Material de estudo AV2 Processos de Fabricação 1

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Mário Bittencourt – 2017.2 1 
Características Térmicas da 
Soldagem 
 Docente: Mário Bittencourt 
 
Sumário 
1. Introdução 
2. Regiões da Junta Soldada 
3. Características Térmicas da Soldagem 
4. Repartição Térmica 
5. Ciclos Térmicos 
6. Fatores que Afetam as Características Térmicas da 
Soldagem 
7. Transformações Metalúrgicas 
8. Bibliografia 
Mário Bittencourt – 2017.2 9 
2) Regiões da Junta Soldada 
Uma junta de topo, soldada por um processo de fusão, 
pode ser subdividida em quatro regiões distintas, como 
pode ser visto na macrografia da junta abaixo. 
METAL DE 
BASE 
ZONA FUNDIDA 
ZTA 
ZONA DE 
LIGAÇÃO 
 Zona Fundida (Z.F.) 
É a região que foi aquecida às mais altas temperaturas 
de soldagem. 
Nesta região ocorre fusão apenas do metal de base, 
se a soldagem for autógena ou, do metal de adição e 
parte do metal de base, se a soldagem for feita com 
adição de consumível. 
Pode ser constituída de um só cordão ou de vários 
cordões de solda (soldagem multipasse). 
2) Regiões da Junta Soldada 
Mário Bittencourt – 2017.2 10 
ZONA FUNDIDA 
2) Regiões da Junta Soldada 
 Zona de Ligação (Z.L.) 
É a região localizada entre o metal de base que não 
sofreu fusão e a zona fundida. 
ZONA DE 
LIGAÇÃO 
2) Regiões da Junta Soldada 
Mário Bittencourt – 2017.2 11 
 Zona Termicamente Afetada (Z.T.A.) 
É a região do metal de base que não fundiu mas 
cujas propriedades e microestrutura foram afetadas 
pelas altas temperaturas impostas pelo ciclo térmico 
de soldagem. 
ZTA 
2) Regiões da Junta Soldada 
 Metal de Base (M.B.) 
Região que não sofreu alterações microestruturais 
provocadas pelas altas temperaturas produzidas 
durante o processo de soldagem. 
2) Regiões da Junta Soldada 
Mário Bittencourt – 2017.2 20 
As variáveis mais importantes do CICLO 
TÉRMICO são: 
 - a temperatura de pico (Tp), 
 - a velocidade de resfriamento (Vr) e o 
 - tempo de permanência acima de uma 
 determinada temperatura crítica (ts). 
5) Ciclo Térmico de Soldagem 
O CICLO TÉRMICO de soldagem possibilita a 
interpretação ou previsão das transformações 
metalúrgicas 
A REPARTIÇÃO TÉRMICA permite determinar a 
extensão da região aonde ocorrem tais 
fenômenos (ZTA). 
6) Características Térmicas da 
Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 21 
Os fatores que afetam as características térmicas 
da soldagem são: 
 Natureza do metal de base. 
 Distância do ponto considerado ao centro do cordão 
de solda. 
 Espessura e geometria da junta 
 Temperatura de pré-aquecimento. 
 Energia de soldagem ou aporte de calor. 
6) Características Térmicas da 
Soldagem 
6.1) Natureza do Metal de 
Base 
O coeficiente de condutividade térmica do metal 
base influencia na: 
 - temperatura máxima atingida (Tp) 
 Quanto menor for a condutividade térmica do 
 material, maiores serão as temperaturas atingidas. 
 - na velocidade de resfriamento (Vr) 
 Quanto maior for a condutividade térmica do 
 material, maior será sua velocidade de resfriamento. 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 22 
6.1) Natureza do Metal de 
Base 
O coeficiente de condutividade térmica do metal 
base influencia no: 
 - tempo de permanência de uma determinada 
temperatura (ts): 
Quanto maior for a condutividade térmica do material, 
menor será o tempo de permanência acima de uma 
determinada temperatura. 
 
Vamos considerar dois ciclos térmicos em um ponto Z 
de duas juntas soldadas. 
O metal de base de uma das juntas é o aço carbono 
e o outro alumínio. 
As juntas foram soldadas com as mesmas condições 
de soldagem. 
6.1) Natureza do Metal de 
Base 
Mário Bittencourt – 2017.2 23 
MB com Maior Condutividade Térmica 
< Tp (temperatura de pico) 
< ts (tempo de permanência acima de 
 uma determinada temperatura) 
> Vr (velocidade de resfriamento) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMPO TAl 
TAÇO 
TC 
T1 
TmaxAl 
TmaxAço 
T (ºC) 
ALUMÍNIO 
AÇO 
Z 
Z 
1 
2 
Condutividade térmica do alumínio-0.53 Cal/cm
2
/cm/ºC/Seg 
 
Condutividade térmica do aço-0.033 Cal/cm
2
/cm/ºC/seg 
1. Ciclo Térmico do 
ALUMÍNIO 
2. Ciclo Térmico 
do AÇO 
6.2) Distância do Ponto ao 
Centro do Cordão de Solda 
Podemos traçar um conjunto de curvas mostrando 
o ciclo térmico para pontos situados a diversas 
distâncias do centro do cordão soldado. 
 
B C A 
Mário Bittencourt – 2017.2 24 
TEMPO (t) 
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
 º
C
 
T2 
T1 
Tp C 
Tp B 
Tp A 
B C A 
Tp diminui com o aumento da distância ao centro do cordão. 
ts diminui com a distância ao centro do cordão de solda. 
Vr diminui com o aumento da distância ao centro do cordão 
de solda. 
ts A 
ts B 
ts C 
Vr C Vr B 
Vr A 
Os fatores que afetam as características térmicas 
da soldagem são: 
 Natureza do metal de base. 
 Distância do ponto considerado ao centro do cordão 
de solda. 
 Espessura e geometria da junta 
 Temperatura de pré-aquecimento. 
 Energia de soldagem ou aporte de calor. 
 
6) Fatores que Afetam as 
Características Térmicas 
Mário Bittencourt – 2017.2 25 
6.2) Espessura da Junta 
A velocidade de resfriamento tende a aumentar 
com o aumento da espessura, até determinado limite 
(40mm). 
Acima deste limite a velocidade de resfriamento 
independe da espessura. 
O tempo de permanência a temperaturas elevadas 
tende a diminuir com o aumento da espessura. 
6.2) Espessura da Junta 
 A dissipação do calor em chapas finas ocorre de 
forma bidimensional (> Vr) 
 
 
 
 Em chapas grossas ocorre de forma tridimensional 
(< Vr) 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 26 
 Junta em T possui três direções para o fluxo de calor, 
enquanto que a Junta de Topo possui apenas duas 
direções. 
6.3) Geometria da Junta 
Vr JUNTA TOPO < Vr JUNTA T 
6.4) Temperatura de Pré-
aquecimento 
O pré-aquecimento diminui o gradiente térmico, 
reduzindo assim a velocidade de resfriamento. 
O pré-aquecimento aumenta o tempo de 
permanência acima de uma determinada 
temperatura, acarretando em uma maior extensão 
da ZTA. 
Mário Bittencourt – 2017.2 27 
ZTA Curva 1 
ZTA Curva 2 
1 com 
2 sem 
Tc 
Distância (x) 
Temperatura 
de Pico (Tp) 
Curva 1 – Repartição Térmica referente a uma operação de 
soldagem COM pré-aquecimento. 
Curva 2 – Repartição Térmica relativa a mesma operação 
de soldagem SEM pré-aquecimento. 
Observa-se que para a repartição térmica dada pela curva 
1 (com pré-aquecimento), a ZTA é maior que a ZTA 
da repartição térmica dada pela curva 2 (sem pré-
aquecimento). 
ZTA Curva 1 
ZTA Curva 2 
Tc 
Distância (x) 
Temperatura 
de Pico (Tp) 
1 com 
2 sem 
Mário Bittencourt – 2017.2 28 
6.5) Energia de Soldagem 
 Energia de soldagem ou 
Heat input é a quantidade 
de calor produzido pelo 
arco elétrico e transferido 
para a peça. 
6.5) Energia de Soldagem 
 A energia de soldagem ou aporte de calor (E) 
depende do processo de soldagem utilizado (Eletrodo 
Revestido, MIG/MAG, TIG, etc.) 
Mário Bittencourt – 2017.2 29 
 
6.5) Energia de Soldagem 
E (J/mm) = N ( V x I ) 
 Vsold. 
N – Eficiência da transferência de 
energia para a peça depende do 
processo de soldagem utilizado. 
 
 
A energia de soldagem afeta a temperatura 
máxima atingida, o tempo de permanência em 
altas temperaturas e a velocidade de 
resfriamento. 
 
6.5) Energia de Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 30 
Em processo de soldagemque utilizam alta energia 
de soldagem, o calor atinge uma grande extensão 
do metal de base 
Isto ocasiona um gradiente de temperatura 
relativamente baixo e resultando numa velocidade 
de resfriamento bem menor do que aquela 
observada em processos que utilizam baixo aporte de 
calor. 
 
6.5) Energia de Soldagem 
 O processo de soldagem P1 utiliza menor aporte de calor, 
produzindo uma menor ZTA. 
 Quanto maior a energia de soldagem, maior a 
extensão da ZTA e menor a velocidade de resfriamento. 
 
Distância (x) 
Temperatura 
de Pico (Tp) 
P2 P1 
T1 
Mário Bittencourt – 2017.2 1 
Zona Fundida 
 Docente: Mário Bittencourt 
 
Sumário 
1. Introdução 
2. Solidificação 
3. Tamanho de Grão 
4. Contorno de Grão 
5. Estrutura dos Metais 
6. Solidificação na Soldagem 
7. Composição Química da Zona Fundida 
8. Bibliografia 
Mário Bittencourt – 2017.2 12 
5 Estrutura dos Metais 
É comum se mencionar que a estrutura obtida na 
solidificação na soldagem (estrutura de grãos) é 
similar a obtida na solidificação em fundição 
(solidificação homogênea). 
 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 13 
Entretanto, o mecanismo de solidificação da zona de 
fusão pode ser considerado similar ao que ocorre 
durante a fundição de metais, mas diferindo nos 
seguintes pontos: 
- maior velocidade de solidificação 
- movimentação da fonte de calor 
- fusão e solidificação ocorrendo 
simultaneamente 
- a solidificação da zona de fusão se inicia na 
fronteira com o metal-base. 
6 Solidificação na Soldagem 
Na soldagem, a formação dos primeiros cristais se 
inicia no local de menor temperatura da solda. 
Esse local situa-se no ponto onde o metal fundido e o 
metal de base não fundido se encontram. 
ZONA DE 
LIGAÇÃO 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 14 
6 Solidificação na Soldagem 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 15 
Na soldagem a arco elétrico sempre ocorrerá 
solidificação heterogênea devido a turbulência do 
arco, mas principalmente a partir da interface 
sólido-líquido. 
6 Solidificação na Soldagem 
A estrutura do metal de solda geralmente apresenta 
estrutura colunar, onde os grãos são grosseiros e 
paralelos a direção do fluxo de calor. 
TRIDIMENSIONAL BIDIMENSIONAL 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 16 
GRÃOS GROSSEIROS 
NA ZTA PERTO DA 
INTERFACE DA SOLDA 
GRÃOS FINOS NA ZTA 
AFASTADO DA INTERFACE 
DA SOLDA 
GRÃOS COLUNARES NA 
ZONA DE FUSÃO 
GRÃOS ORIGINAIS DO 
METAL DE BASE 
Estrutura colunar dos grãos na zona de fusão. 
6 Solidificação na Soldagem 
No caso em que o fluxo de calor é tipicamente 
bidimensional, pode ocorrer defeitos centrais devido a 
rejeição do soluto (trincas de solidificação), ou 
ainda porosidades. 
Para minimizar ou evitar este problema pode-se 
diminuir a velocidade de extração de calor 
(resfriamento). 
BIDIMENSIONAL 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 17 
Com a continuação do processo de solidificação pode 
ser observado que os grãos no centro são 
menores e possuem uma textura mais fina que os 
grãos localizados nos limites exteriores do 
depósito de solda 
6 Solidificação na Soldagem 
GRÃOS 
MAIORES 
 
GRÃOS MENORES 
Esse fenômeno ocorre porque, à medida que o metal 
de solda se resfria, o calor do centro do depósito 
de solda irá se dissipar em direção ao metal de base 
através dos grãos mais externos que se 
solidificaram primeiro. 
Conseqüentemente, esses grãos permanecem, já no 
estado sólido, mais tempo a altas temperaturas, 
o que favorece seu crescimento. 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 18 
Após a solidificação temos que o tamanho de grão 
foi dependente: 
- da energia de soldagem (quanto maior a energia de 
soldagem maior será o tamanho de grão), 
- de agentes nucleantes (refinador de grão) e 
- da vibração do sistema. 
6 Solidificação na Soldagem 
Na soldagem, a solidificação possui as seguintes 
características: 
 6.1 Crescimento epitaxial (epitaxia) 
 6.2 Crescimento competitivo dos grãos 
 6.3 Segregação 
 6.4 Rechupe de Cratera 
 
6 Solidificação na Soldagem 
Mário Bittencourt – 2017.2 19 
Durante a solidificação de uma peça fundida, o 
molde tem a função de resfriador, não influenciando a 
granulação do material, que depende principalmente 
da velocidade de resfriamento e do número de núcleos. 
Na soldagem, a estrutura de solidificação se desenvolve 
como um prolongamento dos grãos da zona de 
ligação. 
 
6.1 Crescimento Epitaxial 
6.1 Crescimento Epitaxial 
Durante o processo de solidificação na soldagem, os 
grãos nucleiam e crescem na massa fundida com os 
mesmos contornos e mesma orientação 
cristalina que o grão do metal de base que lhe 
deu origem. 
Este fenômeno, chamado de crescimento 
epitaxial, assegura a continuidade metálica 
entre a zona fundida e o metal de base. 
Mário Bittencourt – 2017.2 20 
ZTA 
Os grãos nucleiam e 
crescem na massa 
fundida com os mesmos 
contornos e mesma 
orientação cristalina 
que o grão do metal de 
base que lhe deu origem. 
 
 
6.1 Crescimento Epitaxial 
Crescimento 
Epitaxial 
6.1 Crescimento Epitaxial 
ZTA 
Crescimento 
Epitaxial 
Mário Bittencourt – 2017.2 21 
6.1 Crescimento Epitaxial 
O tamanho de grão da zona fundida depende, 
diretamente, do tamanho de grão da ZTA. 
Este normalmente é grosseiro devido as altas 
temperaturas atingidas durante o processo de 
soldagem. 
Pode-se dizer que esta região sofreu um 
superaquecimento. 
6.2 Crescimento Competitivo dos Grãos 
Os grãos da zona fundida crescem de forma 
competitiva, a partir da orientação 
pré-determinada pelo metal de base (ZTA). 
Esse crescimento ocorre na direção do fluxo de calor. 
POÇA DE 
FUSÃO 
ZTA 
ISOTERMAS 
Mário Bittencourt – 2017.2 22 
A partir da orientação, pré-determinada pelo metal de 
base, os grãos obedecem a um crescimento 
competitivo. 
Os grãos que dispõem do eixo perpendicular às 
isotermas crescem com maior facilidade que os 
demais. 
6.2 Crescimento Competitivo dos Grãos 
Assim, a ZONA FUNDIDA, além da granulação 
grosseira, tem uma estrutura orientada conforme 
a relação entre a velocidade de soldagem e a 
velocidade de solidificação 
A granulação grosseira e a orientação da estrutura 
exercem uma influência marcante sobre as 
propriedades mecânicas da ZONA FUNDIDA. 
 
6.2 Crescimento Competitivo dos Grãos 
Mário Bittencourt – 2017.2 23 
6.3 Segregação 
A medida que os grãos vão crescendo durante a 
solidificação, as impurezas e elementos de liga vão 
sendo expulsos para a região que ainda está 
líquida. 
A isto, chama-se de segregação. 
Os átomos de impurezas e elementos de liga 
segregados localizam-se preferencialmente nos 
contornos de grão ou na região de encontro de duas 
interfaces 
6.3 Segregação 
SEGREGAÇÃO 
 
PROPAGAÇÃO DE 
SEGREGAÇÃO 
PRÉ-EXISTENTE 
Mário Bittencourt – 2017.2 24 
6.3 Segregação 
Geralmente a segregação de fases de ponto de fusão 
mais baixo (ou resistência) é a causa da trinca a 
quente, que pode ocorrer no eixo do cordão, atingindo 
um grande comprimento. 
 
Trinca a quente no centro 
do cordão de solda 
É importante observar que a trinca não atingiu a 
superfície do cordão (não é visível) 
A zona fundida, com grãos envolvidos por um filme 
líquido, não tem resistência mecânicasuficiente para 
suportar as tensões de contração da solda. 
6.3 Segregação 
CONTORNO 
DE GRÃO 
GRÃO 1 
ACUMULAÇÃO 
DE SOLUTO 
DIREÇÃO DE 
CRESCIMENTO 
LÍQUIDO 
GRÃO 1 
GRÃO 2 
GRÃO 2 
ACUMULAÇÃO 
DE SOLUTO 
DIREÇÃO DE 
CRESCIMENTO 
Mário Bittencourt – 2017.2 25 
Trinca de solidificação 
6.3 Segregação 
É a falta de metal resultante da contração da 
zona fundida, localizada na cratera do cordão de 
solda (Petrobras N-1738). 
6.4 Rechupe de Cratera 
Mário Bittencourt – 2017.2 26 
Poça de Fusão 
Denomina-se poça de fusão ao conjunto formado pela 
zona fundida no estado líquido e pelo seu envoltório, 
caso exista, gasoso ou escorificante. 
A zona fundida é o produto final de todas as reações fisico 
químicas que ocorrem na poça de fusão tais como: 
 a) fusão do metal de base e/ou metal de adição 
 b) reações com os gases e/ou substâncias do fluxo 
7 Composição Química Zona Fundida 
Poça de Fusão 
7 Composição Química Zona Fundida 
Mário Bittencourt – 2017.2 27 
O metal de solda sofre alteração em sua 
composição química durante sua curta 
permanência no estado líquido. 
Isto ocorre principalmente devido aos seguintes 
fatores: 
 7.1 Volatização; 
 7.2 Absorção de Hidrogênio; 
 7.3 Reações Químicas; 
 7.4 Diluição. 
 
7 Composição Química Zona Fundida 
7.1 Volatização 
Durante o processo de soldagem, devido as elevadas 
temperaturas envolvidas, alguns elementos podem 
evaporar alterando assim a composição química da 
solda. 
A este fenômeno se dá o nome de VOLATIZAÇÃO. 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 28 
Quanto maior for a temperatura e o tempo de 
permanência em temperaturas elevadas, maior 
será a volatização de certos elementos. 
O chumbo e o magnésio por exemplo são voláteis em 
temperaturas pouco superiores as temperaturas de 
seus pontos de fusão, sendo facilmente volatizados 
durante um processo de soldagem. 
 
7.1 Volatização 
7.2 Absorção de Hidrogênio 
O metal líquido é capaz de dissolver gases, 
principalmente o hidrogênio, resultante da 
decomposição do vapor d’água que 
eventualmente exista no arco elétrico. 
A presença do vapor d’água é devida principalmente 
à umidade dos eletrodos e/ou do fluxo. 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 29 
7.2 Absorção de Hidrogênio 
7.2 Absorção de Hidrogênio 
Durante a soldagem, devido a rápida solidificação do 
metal de solda, é possível que uma determinada 
quantidade de hidrogênio fique retida no 
material solidificado, acarretando a trinca a frio. 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 30 
7.2 Absorção de Hidrogênio 
Trinca sob o cordão 
Trinca na raiz 
Trinca na margem 
7.2 Absorção de Hidrogênio 
Mário Bittencourt – 2017.2 31 
7.3 Reações Químicas 
As reações químicas que ocorrem na zona fundida 
durante a soldagem, podem provocar o 
desprendimento de gases, provocando 
porosidade. 
7.3 Reações Químicas 
Um exemplo é a reação que pode ocorrer entre o 
óxido de ferro e o carbono durante a soldagem, 
desprendendo o gás CO e provocando 
porosidades. 
 FeO + C = Fe + CO 
O FeO pode ser formado devido ao contato do ferro 
com a atmosfera ou com gases ativos. 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 32 
7.3 Reações Químicas 
Por causa disto, é necessário empregar elementos 
desoxidantes que são capazes de reagir 
preferencialmente com o oxigênio, tais como o silício, 
o alumínio e o manganês, não deixando o 
oxigênio se combinar com o ferro. 
Estes elementos estão presentes no revestimento de 
alguns eletrodos e na composição química dos 
arames e varetas. 
 
 
7.4 Diluição 
A diluição representa a proporção de metal de base 
que entra na composição da zona fundida. 
A diluição é dada pela seguinte fórmula: 
 
D = Área do metal de base fundido x 100 
 
 
Área total do metal da solda 
 
Mário Bittencourt – 2017.2 33 
7.4 Diluição 
A diluição pode ser medida em macrografias da 
seção transversal de soldas, como mostra a figura 
abaixo. 
Seu valor pode variar entre 100% (soldas sem metal de 
adição) e 0% (brasagem). 
 
A diluição é função principalmente do: 
 - processo de soldagem, 
 - energia de soldagem e 
 - tipo de junta empregados. 
 
 
CHANFRO RETO 
 
 
 
CHANFRO EM MEIO “V” 
 
 
 
CHANFRO EM “V” 
 
 
 
CHANFRO EM “X” SIMÉTRICO 
 
 
CHANFRO EM “X” ASSIMÉTRICO 
 
 
 
 
CHANFRO EM “K” SIMÉTRICO 
 
 
 
CHANFRO EM “K” 
ASSIMÉTRICO 
 
 
7.4 Diluição 
Mário Bittencourt – 2017.2 34 
Nos processos automáticos os valores de diluição não 
variam ao longo da junta soldada. 
No caso de processos manuais e principalmente em 
passes de raiz, a diluição pode variar entre 10 e 60%. 
O efeito da diluição na microestrutura e propriedades 
mecânicas da junta, variam de acordo com a 
composição química dos metais de base e de solda 
(metal de adição). 
7.4 Diluição 
A extrapolação das propriedades dos metais de 
adição é geralmente comprometida pela diferença de 
diluição entre a preparação dos corpos de prova, 
para controle da qualidade, e as soldas 
propriamente ditas. 
Daí a necessidade da qualificação das EPS’s antes da 
fabricação. 
7.4 Diluição 
Mário Bittencourt – 2017.2 35 
Como regra geral, na soldagem de materiais similares, 
quanto maior o teor de elementos de liga nas 
composições, maior será a relevância dos efeitos da 
diluição. 
Na soldagem de materiais dissimilares, a diluição é um 
dado indispensável para a previsão dos constituintes 
e propriedades da solda e seus efeitos são 
particulares para cada combinação do MB e MS. 
 
7.4 Diluição 
8 Bibliografia 
SILVA, F. J. G., Tecnologia da soldadura, 1 ed., Porto, PRT, Editora 
Publindústria, 2014. 
WAINER, E.; BRANDI, S.; MELLO, F., Soldagem: processos e 
metalurgia, São Paulo, SP, Editora Blucher, 2013. 
SENAI-SP, Soldagem, 1 ed., São Paulo, SP, Editora SENAI-SP, 
2013. 
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., Soldagem 
fundamentos e tecnologia, 3 ed., Belo Horizonte, MG, Editora 
UFMG, 2009. 
ALCÂNTARA, N. G., Tecnologia da Soldagem, 1 ed., São Carlos, 
SP, Editora Universidade Federal de São Carlos, 1988. 
Mário Bittencourt - 2016 1 
Fundição 
 Docente: Mário Bittencourt 
 
Sumário 
1. Introdução 
2. Vantagens 
3. Desvantagens 
4. Molde 
5. Aquecimento e Vazamento 
6. Bibliografia 
 
Mário Bittencourt - 2016 17 
2. Vantagens 
A fundição pode ser usada para criar peças com 
geometrias complexas, incluindo formas externas e 
internas; 
2. Vantagens 
Alguns processos de fundição são capazes de 
produzir peças com a forma final: nenhuma 
operação de manufatura é necessária pra se atingir a 
geometria e dimensões requeridas pela peça. 
 
Mário Bittencourt - 2016 18 
Outros processos de fundição alcançam 
geometrias próximas à final, pra os quais alguma 
etapa de processamento adicional é requerida 
(usualmente usinagem) de forma a atingir 
dimensões e detalhes de exatidão; 
A fundição pode ser usada para produzir peças de 
grande porte, como, por exemplo, fundidos com 
peso superior a 100 t; 
2. Vantagens 
O processo de fundição pode ser aplicado a qualquer 
metal que possa ser aquecido até o estado líquido; 
Alguns métodos de fundição são particularmente 
adequados à produção seriada. 
 
2. Vantagens 
Mário Bittencourt - 2016 19 
Existem diferentes desvantagens para diferentes 
métodos de fundição. 
Limitações em propriedades mecânicas (variação do 
tamanho de grão), 
Ocorrência de porosidades e microporosidades,Baixa precisão dimensional, 
Acabamento superficial ruim, 
Riscos à segurança durante o processamento de 
metais líquidos quentes e 
Problemas ambientais. 
 
3. Desvantagens 
4. Molde 
A fundição se inicia pelo molde. 
O molde contém a cavidade cuja geometria 
determina a forma da peça fundida. 
 
Mário Bittencourt - 2016 20 
4. Molde 
O tamanho e a forma reais da cavidade devem ser 
ligeiramente maiores, de modo a permitir a contração 
que ocorre no metal durante a solidificação e 
resfriamento. 
Moldes são feitos de uma variedade de materiais, 
incluindo areia, gesso, cerâmica e metal. 
Os diversos processos de fundição são geralmente 
classificados de acordo com esses tipos de moldes. 
 
 
4. Molde 
Para efetuar uma operação de fundição, o metal é 
primeiro aquecido a uma temperatura elevada o 
suficiente para convertê-lo totalmente ao estado 
líquido. 
 Ele é então vazado, ou 
de outra forma 
direcionado, à 
cavidade do molde 
para solidificação. 
 
Mário Bittencourt - 2016 21 
4. Molde 
MOLDE ABERTO: é meramente um contêiner com a 
forma da peça desejada. 
4. Molde 
MOLDE FECHADO: a geometria do molde é mais 
complexa e requer um sistema de alimentação 
(caminho) para que o metal preencha a cavidade. 
Mário Bittencourt - 2016 22 
4. Molde 
Tão logo o metal fundido atinge o molde, ele começa 
a resfriar. 
Quando a temperatura cai o suficiente, a solidificação 
que envolve mudança de fase do metal, tem início. 
Para completar a mudança de fase, tempo é 
necessário e calor considerável é removido no 
processo. 
É durante essa etapa do processo que o metal 
assume a forma sólida da cavidade do molde e 
que muitas das propriedades e características do 
fundido são estabelecidas. 
Mário Bittencourt - 2016 23 
4. Molde 
Uma vez que o fundido se resfriou suficientemente, 
ele é removido do molde. 
Dependendo do método de fundição e metal 
empregados, pode ser necessário processamento 
posterior tais como: 
 - remoção de excesso de metal da peça fundida 
 (rebarbação), 
 - limpeza da superfície, 
 - usinagem, etc 
 
 
Operação de acabamento. 
 
4. Molde 
Mário Bittencourt - 2016 1 
Processos de Fundição 
 Docente: Mário Bittencourt 
 
Sumário 
1. Processos de Fundição 
2. Classificação dos Processos 
 a) Fundição em Areia (molde descartável) 
 b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido) 
 c) Injeção (molde permanente, metálico, líquido 
 entra sob pressão) 
 d) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) 
3. Seleção dos Processos 
 3.1 Comparação entre Processos 
4. Bibliografia 
 
Mário Bittencourt - 2016 2 
Processos de fundição de metais são divididos em 
duas categorias, baseados no tipo de molde: 
 - moldes perecíveis 
 - moldes permanente. 
1. Processos de Fundição 
 MOLDES PERECÍVEIS OU DESCARTÁVEIS 
O molde é sacrificado possibilitando a remoção da 
peça fundida. 
Em função disso, a produtividade é em geral limitada 
pelo tempo necessário para a confecção dos moldes, 
superior ao tempo de fusão e vazamento. 
 
 
1. Processos de Fundição 
Mário Bittencourt - 2016 3 
 MOLDES PERMANENTES 
O molde é fabricado separadamente em metal (ou 
outro material durável) e pode ser usado várias vezes 
para produzir muitos fundidos. 
Assim, esses processos têm como vantagem natural 
taxas de produção maiores. 
1. Processos de Fundição 
2. Classificação dos Processos 
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. 
Mário Bittencourt - 2016 4 
2. Classificação do Processos 
Por este motivo os processos de fundição são muitas 
vezes classificados de acordo com o tipo de molde 
utilizado. 
Os processos típicos podem ser classificados em 
quatro grupos básicos: 
 a) Fundição em Areia (molde é descartável) 
 b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). 
 c) Injeção (molde permanente metálico, o metal líquido entra 
 sob pressão) 
 d) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) 
 
 
 
 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
É o processo mais largamente utilizado, respondendo 
pela maioria significativa da tonelagem total de 
produtos fundidos. 
 
 
 
 
Mário Bittencourt - 2016 5 
Quase todas as ligas podem ser fundidas em moldes 
de areia. 
De fato, é um dos poucos processos que pode ser 
usado com metais de alto ponto de fusão, como 
aços, níquel e titânio. 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
Mário Bittencourt - 2016 6 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
A fundição em areia requer um modelo, uma 
reprodução em tamanho real da peça, com 
dimensões maiores para considerar a contração de 
solidificação e as tolerâncias para usinagem da 
peça fundida. 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
Mário Bittencourt - 2016 7 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
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a) Fundição em Areia (molde descartável) 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
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Mário Bittencourt - 2016 11 
Sua versatilidade permite 
fundir peças variando em 
tamanho de pequenas a 
muito grandes e em 
grande quantidade. 
A fundição em areia inclui 
as operações de fundição, 
confecção de modelo e do 
molde. 
a) Fundição em Areia (molde descartável) 
Iniciação Científica 
Título do Tema: 
 Produção de Molde de Fundição de Areia 
Área de Interesse: FUNDIÇÃO 
Resumo: Desenvolver roteiro para a produção de uma peça 
 fundida em alumínio, utilizando um molde em areia, 
 - especificando os materiais e quantidades necessárias, 
 - produzindo os dispositivos a serem utilizados, 
 - bem como definindo as operações de fundição, 
 - confecção de modelo e do molde. 
 
Mário Bittencourt - 2016 12 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
A fundição em molde permanente emprega um 
molde metálico que é construído em duas seções, 
que sãoprojetada para abertura e fechamento 
simples e preciso. 
Esses moldes são comumente confeccionados em aço 
ou ferro fundido. 
A cavidade, com sistema de canais incluído, é 
usinada em duas metades para propiciar dimensões 
acuradas e bom acabamento superficial. 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
 VANTAGENS 
Bom acabamento superficial e controle dimensional 
estreito; 
Solidificação mais rápida, resultando numa estrutura 
mais refinada e com maior resistência mecânica; 
Processo adequado a altos volumes de produção e 
pode ser automatizado; 
 
Mário Bittencourt - 2016 13 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
 DESVANTAGENS 
O processo é limitado a metais de baixo ponto de 
fusão; 
Fundição de peças com geometrias mais simples, 
devido à necessidade de abrir o molde; 
Custo do molde; 
 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
Mário Bittencourt - 2016 14 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
Mário Bittencourt - 2016 15 
b) Molde Permanente 
(molde é metálico, bipartido) 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
A fundição sob pressão é um processo de fundição 
em molde permanente no qual o metal fundido é 
injetado na cavidade do molde sob alta pressão. 
A pressão é mantida durante a solidificação, após o 
molde ser aberto e a peça removida. 
Moldes nessas operações de fundição são chamados 
matrizes. 
 
Mário Bittencourt - 2016 16 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
Mário Bittencourt - 2016 17 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
Mário Bittencourt - 2016 18 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
 VANTAGENS 
Possibilidade de elevada taxa de produção; 
Economicamente viável para a produção de grandes 
lotes; 
Possibilidade de tolerâncias estreitas em pequenas 
peças; 
Bom acabamento superficial; 
Seções finas são possíveis (até 0,5 mm); 
Resfriamento rápido gera tamanho de grão pequeno 
e fundido com boa resistência mecânica; 
 
 
Mário Bittencourt - 2016 19 
c) Injeção (molde permanente, 
metálico, líquido entra sob pressão) 
 DESVANTAGENS 
Limitado a materiais com baixo ponto de fusão; 
Formato da peça simples, uma vez que solidificada 
precisa ser removida da cavidade da matriz. 
 
 
Mário Bittencourt - 2016 20 
X 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
Na fundição denominada Cera Perdida ou de 
Precisão, um modelo feito em cera é recoberto com 
um material refratário para fabricar o molde, após a 
cera ser derretida antes do vazamento do metal 
fundido. 
É um processo de precisão, pois é capaz de produzir 
fundidos com elevada acurácia e detalhes 
intrincados. 
 
Mário Bittencourt - 2016 21 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
1. Elaboração dos modelos em cera 
2. Construção da árvore de modelos 
3. Imersão da árvore de modelos 
num banho de refratário de 
granulometria fina (lama 
refratária - revestimento 
primário) 
4. Deposição de camadas de 
material refratário para 
constituição de um corpo em 
casca cerâmica auto-resistente 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
5. Destruição do modelo de cera por fusão 
6. Cozimento do material cerâmico da moldação para 
conclusão do processo de presa 
Mário Bittencourt - 2016 22 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
7. Vazamento do metal fundido 
8. Abatimento da moldação 
9. Corte dos gitos, acabamento das peças e controle 
dimensional 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
 VANTAGENS 
Flexibilidade de forma 
Tolerâncias dimensionais apertadas 
Grande produtividade 
Elevado rigor dimensional 
Bom acabamento superficial 
Baixo custo comparativamente com a maquinagem 
convencional 
Mário Bittencourt - 2016 23 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
 VANTAGENS 
Grande variedade de materiais utilizados 
Peças sem linhas de partição 
Espessuras mínimas inferiores às obtidas por Shell 
Molding 
d) Cera Perdida 
(molde e modelo são descartáveis) 
 DESVANTAGENS 
Peças de pequenas e médias dimensões 
Processo moroso e exigente de obtenção dos modelos 
FUNDIÇÃO 
Mário Bittencourt - 2016 24 
 FATORES A CONSIDERAR 
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 
 - Tolerâncias requeridas 
- Grau de complexidade 
3. Seleção do Processo 
 FATORES A CONSIDERAR 
Especificação do metal 
Acabamento superficial desejado 
Custo do ferramental 
Comparativo econômico entre usinagem e fundição 
Limites financeiros do custo de capital 
Requisitos de entrega 
 
3. Seleção do Processo 
Mário Bittencourt - 2016 25 
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. 
3. 1 Comparação Entre Processos 
Mário Bittencourt - 2016 26 
4) Bibliografia 
BALDAM, R. L. ; VIEIRA, E. A., Fundição: processos e tecnologias 
correlatas, 2 ed., São Paulo, SP, Editora Érica, 2015. 
GROOVER, M. P., Introdução aos processos de fabricação, 1 ed., Rio 
de Janeiro, RJ, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora, 2014. 
CHIAVERINI, V., Tecnologia mecânica, v.2, 2 ed., São Paulo, SP, 
Pearson, 1995. 
CIMM - Centro de Informação Metal Mecânica. Fundição. Disponível 
em: http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3675#.V_Ul-
I8rLI. Acesso em: 10 de outubro de 2016.