1 Relatório de Fluidez e Polia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARIELY MOREIRA DA SILVA 
HANNA BARROS DA COSTA 
HELLEN HÁGATA ARAÚJO OLIVEIRA 
NOELE MALAQUIAS MARINHO 
 
 
 
 
 
 
“ENSAIO DE FLUIDEZ APATIR DA FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO” 
 E 
“CONFECÇÃO DE UMA POLIA PELO PROCESSO DE FUNDIÇÃO EM AREIA 
VERDE APATIR DA FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO” 
 
 
 
 
 
 
 
MARABÁ-PA 
2018 
 
 
 
ARIELY MOREIRA DA SILVA 
HANNA BARROS DA COSTA 
HELLEN HÁGATA ARAÚJO OLIVEIRA 
NOELE MALAQUIAS MARINHO 
 
 
 
 
 
“ENSAIO DE FLUIDEZ APATIR DA FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO” 
 E 
“CONFECÇÃO DE UMA POLIA PELO PROCESSO DE FUNDIÇÃO EM AREIA 
VERDE APATIR DA FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO” 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado à Faculdade de 
Engenharia de Materiais da Universidade 
Federal do Sul e Sudeste do Pará, como forma 
de obtenção de nota parcial na disciplina de 
Fundição. 
 
 
Professor Orientador: 
Prof.º Msc. Márcio Paulo de Araújo Mafra. 
 
 
 
 
 
MARABÁ-PA 
2018 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Modelo esquemático da espiral para o teste de fluidez. .......................................... 12 
Figura 2: Projeto polia, em A vista superior em B vista lateral, em mm. ............................... 15 
Figura 3: (A) espiral vazada a 760°C; (B) espiral vazada a 730°C; (C) espiral vazada a 
700°C. ....................................................................................................................................... 17 
Figura 4: Polia obtida pelo processo de fundição em areia verde (vista superior). ................. 18 
Figura 5: Em B vista inferior; em C vista lateral..................................................................... 19 
Figura 6: Polia após usinagem (vista inferior). ....................................................................... 20 
Figura 7: Em A vista superior; em B vista inferior; em C vista lateral. .................................. 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 6 
2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 6 
2.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................................................... 6 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 6 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................................... 7 
3.1 PROCESSOS DE FUNDIÇÃO ......................................................................................... 7 
3.1.1 Fundição Sob Pressão (Injeção) ................................................................................. 7 
3.1.2 Molde Permanente ...................................................................................................... 7 
3.1.3 Moldagem em Casca (Shell Molding) ....................................................................... 8 
3.1.4 Fundição por Cera Perdida ....................................................................................... 8 
3.1.5. Moldagem em Areia Verde ....................................................................................... 9 
3.1.5.1 Areias de Fundição ............................................................................................... 10 
3.2 ALUMÍNIO ...................................................................................................................... 11 
3.3 FLUIDEZ ......................................................................................................................... 12 
3.3.1 Fatores que Interferem na Fluidez .......................................................................... 12 
3.4. DEFEITOS DE PEÇAS FUNDIDAS ............................................................................. 13 
4. PROJETO POLIA .............................................................................................................. 15 
5. MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................................. 15 
5.1 MATERIAIS .................................................................................................................... 15 
5.2 MÉTODOS ...................................................................................................................... 16 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 16 
6.1 ENSAIO DE FLUIDEZ ................................................................................................... 16 
6.2 CONFECÇÃO DE UMA POLIA PELO PROCESSO DE FUNDIÇÃO EM AREIA 
VERDE ..................................................................................................................................... 18 
7. CONCLUSÃO ..................................................................................................................... 22 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 23 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Dentre os processos como: fundição por cera perdida, fundição em molde permanente, 
fundição por moldagem em casca e por injeção, o processo escolhido para esse trabalho 
(ensaio de fluidez e confecção de uma polia), foi o processo de fundição em areia verde, por 
se tratar de um processo com bom custo/benefício. As temperaturas escolhidas para o ensaio 
de fluidez foram 700 °C, 730 °C e 760 °C. Pretende-se com esse ensaio, definir em qual 
temperatura o metal líquido apresenta melhor fluidez. Para a confecção da polia foi necessário 
a produção de um modelo de madeira da peça escolhida, antes disso, o modelo foi projetado 
em um software, indicando todas as dimensões necessárias. Com modelo em mãos foi 
efetuado e etapa de confecção do molde em areia e vazamento do metal, e para isso escolheu-
se a temperatura de 720 °C. Após o vazamento e solidificação, a polia foi desmoldada e 
posteriormente usinada. 
 
Palavras-chave: Fundição. Alumínio. Areia.
6 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Fundição é o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmente em 
encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes 
aos da peça a ser fabricada. Dentre os processos de fabricação, a fundição se destaca por 
permitir a produção de peças com grande variedade de formas e tamanhos (sinos, âncoras, 
tubulações, implantes ortopédicos, bloco de motor, miniaturas, etc.), peças de extrema 
responsabilidade como as que se destinam à indústria aeronáutica e aeroespacial (palhetas de 
turbina, por exemplo) e peças banais (bueiros, bancos de jardim). A produção pode ser 
unitária (joias, implantes e peças artísticas) ou seriada, voltada principalmente para as 
indústrias mecânica e automobilística (SOARES, 2000). 
A transformação de metais e de ligas em peças de uso industrial pode ser realizada por 
inúmeros processos, a maiorias dos quais tendo como ponto de partida o metal liquido ou 
fundido, que é derramado no interior de um molde, cuja cavidade do molde é conformada de 
acordo com a peça que se se deseja produzir (CAMPBELL, 1991). 
Para a fundição, o metal deve preencher todas as cavidades internas de um molde, e essa 
habilidade é denominada de fluidez, não devendo ser confundida com viscosidade.É uma 
característica que é determinada experimentalmente através de ensaios específicos, nos quais 
o metal líquido flui por canais longos e de pequena seção transversal e que estão inicialmente 
à temperatura ambiente. O comprimento total que esse metal consegue atingir antes de 
solidificar-se consiste na máxima distância de fluidez (CAMPBELL, 1991). 
 
2. OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
 Medir a máxima distância de fluidez de uma liga de alumínio; 
 Confecção de uma polia pelo processo de fundição em areia verde. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Analisar escoabilidade do alumínio por meio de uma espiral, compreender o 
comportamento do alumínio em algumas temperaturas superiores ao seu ponto de fusão. 
 Após a confecção da polia, identificar seus possíveis defeitos e suas origens. 
7 
 
 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
3.1 PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
Os processos de fundição dividem-se em: 
 
3.1.1 Fundição Sob Pressão (Injeção) 
 
O processo de fundição sob pressão consiste em injetar um metal liquido (ligas não 
ferrosas) contido em um recipiente para o interior da cavidade de um molde, submetendo o 
metal a altas pressões. O processo é dividido em dois tipos de acordo com o sistema de 
injeção utilizado: câmara quente ou fria (MALAVAZI, 2005). 
As etapas do processo consistem em: com o molde fechado o metal líquido é vazado na 
câmara de injeção alojada na parte fixa do molde; o pistão de injeção avança lentamente para 
retirar os gases da câmara de injeção e avança rapidamente para preencher a cavidade do 
molde; aplica uma elevada pressão sob o metal durante sua solidificação e após a abertura do 
molde a peça é extraída por pinos localizados na parte móvel do molde; após a solidificação o 
pistão volta à posição inicial; a matriz se abre e a peça é ejetada, iniciando um novo ciclo. 
(MALAVAZI, 2005 e VINARCIK, 2003). 
 
3.1.2 Molde Permanente 
 
Os processos de fundição por molde permanente usam moldes metálicos para a 
produção das peças fundidas. Por esses processos realiza-se a fundição por gravidade ou por 
pressão. Usar um molde permanente significa que não é necessário produzir um novo molde a 
cada peça que se vai fundir. A vida útil de um molde metálico permite a fundição de até 100 
mil peças. Um número tão impressionante deveria possibilitar a extensão de seu uso a todos 
os processos de fundição. Só que não é bem assim. A utilização dos moldes metálicos está 
restrita aos metais com temperatura de fusão mais baixa que a do aço. Esses metais são 
representados pelas ligas com chumbo, zinco, alumínio, magnésio, certos bronzes e, 
excepcionalmente, o ferro fundido. O motivo dessa restrição é que as altas temperaturas 
necessárias à fusão do aço, por exemplo, danificariam os moldes de metal (TELECURSO 
2000). 
 
8 
 
 
3.1.3 Moldagem em Casca (Shell Molding) 
 
O uso das resinas foi um grande aperfeiçoamento na utilização de areia para a produção 
de moldes de fundição. A areia não precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que é 
como uma espécie de cola tem a função de manter juntos os grãos de areia. E isso é feito de 
dois modos: a quente ou a frio. Um dos processos, que usa calor para provocar a reação 
química entre o aglomerante e os grãos da areia, é aquele chamado de “shell molding”, que 
em português quer dizer moldagem de casca. Por causa da característica do processo, a casca 
corresponde a uma metade do molde. Para obter o molde inteiro, é necessário colar duas 
metades. Além disso, ele fornece um bom acabamento para a superfície da peça, alta 
estabilidade dimensional para o molde, possibilidade de trabalhar com tolerâncias mais 
estreitas, facilidade de liberação de gases durante a solidificação. É totalmente mecanizado e 
automatizado e é adequado para peças pequenas e de formatos complexos. A fundição das 
peças é feita por gravidade (TELECURSO 2000). 
Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgaste, são fixados em placas, 
juntamente com os sistemas de canais e os alimentadores; a placa é presa na máquina e 
aquecida por meio de bicos de gás até atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250ºC); a 
placa é então girada contra um reservatório contendo uma mistura de areia/resina de modo 
que o modelo fique envolto por essa mistura; o calor funde a resina que envolve os grãos de 
areia e essa mistura, após algum tempo (±15 segundos), forma uma casca (“shell”); a “cura” 
da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa quando a placa é colocada em uma 
estufa em temperaturas entre 350 e 450ºC; após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo 
por meio de pinos extratores; após ter-se as duas metades do modelo o metal líquido é vazado 
(TELECURSO 2000). 
 
3.1.4 Fundição por Cera Perdida 
 
O processo de fundição por cera perdida é descrito como uma boa técnica para realce de 
detalhes importantíssimos em certas peças, contudo, existem desvantagens, desde a 
impossibilidade de produção em série e a elevada mão-de-obra que requer fazem com que 
este processo não seja o mais competitivo no mercado da fundição. Este processo é bastante 
utilizado na ourivesaria e na arte porque revela todo o detalhe que a peça necessita (COSTA e 
QUEIRÓS, 2003). 
9 
 
 
Os modelos para a confecção dos moldes são produzidos em cera a partir do vazamento 
de cera líquida em uma matriz formada por uma cavidade com o formato e dimensões da peça 
desejada; o modelo de cera é mergulhado numa pasta ou lama refratária feita com sílica ou 
zircônia, na forma de areia muito fina, misturada com um aglomerante de água, silicato de 
sódio e/ou silicato de etila; essa lama endurece em contato com o ar e, após endurecida, o 
molde é aquecido e o modelo derrete; permanece só a casca, que recebe o metal líquido; assim 
que a peça é solidificada, o molde é quebrado para retirada da peça; portanto, tanto o molde 
quanto o modelo são inutilizados no processo (COSTA e QUEIRÓS, 2003). 
 
3.1.5. Moldagem em Areia Verde 
 
 Segundo Soares (2000), o processo de moldagem em areia ainda é o mais empregado 
devido à sua versatilidade e economia. 
Existem muitos processos de fundição com molde de areia (aglomerada com cimento; 
com resinas de cura a frio; com resinas de cura a quente; com silicato de sódio, etc.), mas o 
mais conhecido e empregado é a fundição em areia verde. É chamado de areia verde porque a 
mistura mantém sua umidade original, ou seja, o molde formado pela mistura não passa por 
processo de secagem. A da areia é feita por areia-base que pode ser sílica (SiO2), cromita ou 
zirconita, argila (como aglomerante) e água. Os moldes são preparados compactando a 
mistura de areia numa caixa sobre um modelo com formato da peça a ser fundida. Tal 
processo pode ser mecanizável, sendo realizado por máquinas automáticas. Preparado o 
molde, o metal é vazado e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclos de produção. Após 
a utilização, praticamente toda a areia (98%) pode ser reutilizada (AURAS e MORO, 2007). 
As etapas da fundição em areia verde consistem em: a caixa de moldar é colocada sobre 
uma placa de madeira ou no chão; o modelo, coberto com talco ou grafite para evitar 
aderência da areia, é colocado no fundo da caixa; a areia é compactada sobre o modelo 
manualmente ou com o auxílio de marteletes automáticos; essa caixa, chamada de caixa 
fundo, é virada de modo que o modelo fique para cima; outra caixa de moldar chamada de 
caixa-tampa é posta sobre a primeira caixa; em seu interior são colocados o massalote e o 
canal de descida; enche-se a caixa com areia que é socada até que a caixa fique 
completamente cheia; o canal de descida e o massalote são retirados e as caixas são separadas.Abre-se o copo de vazamento na caixa-tampa; abre-se o canal de distribuição e canal de 
entrada na caixa-fundo e retira-se o modelo. Se há machos, são colocados nesta etapa; coloca-
10 
 
 
se a caixa de cima sobre a caixa de baixo; para prender uma na outra, usam-se presilhas ou 
grampos (AURAS e MORO, 2007). 
 
3.1.5.1 Areias de Fundição 
 
É de suma importância entender as propriedades da areia utilizada para montar o molde 
(OLIVEIRA, 2013). 
Areia de moldagem é um sistema heterogêneo constituído essencialmente de um 
elemento granular refratário (normalmente areia silicosa), um ou mais aglomerantes e um 
plastificante (água). Alternativamente a água pode ser suprimida se o aglomerante utilizado 
for líquido. A areia de moldagem deve apresentar elevada refratariedade, boa resistência 
mecânica, permeabilidade adequada e plasticidade (ou moldabilidade). Já a areia destinada à 
fabricação de machos espera-se, além dos requisitos exigidos para a areia de moldagem, boa 
colapsibilidade, definida como a perda de resistência da areia após o início da solidificação da 
peça (SOARES, 2000). 
As areias de fundição devem ter boas propriedades para proporcionar uma peça com 
bom acabamento. As propriedades das areias de moldagem são: 
Moldabilidade: capacidade que a areia tem de reproduzir as formas do modelo sob um 
determinado esforço de compactação, permitindo a obtenção de formas (OLIVEIRA, 2013). 
Resistência mecânica: resistência aos esforços mecânicos que o molde deve suportar 
para não se deformar ou quebrar na extração do modelo, no manuseio, na colocação dos 
machos, no momento do vazamento, sob esforços dinâmicos e estáticos do metal líquido 
(OLIVEIRA, 2013). 
Permeabilidade: capacidade que a areia tem de se deixar atravessar pelos gases 
formados durante o vazamento do metal líquido no molde. Se os gases não conseguem sair, 
ficam retidos na massa metálica, produzindo o defeito chamado bolhas. Esses gases provêm 
do ar contido na cavidade do molde, da queima dos produtos contidos na areia, da evaporação 
da água contida na areia e dos gases dissolvidos no metal e que se desprendem durante a 
solidificação (OLIVEIRA, 2013). 
Difusão térmica: corresponde à capacidade que deve ter a areia que constitui os moldes 
de transmitir calor dos pontos mais quentes, como a superfície de contato com o metal 
líquido, para as áreas mais frias, sob um regime transiente de transmissão de calor 
(OLIVEIRA, 2013). 
11 
 
 
Sinterização: temperatura em que se observa o início do amolecimento dos seus grãos 
em contato com o metal líquido, provocando um mau acabamento superficial da peça. 
Dureza: capacidade de resistir ao atrito do metal (OLIVEIRA, 2013). 
Estabilidade térmica dimensional: com o vazamento do metal nos moldes, há 
naturalmente algumas partes deles que são mais aquecidas que as outras. Essa propriedade 
está ligada diretamente ao fenômeno de dilatação da areia sob o efeito do calor. Uma areia 
com boa estabilidade térmica dimensional não apresenta grandes variações dimensionais das 
partes mais aquecidas do molde em relação às outras (OLIVEIRA, 2013). 
 
3.2 ALUMÍNIO 
 
O Brasil tem aptidão para a produção do alumínio, pois além de possuir a terceira maior 
reserva de bauxita do mundo, tem um alto potencial de geração de energia hidrelétrica, que é 
o insumo primordial para a obtenção do alumínio primário através de eletrólise. A tendência 
da demanda de produtos de alumínio obriga à indústria a adaptação de produtos e processos 
para acompanhar esse avanço (FRANCISCO, 2009). 
Por ser leve, versátil, resistente e durável o alumínio está conquistando destaque cada 
vez maior em vários setores da indústria, como por exemplo, o setor automobilístico onde ele 
é aplicado em bloco de motores, caixa de câmbio, chassis e acessórios. No setor da construção 
civil ele é aplicado em coberturas de terminais rodoviários e ginásios poliesportivos 
(FRANCISCO, 2009). 
O mercado conta com excelentes ligas de alumínio que proporcionam uma grande 
variedade de propriedades para as peças fundidas. As principais são: 
 Baixa temperatura de fusão; 
 Baixa densidade; 
 Alta condutividade térmica. 
O vazamento de metal líquido em moldes de areia é uma das mais antigas artes 
industriais. Ainda é utilizado quando as peças fundidas são requeridas em pequenas 
quantidades, de tamanho excepcionalmente grande. Este processo torna-se econômico quando 
há uma demanda para um número considerável de peças (FRANCISCO, 2009). 
As peças fundidas de alumínio têm suas principais aplicações na área automotiva e de 
transportes, que representam cerca de 60% do consumo do alumínio neste segmento. Como 
12 
 
 
exemplo, podem-se citar blocos de motor, caixas de câmbio, carcaça de motores e rodas para 
automóveis e veículos pesados, entre outros (FRANCISCO, 2009). 
 
3.3 FLUIDEZ 
 
A capacidade de um metal fundido continuar a fluir, mesmo que perdendo a temperatura 
e o processo de solidificação em andamento é uma valiosa característica do processo de 
fundição. O método mais aceito para medir a fluidez de uma liga é o que utiliza um molde 
cujo canal é uma espiral, tornando o molde muito compacto e menos suscetível ao 
desnivelamento. O comprimento total que esse metal consegue atingir antes de solidificar-se 
consiste na máxima distância de fluidez ou também chamado de índice de fluidez 
(CAMPBELL, 1991). 
 
Figura 1: Modelo esquemático da espiral para o teste de fluidez. 
 
Fonte: SENAI, 2011. 
 
3.3.1 Fatores que Interferem na Fluidez 
 
Temperatura de superaquecimento: é definida como a diferença entre a temperatura de 
vazamento e a temperatura líquidus. Quanto maior o superaquecimento maior a redução da 
viscosidade. A elevação da temperatura de superaquecimento retarda a nucleação e o 
crescimento de grão na frente de avanço do metal no interior do canal (DI SABATINO, et al, 
2005). 
 
13 
 
 
Composição química: composição e elementos de liga apresentam influência na 
viscosidade, tensão superficial, intervalo e modelo de solidificação (RAVI, et al, 2007). Os 
metais puros e as ligas eutéticas têm a maior fluidez. A fluidez do alumínio puro é 
significativamente reduzida pela presença de impurezas, enquanto que em ligas a fluidez 
aumenta à medida que a fração eutética aumenta (DI SABATINO, et al, 2005). 
Modelo de solidificação: as restrições causadas pelos cristais que crescem com 
superfícies irregulares em ligas com grande intervalo de solidificação é muito maior quando 
comparada a solidificação progressiva dos metais puros e ligas eutéticas (RAVI, et al, 2007). 
Apresenta melhor fluidez a solidificação progressiva (DI SABATINO, et al, 2005). 
Molde: material do molde (areia) também tem influência na fluidez do alumínio, por 
exemplo, a fluidez medida no molde de espiral confeccionado com areia a base de sílica foi 
superior ao confeccionado com areia a base de zircônia, este fato se dá em função do elevado 
poder de coquilhamento da zircônia. Assim como propriedades dessas areias-base. (RAVI, et 
al, 2007). 
Viscosidade: a viscosidade dos metais fundidos é bastante baixa, estudos demonstraram 
que as mudanças na viscosidade com a temperatura e / ou pequenas alterações na composição 
não são responsáveis pela variação na fluidez. A fluidez de um metal fundido, medido por um 
teste espiral, não depende da sua viscosidade. Portanto, os efeitos da viscosidade, bem como a 
tensão superficial sobre a fluidez em um molde de fundição pode ser negligenciada, desde que 
o metal mantenha a estado líquido durante o vazamento (DI SABATINO, et al, 2005). 
 
3.4. DEFEITOS DE PEÇAS FUNDIDAS 
 
Em processos de fundição, há vários defeitos oumesmo efeitos indesejáveis possíveis 
de ocorrer. Dentre eles estão: 
Crescimento dendrítico: ocorre a formação de dendritas que se encontram em planos 
diagonais, formando planos de maior fragilidade, onde podem aparecer fissuras ou trincas 
durante processos posteriores de conformação plástica (TESLA CONCURSOS). 
Contração de volume: formação de rechupe (vazio ou chupagem). Em peças fundidas, 
essa é a região do massalote ou alimentador. A contração de solidificação também ocorre 
junto à dendritas, causando a ocorrência de micro-rechupes (TESLA CONCURSOS). 
Não preenchimento completo do molde: esse tipo de defeito pode ser causado por 
temperaturas de vazamento baixas (TESLA CONCURSOS). 
14 
 
 
Impurezas: pode ser consequência da segregação durante o processo de solidificação. 
Em ligas, os elementos com mais baixo ponto de fusão se concentram no líquido. Sendo 
assim, a última região a solidificar é a mais rica nesses elementos (TESLA CONCURSOS). 
 
Alguns fatores relacionados à areia e à moldação são causadores diretos ou indiretos de 
defeitos de fundição. Dentre eles estão: 
Gases: quando formados durante o processo de fundição, podem formar bolhas 
(porosidade) tanto na superfície quanto no interior das peças. No interior das peças, a 
porosidade formada pelos gases se diferencia dos micro-rechupes por apresentar formas mais 
arredondadas (TESLA CONCURSOS). 
Inclusão de areia: é o principal defeito existente na maioria das fundições, praticamente 
sem muita possibilidade de ser reduzido a níveis irrisórios justamente pelo fato de ser 
proveniente, quase sempre, de outros defeitos (ROMANUS, 2011). 
Rebarbas: uma das causas desse defeito que normalmente não resulta em refugo da 
peça, mas exige um excessivo retrabalho da mesma, é a ocorrência de quebra de cantos da 
cavidade do molde, bem como o fato de que falhas no ajuste do macho ao molde podem 
permitir o escoamento do metal nessa região. Em outras palavras são provenientes de folgas 
entre machos e moldes ou entre machos e machos (ROMANUS, 2011). 
Explosões: existem muitas teorias sobre a origem desse defeito, dentre os mais 
aceitáveis estão: evaporação explosiva de água na superfície do molde em contato com o 
metal líquido e; por meio da expansão do metal durante o processo de solidificação 
(ROMANUS, 2011). 
Dureza do molde: um molde muito duro aumenta a tendência a defeitos (ROMANUS, 
2011). 
Temperatura de moldação: temperatura de moldação elevada e fator que pode aumentar 
a incidência de defeitos. Uma moldação pulverizada nas cavidades aliada a pintura pode 
amenizar ou resolver esse problema. Por outro lado, uma temperatura de vazamento mais 
baixa que o mínimo de 10 % acima da temperatura de fusão, causará defeitos de mau 
enchimento, vazios e junta fria (ROMANUS, 2011). 
Tempo de vazamento: O tempo de vazamento deve ser menor que o tempo crítico, ou 
seja, aquele tempo em que começam a aparecer os primeiros defeitos (ROMANUS, 2011). 
 
15 
 
 
4. PROJETO POLIA 
 
Para efetuar a produção de qualquer peça é preciso antes de tudo fazer o projeto, pois é 
ele que irá determinar a geometria e as dimensões da peça. Para este trabalho a peça foi 
desenhada do software AutoCAD, obtendo-se as vistas frontal e lateral da peça, juntamente 
com suas dimensões. 
 
Figura 2: Projeto polia, em A vista superior em B vista lateral, em mm. 
 
Fonte: Autor. 
 
5. MATERIAIS E MÉTODOS 
5.1 MATERIAIS 
 
- Liga de alumínio; 
- Modelo de espiral; 
- Ferramentas para compactação 
(marteletes, papel filme, talco); 
- Ferramentas para vazamento 
(cadinho, garra); 
- Modelo de madeira da polia; 
- Termopar; 
- Forno Jung; 
- Areia verde; 
- Caixas de fundição. 
 
16 
 
 
5.2 MÉTODOS 
 
Para início do ensaio, preparou-se a areia verde efetuando a desaglomeração das pelotas 
de areia (peneiramento) e adicionando-se água. 
Posteriormente iniciou-se o processo de confecção do molde, através da compactação da 
areia: colocou-se o modelo de espiral (veneno espanta mosquito da marca Baygon), o papel 
filme e o talco sobre uma superfície plana; a caixa fundo foi colocada sobre essa mesma 
superfície; a areia verde foi adicionada sobre o modelo; a areia foi compactada com auxílio 
dos marteles; concluído o processo de compactação a caixa fundo foi virada para cima, de 
modo que o modelo ficasse na superfície da areia. 
A caixa superior foi colocada sobre a inferior e o mesmo processo foi realizado, com a 
diferença na colocada dos modelos de cano de PVC para obtenção dos suspiros e canais de 
vazamento. Após o processo de confecção do molde, separaram-se as caixas para retirada do 
modelo e papel filme, obteve-se então o molde da espiral na areia, as caixas foram 
cuidadosamente unidas novamente. 
A última etapa consistiu no vazamento do metal (alumínio líquido) no molde de areia 
verde. Após alguns minutos o metal se encontrava em sua forma sólida, e foi retirado do 
molde de areia, apresentando a forma de espiral. 
Para confecção da polia, foi utilizada uma areia de fundição proveniente do 
estabelecimento do “Zé da Fundição”, que produz principalmente hélice para pequenas 
embarcações. 
Os passos seguintes foram semelhantes ao ensaio de fluidez. 
 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
6.1 ENSAIO DE FLUIDEZ 
 
A partir das informações coletadas no ensaio, foi possível a montagem de uma tabela e 
gráfico, onde é possível perceber que à medida que a temperatura aumenta a fluidez do metal 
também aumenta, percorrendo assim um maior caminho. 
 
 
 
17 
 
 
Tabela 1: Informações obtidas no ensaio de fluidez. 
Temperatura (°C) Fluidez (cm) 
700 25,6 
730 26,6 
760 72,6 
 Fonte: Autor. 
 
Gráfico 1: Fluidez em relação à temperatura. 
 
Fonte: Autor. 
 
Em contrapartida, com o aumento da temperatura, aumentam-se os defeitos nos espirais. 
Observando a figura 3A (metal vazado em maior temperatura) é possível identificar algumas 
aderências de areia junto ao metal (será discutida mais adiante). Conforme a temperatura de 
vazamento diminui os defeitos também diminuem (figura 3B). Em temperaturas mais baixas 
(figura 3C) a espiral não apresentou praticamente nenhum defeito de aderência e porosidade, 
porém como já dito, a fluidez de metal teve a menor distância percorrida em relação às outras 
temperaturas. Outros defeitos como porosidade podem ser identificados também. 
 
Figura 3: (A) espiral vazada a 760°C; (B) espiral vazada a 730°C; (C) espiral vazada a 700°C. 
 
Fonte: Autor 
 
 
25,6 cm 26,6 cm 
72,6 cm 
20
30
40
50
60
70
80
700 730 760
F
L
U
ID
E
Z
 (
cm
) 
TEMPERATURA (°C) 
Fluidez x Temperatura 
18 
 
 
6.2 CONFECÇÃO DE UMA POLIA PELO PROCESSO DE 
FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE 
 
Com a realização do ensaio de fluidez, foi possível determinar a temperatura mais adequada 
para o vazamento de metal líquido para produção da polia. Foi possível então fazer uma análise da 
escoabilidade, o qual foi de grande importância, pois permitiu conhecimento prévio do 
comportamento do alumínio e a relação metal/molde. 
A temperatura escolhida para o vazamento da polia foi uma intermediária, com base no 
ensaio de fluidez, e foi de 720 °C. Temperaturas muito elevadas como 760 °C não são ideais, pois 
são bem acimas do ponto de fusão do alumínio (660 °C) e podem provocar mais defeitos às peças, 
pois pode haver maior formação de gases durante o vazamento. A temperatura intermediária de 
720 °C forneceu uma boa fluidez e menor geração de defeitos na peça. 
 
Figura 4: Polia obtida pelo processo de fundição em areia verde (vistasuperior). 
 
Fonte: Autor 
 
 
19 
 
 
Figura 5: Em B vista inferior; em C vista lateral. 
 
Fonte: Autor 
 
Observando-se as figuras 4A e 5C, é possível identificar alguns defeitos, e dentre os 
mais visíveis está a aderência de areia ao metal (burn-on), que caracteriza-se por grãos de 
areia “grudados” no metal. Esse defeito se dá principalmente pela reação metal/molde, e 
ocorre principalmente por causa de temperaturas elevadas (próximas de 800 °C) e baixa 
refratariedade da areia (impurezas contidas na areia-base). 
Algumas rebarbas (figura 5B) podem ser encontradas na peça, o que não é considerado 
um defeito muito grave, pois sai facilmente na etapa de usinagem. Elas podem ter tido origem 
em possíveis folgas nas caixas de molde. 
Outro defeito encontrado na peça fundida e que só pôde ser identificado após usinagem 
(figura 6) foi a porosidade, que também podem ser chamada de sopros (blow-holes). Esse 
defeito está relacionado com a alta umidade e baixa permeabilidade da areia do molde, não 
permitindo o escape dos gases formados durante o processo de solidificação do metal. Esses 
gases ficam então aprisionados no interior do metal formando bolhas. Outro possível fator 
para esse defeito é a granulometria da areia, areias muito finas não apresentam boa 
permeabilidade, assim, recomendam-se areias grossas e médias para a fundição de ligas, pois 
em virtude das elevadas temperaturas de vazamento, há grande produção de gases que têm de 
escapar através da areia. Este defeito foi o mais visível e abundante na peça após usinagem, 
como forma de prevenção, um estudo granulométrico seria indicado para em futuras práticas, 
para que então esse defeito possa ser eliminado. 
20 
 
 
Não foram encontrados defeitos como explosões, podendo-se concluir que não se teve 
excesso de voláteis, e para garantir que não houvesse explosões, o vazamento foi efetuado de 
forma lenta em posição bem próxima ao molde, gerando menor impacto de metal no molde. 
Não houve rechupe na peça fundida defeito originado durante a solidificação, que está 
relacionado com a contração do alumínio e temperatura de vazamento, pois quanto mais 
elevada a temperatura maior será o choque térmico com as paredes do molde, gerando um alto 
gradiente de temperatura, o que acarretaria ainda mais a contração do alumínio. Para evitá-lo 
foi usado o massalote. Alguns dos defeitos podem ser atribuídos devido às impurezas e 
escória contidas no alumínio, e também por se tratar de um material fundido várias vezes. 
 
Figura 6: Polia após usinagem (vista inferior). 
 
Fonte: Autor 
 
21 
 
 
Figura 7: Em A vista superior; em B vista inferior; em C vista lateral. 
 
Fonte: Autor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
 
7. CONCLUSÃO 
 
O ensaio de fluidez do alumínio nos permitiu identificar qual a melhor temperatura se 
indicava para a fundição do metal. Foi possível identificar os defeitos causados por 
vazamento em altas temperaturas, assim como, qual temperatura o metal apresentou maior 
fluidez. 
A partir do processo de fundição em areia verde, foi produzida uma polia de alumínio, 
que no geral apresentou-se com bom acabamento e sem defeitos que comprometessem o uso 
da peça. A peça não apresentou trincas, rechupes e explosões. Defeitos mais sérios devidos à 
expansão do quartzo (areia composta por sílica) também não foram encontrados. 
Pôde-se entender melhor sobre as propriedades do alumínio, principalmente sobre sua 
fluidez, porém sem esquecer-se da importância do método de fundição por areia verde, que é 
um meio mais barato e é capaz de produzir peças de boa qualidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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Apostila do curso Técnico em Mecânica. 
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Federal do Porto. 2003. 
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2013. 
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Metodologia Cientifica no Centro Universitário de Santo André. Santo André, 2009. 
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Improved Method For Fluidity Measurement By Gravity Casting Of Spirals In Sand 
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