Fundi__o

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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Fabio Renato Rossi do Nascimento 
 
 
 
 
 
 
Processos Produtivos I: 
 
 
Fundição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Carlos, Dezembro de 2009 
 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Fabio Renato Rossi do Nascimento 
 
 
 
 
 
 
Processos Produtivos I: 
 
 
Fundição 
 
 
 
 
Trabalho acadêmico apresentado à 
disciplina de Processos Produtivos I. 
Centro Universitário Central Paulista. 
Unidade São Carlos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Carlos, Dezembro de 2009 
SUMÁRIO 
 
LISTA DE FOTOS.......................................................................................................04 
LISTA DE FIGURAS...................................................................................................04 
LISTA DE TABELAS..................................................................................................04 
RESUMO.......................................................................................................................05 
ABSTRACT...................................................................................................................06 
1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................07 
2. FUNDIÇÃO...............................................................................................................07 
 2.1 Vantagens da fundição...............................................................................08 
 2.2 Desvantagens da fundição..........................................................................09 
 2.3 Materiais utilizados neste processo...........................................................10 
3. ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO..........................................................10 
 3.1 Construção do molde..................................................................................11 
 3.2 Compactação da areia em redor do modelo.............................................11 
 3.3 Fabricação do macho..................................................................................11 
 3.4 Colocação do macho....................................................................................11 
 3.5 Injeção do metal fundido............................................................................11 
 3.6 Esfriamento e solidificação.........................................................................12 
 3.7 Desmoldagem...............................................................................................12 
 3.8 Rebarbeamento e acabamento e limpeza..................................................12 
4. PRINCIPAIS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO........................................................12 
 4.1 Molde em areia verde..................................................................................13 
 4.2 Molde em areia seca....................................................................................13 
 4.3 Fundição por injeção...................................................................................13 
 4.4 Fundição sob pressão..................................................................................13 
 4.5 Fundição por centrifugação........................................................................14 
 4.6 Fundição contínua.......................................................................................15 
5. CONCLUSÃO...........................................................................................................16 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS........................................................................17 
 
 
 
 
 4
LISTA DE FOTOS 
 
Foto1: Preenchendo com metal líquido a cavidade de um molde...................................08 
Foto 2: Bloco forjado de um motor 6 Cilindros em “V”.................................................09 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Micrografia de um aço com microporosidade.................................................09 
Figura 2: Injetora do processo de Fundição Sob Pressão................................................14 
Figura 3: Moldes de fundição por centrifugação.............................................................15 
Figura 4: Matriz prismática vazada para confecção de tubos..........................................15 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Comparação de alguns processos de fundição................................................16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
 O processo de fabricação de peças através da fundição é muito importante por 
ser um dos processos mais antigos, e também porque é um dos mais versáteis, 
principalmente quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peças que 
pode produzir por esse processo. O processo de fabricação de peças metálicas ou não 
metálicas que consiste essencialmente em preencher com o material líquido a cavidade 
de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada. O 
processo de fundição aplica-se a vários tipos de matérias tais como aços, ferros 
fundidos, alumínio, cobre, zinco e sua principal vantagem é obter, de maneira 
econômica, peças de geometria complexa. Porém existem também desvantagens. Os 
aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas tensões residuais, 
microporosidade, e variações de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor 
resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por outros processos de 
fabricação. Portanto, este trabalho acadêmico visa apresentar de forma sistêmica o que é 
e como é processada a fundição nas indústrias que utilizam este processo em sua 
manufatura. 
 
Palavras-Chave: Processo, Fabricação, Peças, Fundição, Molde, Materiais, Aços. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ABSTRACT 
 
 The process of making parts by foundry is very important because it is one of 
the most primitive, and because it is one of the most versatile, especially when 
considering the different shapes and sizes of parts that can be produced by this process. 
The manufacturing process of metal or non-metal which is essentially fill with liquid 
material to a mold cavity shaped and measures corresponding to the part being 
manufactured. The casting process is applicable to various types of materials such as 
steel, cast iron, aluminum, copper, zinc and its main advantage is to achieve a cost 
effective manner, parts of complex geometry. But there are also disadvantages. The 
steel castings, for example, may have high residual stresses, microporosity, and 
variations in grain size. These factors result in lower strength and ductility, when 
compared to steels obtained by other manufacturing processes. Therefore, this academic 
work is to present a systematic way what it is and how it is processed in the foundry 
industries that use this process in its manufacture. 
 
Key Words: Process, Manufacturing, Parts, Foundry, Molding, Materials, Steels. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 A origem da siderurgia deu-se com a invenção das primeiras armas e 
implementos agrícolas. Talvez, o primeiro metal que tenham surgido, quando pedras de 
minério de ferro que circundavam fogueiras para aquecer as cavernas do período 
Neolítico, foram reduzidas pelo calor e em contato com a madeira carbonizada. Muito 
provavelmente o homem primitivo usou, para seus artefatos. O Processo de fundição 
evoluiu ao longo do tempo, sua importância é fundamentalpara o crescimento 
tecnológico desde os primórdios da humanidade. Seu aperfeiçoamento é contínuo, 
partindo desde pequenas peças fundidas artesanalmente às técnicas de siderurgia. 
Fatores como velocidade de consumo, sofisticação de maquinário com exigência de 
partes mais precisas, demandaram novas tecnologias para a fabricação de peças de ferro 
fundido. 
 A proposta de um sistema contínuo de fundição, desenvolvido na Europa após 
a segunda guerra respondeu muitas dessas demandas, possibilitando essencialmente 
uma produção rápida e de qualidade. Neste processo, atualmente muito difundido nos 
paises desenvolvidos, é possível obter perfis e tubos de vários formatos, com 
propriedades uniformes e sem os defeitos inerentes à fundição convencional (areia). No 
Brasil o processo foi introduzido em 1935. 
 Estão descritos neste trabalho acadêmico os principais tipos de fundição, o que 
é fundição, quais suas vantagens e desvantagens, classificações dos processos, etapas do 
processo e os materiais mais utilizados. 
 
2. FUNDIÇÃO 
 
 É o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmente em 
preencher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas 
correspondentes aos da peça a ser fabricada. A fundição é um processo de fabricação 
inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com 
mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é o processo pelo 
qual se fabricam os lingotes. É a partir do lingote que se realizam os processos de 
conformação mecânica para a obtenção de chapas, placas e perfis. 
 A palavra fundição é usada para o processo enquanto o produto denomina-se 
fundido. O processo é a manufatura de objetos metálicos (fundidos) fundindo o metal, 
 8
vertendo este no molde (caixa de areia), e permitindo que o metal fundido se solidifique 
como um fundido cuja forma é uma reprodução da cavidade do molde (caixa de areia). 
Este processo é realizado em fundições, que podem ser de materiais ferrosos e não-
ferrosos. 
 Sempre que se fala em fundição, as pessoas logo pensam em ferro. Mas esse 
processo não se restringe só ao ferro. Ele pode ser empregado com os mais variados 
tipos de ligas metálicas, desde que elas representam as propriedades adequadas a esse 
processo, como por exemplo, temperatura de fusão e fluidez. 
 A indústria de fundição é muito difundida e encontra–se entre as maiores do 
mundo porque possibilita a produção peças complicadas. Exemplos: acessórios de 
tubulação, peças de um forno, bloco do motor de automóveis e aviões, pistões, anéis dos 
pistões, bases de máquina ferramenta, rodas, e eixos de manivela. 
 
 
Foto 1: Preenchendo com metal líquido a cavidade de um molde - Fonte: Istivan, 2002 
 
2.1 Vantagens da fundição 
 
Sua principal vantagem é obter, de maneira econômica, peças de geometria complexa. 
As fundições podem ser de materiais ferrosos ou não-ferrosos. Produção de peças de 
paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas. Produz peças quase que 
acabadas. Utilização da mesma matriz para milhares de peças, sem variações 
significativas nas dimensões das peças produzidas. A foto 2 mostra um bloco de motor. 
Esta peça possui um formato complexo, propício para confecção através de processo de 
fundição. 
 
 9
 
Foto 2: Bloco forjado de um motor 6 Cilindros em “V” – Fonte: Leoni, 2006 
 
2.2 Desvantagens da fundição 
 
 Os aços fundidos podem apresentar elevadas tensões residuais, microporosidade 
(conforme figura 1), zoneamento 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. Os equipamentos e os acessórios 
são relativamente caros, de modo que o processo somente se torna econômico para 
grandes volumes de produção. 
 
Figura 1: Micrografia de um aço com microporosidade – Fonte: UFSC, 2007 
 
 10
2.3 Materiais utilizados neste processo 
 
 O processo de fundição aplica-se a vários tipos de metais e também em certos 
materiais sintéticos a exemplos de plásticos e polímeros. No caso dos metais podem-se 
citar aços, ferros fundidos (ferro gusa), alumínio, cobre, zinco, magnésio. Também é 
utilizado a areia para a estampagem do modelo. 
 
3. ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO 
 
 São infinitas as possibilidades de fabricação de peças por intermédio deste 
processo. O mais simples formato que se pode fabricar com o processo de fundição são 
os lingotes, estes são a base de geometria para todos os processos de conformação 
mecânica que vem a seguir da fundição, podem ter o formato redondo chamados 
comumente de tarugos que são utilizados, por exemplo, nos processos de extrusão ou 
usinagem, além disso, podem ter também o formato retangular chamados de placas, que 
são utilizadas nos processos de laminação de chapas e folhas. Um fator muito 
importante para a fundição é saber a temperatura de fusão do metal (esta é a temperatura 
que o metal passa do estado sólido para o líquido), bem como, a fluidez (capacidade que 
uma substância tem de escoar com maior ou menor facilidade, como exemplo, a água 
escoa com mais facilidade que o óleo), isso determina principalmente os equipamentos 
necessários para se realizar uma correta fundição. Muitos processos de fundição são 
utilizados atualmente para a manufatura de metais. Eles vão desde a Fundição em Areia 
(processo mais conhecido), passando por, Fundição em Moldes Permanentes 
(Coquilhas, Matrizes ou Moldes), Fundição Sob-Pressão (injeção de metais - die 
casting), Fundição por Centrifugação, Fundição de Precisão (Microfusão, Cera Perdida 
ou Investmente Casting), Fundição por Moldagem em Gesso, Fundição em Casca (Shell 
Molding), dentre outros Basicamente o que determina o melhor processo para 
desenvolvimento de uma determinada peça, além de seu custo é claro, é o peso da 
mesma, o metal envolvido, a liga de determinado metal, as características metal-
mecânicas exigidas, o acabamento desejado, as espessuras mínimas e máximas de cada 
parte ou parede, as tolerâncias dimensionais exigidas, os ângulos desejados, as matrizes 
e/ou modelos necessários, o tamanho da peça e o formato da peça. Além disso, deve-se 
levar em conta, a quantidade de peças que serão produzidas, ou seja, a capacidade de 
repetibilidade das peças e os custos operacionais envolvidos no processo escolhido. 
 11
3.1 Confecção do modelo 
 
 Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da 
peça a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construção do molde e suas dimensões 
devem prever a contração do metal quando ele se solidificar bem como um eventual 
sobremetal para posterior usinagem da peça. Ele é feito de madeira, alumínio, aço, 
resina plástica e até isopor. 
 
3.2 Confecção do molde 
 
 O molde é o dispositivo no qual o metal fundido é colocado para que se obtenha 
a peça desejada. Ele é feito de material refratário composto de areia eaglomerante. Esse 
material é moldado sobre o modelo que, após retirado, deixa uma cavidade com o 
formato da peça a ser fundida. 
 
3.3 Confecção do macho 
 
 Macho é um dispositivo, feito também de areia, que tem a finalidade de formar 
os vazios, furos e reentrâncias da peça. Eles são colocados nos moldes antes que eles 
sejam fechados para receber o metal líquido. 
 
3.4 Fusão 
 
 Fusão é o processo em que derrete o metal para formar a liga que se desejar 
produzir, no caso de ser uma fundição de ligas metálicas, ou então, o metal puro quando 
se deseja somente derreter o mesmo. Estemetal fica dentro de um equipamento 
chamado de forno de fundição e, após estar pronto, o metal líquido é transferido para 
um cadinho ou uma panela, que transportará o metal líquido do forno até os moldes que 
irão receber o metal líquido. 
 
3.5 Vazamento 
 
 Quando o material fundido preenche as cavidades, é necessário que haja uma 
pequena sobra deste para expulsar o ar e possíveis contaminações. São executados nas 
 12
feituras do molde os drenos. São alguns canais de vazamento para possibilitar a 
drenagem do material. 
 
3.6 Esfriamento e solidificação 
 
 Esta é etapa mais crítica de todo o processo, já que um resfriamento 
excessivamente rápido pode provocar tensões mecânicas na peça, inclusive com 
aparecimento de trincas, e a formação de bolhas. Se houver um resfriamento muito lento 
ocorrerá à diminuição da produtividade. Estes eventos influenciam bastante o tamanho, 
uniformidade e composição química dos grãos formando na peça fundida, que por sua 
vez influenciam as suas propriedades globais. 
 
3.7 Desmoldagem 
 
 Após resfriamento e solidificação o material fundido, é executado a retirado da 
peça do molde. Ao fazê-lo deve-se tomar o cuidado de retirar a areia dos machos. 
Retirada a areia dos machos e da peça, esta pode ser reaproveitada em outros moldes de 
fundição indefinidamente desde que não tenha contaminada por nenhum elemento que 
venha a causar alguma contaminação 
 
3.8 Rebarbeamento e acabamento e limpeza 
 
 Após retirada do molde de fundição a peça possui diversas rebarbas ocasionadas 
pelo vazamento através dos canais de respiro alimentação e dreno, além da marca da 
emenda das caixas de macho que deixa às vezes algumas rebarba. Quando ocorre este 
defeito, é necessária uma limpeza da peça através do rebarbeamento. Este processo 
consiste na retirada das sobras e rebarbas por esmeris ou manualmente através de limas. 
 
4. PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 Existem diversos processos de fundição. Estes consistem na fusão da matéria 
prima a ser moldada geralmente “cadinhos”. Cadinhos são fabricados em material 
refratário onde a matéria prima é derretida e drenada ou drenada posteriormente para as 
 13
formas, ou moldes de fundição. A tabela 1 mostra uma comparação dos principais 
processos de fundição utilizados atualmente. 
 
4.1 Molde em areia verde 
 
 Consiste na elaboração do molde com areia úmida modelada pelo formato do 
modelo da peça a ser fundida. É o método mais empregado na atualidade, serve para 
todos os metais. Porém o mais utilizado é o ferro gusa. É especialmente apropriado para 
peças de tamanho pequeno e médio. 
 Não é adequada para peças grandes, de geometria complexas, nem para 
acabamentos finos, pois ficam as marcas de corrugamento da areia, e sua tolerância 
dimensional é reduzida. 
 
4.2 Molde em areia seca 
 
 Este tipo de molde se consolida em altas temperaturas (entre 200 e 300°C). Este 
método utilizado para aumentar a resistência mecânica e a rigidez da forma de fundição. 
Este processo permite a modelação de peças de grande dimensões e geometrias 
complexas. A precisão dimensional é boa e o acabamento superficial é bom, pois o 
corrugamento das peças causado pela areia é bem menor. 
 
4.3 Fundição por injeção 
 
 O molde é mecanizado. Existem menos restrições à geometria das peças, pois o 
molde é fabricado por modernos processos como eletroerosão, por laser, entre outros, 
que dão excelente acabamento, possibilitando menos usinagens nas peças. 
 
4.4 Fundição sob pressão 
 
 Consiste em forçar o metal liquido sob pressão, a penetrar na cavidade do 
molde, chamado matriz. Esta é metálica, portanto de natureza permanente e , assim 
pode ser usada inúmeras vezes. Devido à pressão e a consequente alta velocidade de 
enchimento da cavidade do molde, o processo possibilita a fabricação de peças de 
formas bastante complexas e de paredes mais finas do que os processos por gravidade, 
 14
permitem. A matriz é geralmente construída em duas partes, que são hermeticamente 
fechadas no momento do vazamento do metal líquido. Ela pode ser utilizada fria ou 
aquecida à temperatura do metal líquido, o que exige materiais que suportem essas 
temperaturas. O metal é bombeado na cavidade da matriz e a sua quantidade deve ser tal 
que, não só preencha inteiramente esta cavidade, como também os canais localizados 
em determinados pontos para evasão do ar. Esses canais servem igualmente distribuídos 
para garantir o preenchimento completo das cavidades da matriz. 
 
Figura 2: Injetora do processo de Fundição Sob Pressão – Fonte: Chiaverini, 2000 
 
4.5 Fundição por centrifugação 
 
 O processo consiste em vazar-se metal líquido num molde dotado de movimento 
de rotação, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além da gravidade, que 
obriga o metal líquido ir de encontro com as paredes do molde onde aquele se solidifica. 
Um dos exemplos mais conhecidos de utilização do processo, corresponde a fabricação 
de tubos de ferro fundido para linhas do suprimento de água. A máquina empregada, 
consiste essencialmente de um molde metálico cilíndrico, montado em roletes, de modo 
que nele se possa aplicar o movimento de rotação. Esse cilindro é rodeado por uma 
camisa de água estacionária, montada por sua vez, em rodas, de modo a permitir que o 
conjunto se movimente longitudinalmente. 
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Figura 3: Moldes de fundição por centrifugação – Fonte: Chiaverini, 2000 
 
4.6 Fundição contínua 
 
 Neste processo, as peças fundidas são longas, com secções quadrada, retangular, 
hexagonal ou de formatos diversos. Em outras palavras, o processo funde barras de 
grande comprimento com as secções mencionadas, as quais serão posteriormente 
processadas por usinagem ou pelos métodos de conformação mecânica no estado sólido. 
Em princípio, o processo consiste em vazar-se o metal líquido num cadinho aquecido. O 
metal líquido escoa através de matrizes de grafite ou cobre, resfriados na água. 
 
Figura 4: Matriz prismática vazada para confecção de tubos – Fonte: Chiaverini, 2000 
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Tabela 1: Comparação de alguns processos de fundição – Fonte: Chiaverini, 2000 
 
 5. CONCLUSÃO 
 
 A fundição é um item de grande importância no desenvolvimento da indústria 
moderna e na evolução da humanidade. O processo de fundição vem se modificando 
conforme a necessidade de consumo do planeta. Porém conclui-se que este processo se 
emprega nos dias atuais, porém foi inventado a milhares de anos atrás. 
 O desafio nos anos que virão, será de redução de custo para que este processo 
continue sendo viável para o desenvolvimento de novas tecnologias. Sabidos que a 
matéria prima não é renovável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Chiaverini, V. Tecnologia Mecânica – Processos de Fabricação e Tratamento. São 
Paulo. Makron Books. 1986. 2º Edição. 
 
TORRE, J. Manual Prático de Fundição. São Paulo. HEMUS. 1975. 
 
SORS, Lázló; BARDOOZ, Lazio; RADNOTI, Istivan. Plásticos Moldes e Matrizes. 
São Paulo: Editora Hermes. 490pg. 
 
http://www.engprod.ufsc.br/processos/Conformacao/cont_html/fundicao.html Acessado 
em 28/11/2009 às 11:25