocidades de enchimento.
• Extratores: pinos ou buchas (sempre que possível localizados 
sobre os canais de entrada).
• Agentes Separadores: aplicados a cada ciclo, sob a forma 
líquida ou pasta, por spray ou pincel. 
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Aspectos Construtivos/Operacionais: Matrizes
Tolerâncias para peças pequenas: 0,076 a 0,127 mm. 
• Variações ocorrem em função: 
• tamanho e desenho da peça
• fundibilidade da liga
• Na prática normal as dimensões sofrem alterações devido o 
desgaste do molde e do mecanismo de fechamento
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