Aula 6 - Introdução aos processos de fundição

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
Fundição 
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 Princípio básico: Inserção do metal líquido na cavidade de um molde 
com geometria definida, de modo a conferir a forma desejada ao 
metal após a solidificação. 
 
 
 
 
 
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ETAPAS DO PROCESSO: 
1. Modelação: Projeto e construção de um modelo, em escala 
ampliada, da peça 
 (suas dimensões devem prever a contração do metal quando ele 
se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior 
usinagem da peça.) 
 
 Normalmente o modelo é feito de metal, pela facilidade de 
obtenção, trabalhabilidade e durabilidade. Mas pode ser feito 
também de madeira, resina e até isopor. 
 
 
 
 
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ETAPAS DO PROCESSO: 
2. Moldagem: Fabricação do molde, a partir do modelo. 
 Normalmente feito de material refratário composto de areia e 
aglomerante. Esse material é moldado sobre o modelo que, após 
retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a ser fundida. 
 
 Envolve ainda a confecção de machos, canais de alimentação, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ETAPAS DO PROCESSO: 
3. Fusão e vazamento: Fusão do metal e controle da composição. 
Inserção do metal fundido no molde e posterior solidificação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ETAPAS DO PROCESSO: 
4. Desmoldagem e acabamento: Abertura do molde para retirada da 
peça, corte dos canais, limpeza e rebarbação. 
 
5. Inspeção e recuperação: Inspeção, por diferentes técnicas, para 
detecção de defeitos internos e externos. 
 
6. Tratamentos térmicos e acabamentos finais. Quando necessário, 
tratamentos térmicos podem ser utilizados para alívio de tensões, 
solubilização e envelhecimento, etc. Operações como usinagem e 
furações podem ser executadas nesta etapa. 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 Processos diferenciados principalmente quanto ao tipo de molde 
 
 Dois grupos básicos: 
 
 Moldes constituídos de partículas refratárias ligadas entre si de 
modo que a geometria desejada seja obtida por moldagem 
 
 Moldes monolíticos(rígido), obtidos por conformação e outros 
processos de fabricação. 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 Classificação alternativa: material empregado para o molde 
 
 Areia 
 
 Metal 
 
 Refratários diferentes de areia 
 
 
 
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Processos de fundição em moldes de areia: 
 
Processos utilizando moldes de areias aglomeradas com ligantes 
inorgânicos 
 Processo em areia verde (areia+argila+aditivos+água) 
 Processo em areia seca 
 Processo em barro 
 Processo em chamote (areia calcinada) 
 Processo silicato de sódio/gás carbônico 
 Processo éster/silicato 
 Processo silicato de cálcio (utiliza silicato de sódio como ligante) 
 Processo ferro-silício 
 Processo em areia cimento 
 
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Processos de fundição em moldes de areia: 
 
Processos utilizando moldes de areias aglomeradas com ligantes 
orgânicos (óleos vegetais, derivados de petróleo): 
 
 Processo Shell (moldagem em casca) 
 Processo Vacustract 
 Processo CLAS 
 Processo em caixa quente 
 Processos em areias com resinas de cura a frio 
 Processo Colshell 
 Processo Cosworth 
 Processo Zeus 
 
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Processos de fundição em moldes de areia: 
 
Processos utilizando moldes de areia sem ligantes: 
 
 Fundição em molde cheio 
 
 Moldagem a vácuo - processo V 
 
 Fundição em moldes congelados 
 
 Moldagem magnética 
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Processos de fundição em moldes de materiais refratários diferentes 
de areia: 
 
Processos utilizando moldes cerâmicos: 
 
 Processo em cera perdida 
 
 Processo CLA 
 
 Processo CLV 
 
 Processo Replicast 
 
 Processo Shaw 
 
 
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Processos de fundição em moldes de materiais refratários diferentes 
de areia: 
 
Processos utilizando moldes de gesso: 
 
 Fundição convencional em gesso 
 
 Processo Antioch 
 
 Fundição de precisão em gesso 
 
Processo utilizando moldes de grafite 
 
Processo utilizando moldes de carboneto de silício 
 
 
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Processos de Fundição em moldes Metálicos: 
 
Fundição por gravidade 
 
Fundição sob pressão: 
 
 Processo de injeção em câmara quente 
 Processo de injeção em câmara fria 
 Processo Acurad 
 Processo de injeção em atmosfera controlada 
 Fundição a baixa pressão 
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Processos de Fundição em moldes Metálicos: 
 
Fundição a vácuo (preenchimento por sucção) 
 
Fundição por compressão (forjamento líquido sem canais de alimentação) 
 
Processos envolvendo centrifugação: 
 
 Fundição por centrifugação total 
 Fundição por centrifugação parcial 
 Preenchimento por centrifugação 
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TERMINOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
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Funil 
 
 Seção quadrada (menor turbulência) e cônica (mais utilizada, pela 
facilidade de construção). 
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Copo 
 
 Moldes de grandes dimensões e/ou maior pressão sobre os canais 
 Forma mais utilizada: sextavada 
 
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Bacia 
 
 Moldes grandes 
 Retenção de escória 
 Homogeneização do fluxo de metal fundido 
 Manutenção da pressão no interior do molde 
 
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Canal de descida (canal de vazamento) 
 
 Concordância na intersecção com funil, copo ou bacia 
 Cônico 
 Comprimento pequeno: ligas de alta densidade 
 Comprimento maior: ligas leves ou peças de paredes finas 
 Os canais de descida são os pontos mais críticos, devido à aceleração 
da gravidade 
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Pé do canal de descida 
 
 Velocidade do fluxo máxima (sistemas despressurizados). 
 
 Concordâncias (evitar turbulências) 
 Se o canal de descida fosse posicionado diretamente no canal de 
distribuição geraria turbilhões que poderiam arrastar ar ou areia 
para o interior do molde. 
 
 Peneiras para retenção de escória 
 
 Bacias para evitar erosão pelo fluxo de metal fundido 
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Pé do canal de descida 
 
 Um ângulo vivo provoca depressão e turbulência no fluxo do líquido, 
um raio de concordância torna o sistema pressurizado e sem 
turbulência. 
 
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Canal de espuma, escumadorou retentor de escória 
 
 Ao pé do canal de descida ou centrifugador 
 
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Canal de distribuição 
 
 Condução do metal líquido até os canais de ataque 
 
 Seção deve ter área controlada, de modo a não desequilibrar o fluxo de 
metal 
 
Canais de ataque 
 
 Alimentação de metal no molde propriamente dito. Em determinadas 
situações são providos de chanfros, que facilitam a sua remoção 
durante a rebarbação. 
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Massalote ou montante 
 
 Cavidade destinada a receber o excesso de material, atuando como 
reservatório durante a contração. 
 
 
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CONTRAÇÃO DE VOLUME 
 Durante o resfriamento e a solidificação, a peça fundida sofre 
contração, ou seja, diminuição em suas dimensões. 
 Do estado líquido até a temperatura ambiente, 3 modos de contração 
são verificados: 
 
 Contração líquida, correspondente ao resfriamento do metal 
superaquecido até o início da solidificação. 
 
 Contração de solidificação, que corresponde à variação de volume do 
material na transformação líquido/sólido. 
 
 Contração sólida, que ocorre com o resfriamento da peça já no estado 
sólido. 
 
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CONTRAÇÃO DE VOLUME 
 A contração é expressa em termos percentuais, com exceção da 
contração sólida, que é expressa linearmente (coeficiente de 
dilatação térmica). 
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Considerações gerais na escolha de um processo de fundição 
 
Fatores relacionados ao produto 
 
 Tipo de metal 
 Tamanho, peso e forma da peça 
 Quantidade de peças desejadas 
 Tolerâncias dimensionais 
 Acabamento 
 Propriedades mecânicas desejadas 
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Considerações gerais na escolha de um processo de fundição 
 
Fatores relacionados ao processo 
 
 Custo do equipamento 
 Custo dos materiais empregados 
 Custo do preparo do molde 
 Método de limpeza 
 Método de usinagem 
 Tratamentos térmicos posteriores 29 
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