Aula 13 - Processos Especiais de Fundição

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Aula 13: Processos Especiais de Fundição
• Moldes Cerâmicos
• Processo Shaw
• Enchimento a Baixa Pressão contra a Gravidade – CLA e CLV
• Solidificação Unidirecional
• Produção de Monocristais
Disciplina: Processos de Fabricação 
Parte 2: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Dr. Eng. Metalúrgica
• Moldes Cerâmicos
• Processos que utilizam modelos permanentes e materiais 
cerâmicos com composições e granulometrias controladas 
na forma de uma lama cerâmica usando ligantes especiais.
• Processo Shaw
• Processo especial de moldagem que usa Moldes 
Cerâmicos Sólidos obtidos a partir da mistura de 
refratários com composição e granulométrica adequadas 
aglomerado usando ligantes especiais.
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Processo Shaw
Principais Características:
• Excelente Acabamento Superficial
• Altíssima Precisão Dimensional
Aplicações:
• Peças e componentes com grande precisão de detalhes.
• Exemplo: moldes/matrizes para injeção de solados de 
calçados.
Componentes:
Refratário: mulita ou zirconita
Ligante: silicato de etila ou sílica gel
Agente Gelificante
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Processo Shaw
Seqüência de operações do processo com molde totalmente cerâmico
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Processo Shaw usando 
Moldes Compostos
Faceamento
Shaw
Enchimento
Silicato de Na – CO2
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Preenchimento a Baixa Pressao contra a Gravidade
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de 
metais fundidos ao ar - CLA
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de 
metais fundidos sob vacuo - CLV
• Preenchimento com valvula de fechamento - CV
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de 
metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS
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Preenchimento a baixa pressao contra a 
gravidade de metais fundidos ao ar - CLA
Principais Características:
• Aplicável para todos os metais e ligas fundíveis ao ar 
(atmosfera normal).
• Economia relacionada com a possibilidade de obtenção de 
diversas pecas por molde.
• Alto rendimento metálico
• Baixo índice de defeitos (inclusões metálicas)
• Permite a obtenção de grandes lotes de pecas com paredes 
finas (0,75mm) a baixos custos de fabricação.
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Preenchimento a baixa pressao contra a 
gravidade de metais fundidos ao ar - CLA
Aplicações:
• Obtenção de pecas e componentes usando os mais diversos 
tipos de ligas, para as industrias automotiva, metal–mecânica, 
sistemas de transmissão, câmaras de combustão a diesel, etc..
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Representacao Esquematica do Processo CLA
a) Molde tipo casca na câmara de vácuo. 
b) Abaixamento do molde para a posição de enchimento. 
c) Molde contendo as pecas solidificadas. 
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Preenchimento a baixa pressao contra a 
gravidade de metais fundidos sob vacuo - CLV
• Utilizado para ligas que contenham elementos reativos 
(superligas, ligas Al-Li, ligas a base de Ti) aplicando as 
vantagens inerentes ao processo CLA.
• Habilidade para preenchimento de seções finas.
• Obtenção de pecas livres de inclusões de óxidos.
• Permite produzir pecas com grandes áreas e pequenas 
espessuras (geometria tipo placa) sem a ocorrência de 
oxidação superficial inerente aos processos convencionais.
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Representacao Esquematica do Processo CLV
a) O metal e fundido sob vácuo e um molde e introduzido na 
câmara superior onde e criado vácuo.
b) As câmaras são preenchidas com argônio, a válvula entre 
as câmaras e aberta, o tubo de enchimento e colocado em 
contato com o metal e aplica-se vácuo adicional para 
preenchimento do molde.
c) Procedimento idêntico ao processo CLA
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Preenchimento com valvula de fechamento-Processo CV
Principais Características:
• Usado para pecas mais robustas que não solidificam com a 
rapidez requerida pelos processos CLA e CLV. 
• Utiliza um tubo de enchimento flexível, o qual e fechado por 
meio de uma válvula de retenção quando o molde esta cheio. 
• Proporciona um bom preenchimento de pecas com seções 
finas, garantindo a obtenção de um metal isento de óxidos.
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Preenchimento com valvula de fechamento-Processo CV
Aplicações:
• Aplicado para todos os tipos de métodos de moldagem.
• Asas de mísseis, corpos de válvulas, articulações e outras 
pecas grandes com variações de espessuras.
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Representacao esquematica do Processo CV
a) O tubo de enchimento e introduzido no metal liquido e e 
aplicado vacuo para preenchimento do molde.
b) Com o molde cheio a valvula de retenção e acionada para 
fechamento do tubo. O metal aprisionado solidifica.
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Preenchimento a baixa pressão contra a gravidade de 
metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS
• Usado para moldes de areia.
• Próprio para obtenção de pecas finas usando baixo vácuo.
• Possibilita a produção de pecas com níveis de inclusões 
muito baixos quando comparados com os encontrados em 
pecas fundidas por gravidade.
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Solidificação Unidirecional
• Processo que envolve a obtenção de estruturas solidificadas 
unidirecionalmente resultando em uma estrutura colunar.
• Adequado para a obtenção de pecas fundidas nas quais as 
tensões são primariamente unidirecionais ao longo de uma 
determinada direção.
• Exemplo – Palhetas de Turbinas.
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Solidificação Unidirecional
Palhetas de Turbina com paredes finas solidificada 
unidirecionalmente.
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Solidificação Unidirecional
Estrutura Colunar
Controle rigoroso do processo
Fornos Especiais Projeto Diferenciado do 
Molde
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Solidificação Unidirecional
Controle do Fluxo de Calor
Extração violenta de calor a partir de uma 
extremidade da peca
Criação de um intenso Gradiente Térmico 
entre Tliquidus e Tsolidus da liga, que se desloca 
ao longo de toda a peçaProcessos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição 
Solidificação Unidirecional
Procedimento para Controle do Fluxo de Calor
• Moldes de paredes finas ⇒ moldes tipo casca cerâmica 
(fundição de precisão), aquecido a uma T > T liquidus.
• Resfriador (refrigerado a água) na base do molde.
• Vazamento do metal liquido ⇒ o molde e resfriado a partir 
da extremidade resfriada através do deslocamento progressivo 
do mesmo dentro do forno.
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Solidificação Unidirecional
Representação esquemática do processo de solidificação 
direcional.
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Configuracao de 
um Forno para 
Solidificação 
Unidirecional
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Comparação de microestruturas em palhetas 
Equiaxiais, Solidificada Unidirecionalmente e 
Monocristalina
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Obtenção de Monocristais
• Monocristais são produzidos usando técnicas similares as 
usadas para a produção de pecas solidificadas 
unidirecionalmente, com uma importante diferença.
• Necessidade de uma técnica que permita o crescimento 
preferencial de um grão com uma determinada direção de 
crescimento.
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Obtenção de Monocristais
a) Uso de um molde com seção helicoidal.
b) Uso de um molde com seção em ângulo reto.
c) Uso de uma semente monocristalina.
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