Fundição P3

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UNIDADE 3-3: Fundição - Processos
Universidade Federal de Pelotas
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Os processos de fundição podem produzir peças já em sua forma e acabamento definitivos
ou constituírem o processo inicial de peças que serão posteriormente conformadas e/ou 
usinadas. A fundição permite a fabricação de peças com formas bastante complexas e sem 
limitação de dimensões. 
Existe uma série de processos de fundição, dentre eles:
 Fundição por gravidade (em areia ou em molde permanente)
 Fundição sob pressão (molde permanente)
 Fundição por centrifugação
 Fundição de precisão (cera perdida, shell molding)
Trata-se de um processo onde o metal fundido é vazado em um molde feito de areia.
É um dos processos mais usados devido à sua versatilidade, que permite a obtenção de 
peças de vários tamanhos e metais.
Pode-se ou não adicionar um macho.
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição em areia 
O molde e os machos são 
quebrados.
Etapas da moldagem – Fundição em areia
Características necessárias aos Moldes:
• Resistência: para suportar a pressão do metal líquido e a ação erosiva deste durante o
escoamento nos canais e cavidades de molde;
• Mínima geração de gás: a fim de evitar a contaminação do metal;
• Permeabilidade: para possibilitar a saída dos gases gerados durante o processo de
solidificação;
• Refratariedade: para suportar as altas temperaturas de fusão do metal;
• Desmoldabilidade: o molde deve permitir que a peça solidificada seja desmoldada com 
relativa facilidade;
• Estabilidade dimensional: deve ser alta o suficiente para não interferir nas tolerâncias 
dimensionais da peça;
Fundição em areia
Propriedades necessárias da areia de fundição:
Fundição em areia
 Fácil de moldar;
 Não queima com aquecimento – refratariedade;
 Não muda dimensões com o calor;
 Não reage com o metal;
 Permite contração da peça;
 Não amolece quando aquecida;
 Permeável – permite saída de gases pelos poros;
 Solta-se com facilidade da peça.
Modelos 
Para cada lote encomendado, costuma-se fundir primeiro duas ou três peças para, entre 
outros aspectos, proceder à análise dimensional e corrigir o modelo.
Fundição em areia
Classificação da areia de fundição
Verde
Fundição em areia
Areias naturais: areia lavada (retirada
de rios) ou saibro;
Areias semi-sintéticas: mistura de
areias naturais e aditivos para a
correção das propriedades;
Areias sintéticas: a granulação e a
composição são controladas para
otimização das propriedades.
Aglomerante
Quanto a sua origem:
Os componentes de uma areia de fundição são: 
Areia (silicosas) → constituinte básico, no qual devem ser considerados os característicos 
de pureza, granulometria (tamanho de grãos, distribuição granulométrica, dureza, forma 
dos grãos, integridade dos grãos, refratariedade, permeabilidade e expansibilidade;
Aglomerante → orgânico (Dextrina), inorgânicos (argila) ou sintéticos (bentonita, 
resinas), para conferir maior resistência mecânica à areia quando secada (estufada);
Carvão moído→ eventualmente, para melhorar o acabamento das peças fundidas e evitar 
aderência da areia na peça;
Farinha de milho gelatinizada (Mogul) → que melhora a trabalhabilidade da areia;
Serragem → eventualmente, para atenuar os efeitos da expansão.
Composição das areias:
Fundição em areia
 A composição química dilatação térmica da areia, a 
reatividade com o metal fundido e a
refratariedade do molde.
 A granulometria permeabilidade da areia e a 
penetração metálica. 
Obs: Considerando que a distribuição dos grãos seja relativamente estreita, quanto maior for o 
diâmetro mais permeável será a areia. 
Assim existe um compromisso entre estes dois aspectos e a decisão dependerá do
metal em questão:
 ligas de alumínio e magnésio são extremamente fluídas 
 ligas ferrosas tendem a gerar gases
Composição das areias:
Fundição em areia
Quanto ao emprego, as areias podem ser:
Areia de moldagem:
a) de enchimento: com granulometria mais grosseira e de menor custo, 
utilizado no enchimento das caixas de moldar;
b) de faceamento: de granulometria mais refinada e de maior custo, ficam 
em contato com as faces do modelo de modo a propiciar um melhor acabamento;
Areia de macho: utilizadas na confecção dos machos.
Classificação das areias:
Fundição em areia
ENSAIOS E CONTROLE DAS AREIAS DE MOLDAGEM
Quando se trabalha com areias recicláveis é importante monitorar periodicamente 
propriedades da areia como resistência, permeabilidade e teor de umidade.
Com um permeâmetro mede-se a 
permeabilidade da areia, que é dada pela 
quantidade de ar que atravessa 
longitudinalmente um corpo de prova 
padrão.
A medida da umidade da areia pode ser 
determinada através da perda de massa 
decorrente da secagem - em estufa ou 
secador - de uma dada quantidade de 
areia.
RECICLAGEM DAS AREIAS DE MOLDAGEM
Fundição em Areia
Areia Verde Areia Seca
Areia 
Cimento
Cold Box 
Resina CO2
De Precisão
Shell Moulding Cera Perdida
Processos de Fundição em areia
Dentre os processos de fundição é o mais simples e o de menor custo, sendo
também o mais utilizado.
A mistura recebe o nome de “areia verde” porque mantém sua umidade original,
não sendo necessária sua secagem em estufas.
Fundição em areia verde
Pode ser feita manualmente (com socador manual ou pneumático) ou mecanicamente
(com máquinas de compressão, de impacto, compressão vibratória, sopragem ou projeção 
centrífuga).
1. Este é o método mais barato dentre 
todos os métodos de produção de 
moldes.
2. Utilização de areias naturais e 
recicláveis.
3. As caixas de moldagem estão prontas 
para a reutilização em um mínimo 
espaço de tempo.
4. Boa estabilidade dimensional.
5. Fácil desmoldagem.
1. Baixa resistência final dos moldes 
(limita tamanho da peça).
2. Acabamento superficial piora em 
peças de maior peso.
3. Estabilidade dimensional é menor, 
em peças de maior tamanho.
4. Incrustações de areia na 
superfície da peça.
Vantagens Desvantagens
Fundição em areia verde
Fundição em areia seca ou “estufada”
Processo semelhante ao processo em areia verde, com a diferença de que é adicionado
aglomerante orgânico à areia de fundição. O processo de conformação dos moldes é
idêntico ao processo em areia verde.
Os moldes depois de conformados são secos em estufas a temperaturas entre 150°C e
300°C, ou queimados com maçaricos de forma a consolidar a resistência mecânica do
molde.
Vantagens do molde estufado:
• Maior resistência à pressão do metal líquido.
• Maior estabilidade dimensional.
• Maior dureza.
• Melhor acabamento das peças fundidas.
Fundição em areia cimento
 Mistura de areia silicosa, cimento portland e água.
Os moldes feitos com esta mistura passam por um processo de secagem sem que seja
necessária a utilização de fornos ou estufas (o calor liberado pela reação exotérmica do
cimento e água é o suficiente para a secagem do molde).
Pouco utilizado atualmente devido sua baixa colapsidade.
Fundição em areia – Cold Box
Também chamada de areia soprada!
Gás ou vapor é forçado pela areia, curando ma substância aglomerante 
adicionada à areia. 
 3 a 4% de silicato de sódio – curado com CO2.
 resina fenoluretânica curada com vapor de amina.
 resina epóxi-acrílica curada com dióxido de enxofre.
Fundição em areia – Processo CO2 – Cold Box
O macho ou molde é confeccionado com uma areia contendo silicato de sódio como 
aglomerante. Este é em seguida submetido a uma gasagem com CO2 . 
A resistência final depende:
• do módulo do silicato - relação SiO2:Na2O (ideal = 2)
• do tempo de gasagem e 
• do tempo de estocagem.
- Matéria-prima facilmente encontrada e econômica;
- Os aglomerantessão inodoros, atóxicos, não inflamáveis e laváveis com
água;
- O sistema não contém enxofre ou fósforo que podem contaminar as ligas
vazadas;
- O aglomerante é compatível com as moldagens em areia verde;
- O aglomerante é compatível com as areias de Sílica, Zirconia, Olivina,
Cromite e Chamote;
- A plasticidade a quente do aglomerante minimiza os defeitos da expansão
da areia e os problemas de fissuração da areia de moldagem;
Fundição em areia – Processo CO2
Vantagens do processo CO2
 Engloba a utilização de diversos tipo de resinas de cura a frio (como 
aglomerante), em processos denominados Cura a Frio e Cold Box (ou Caixa Fria). 
 O tempo de cura e a resistência final dependem da quantidade de resina (de 
1 a 2%) e do tipo e quantidade do catalisador (de 20 a 40% do peso de resina). 
 Estes processos por dispensarem estufagem e longos tempos de secagem tem 
desativado processos antigos como areia-seca e areia-cimento.
 Apesar do custo elevado da resina e da possibilidade de algumas gerarem 
gases nocivos à peça e à saúde do moldador, a qualidade e a rapidez de 
obtenção dos moldes ampliou a demanda por machos e moldes obtidos a 
partir desses processos.
Fundição em areia – resina
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO DE PRECISÃO
Fundição em casca (shell-molding)
 Consiste em utilizar um modelo de material metálico ferroso ou alumínio, que é 
aquecido entre 175 e 370°C. 
 O modelo é recoberto com silicone (emulsão) e colocado dentro de uma caixa com 
areia e 2,5 a 4% de resina (termoplástica).
 A caixa é movimentada, e a areia fica aderida à superfície do modelo. 
 Essa casca (Shell) é curada e será o molde para a posterior fundição da peça. 
 Este processo tem grande aplicação na produção de engrenagens, onde grande 
precisão e bom acabamento superficial são necessários.
Fundição em casca (shell-molding)
VANTAGENS DO PROCESSO “SHELL MOLDING” 
 Ótima precisão, possibilitando tolerâncias dimensionais mais estreitas;
 Rapidez de fabricação sem a necessidade de utilização de uma mão de obra especializada; 
 Moldagens relativamente leves e de fácil transporte; 
 Peças fundidas mais detalhadas/complexas; 
 Redução do volume de areias de moldagem utilizadas; 
 Exigência de um espaço menor para a fabricação dos moldes e para o respectivo 
armazenamento; 
 Processo mais econômico que os de areia verde para a produção seriada de peças complexas
(reduz custos de acabamento e garante maior homogeneização de qualidade das peças 
vazadas); 
 A limpeza das peças é mais simples.
 Melhor acabamento superficial das peças.
Fundição em casca (shell-molding)
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS DO PROCESSO 
 Limitação no peso e dimensão da peça a ser fundida, aconselha-se até 15 kg devido à 
resistência mecânica das cascas;
 Custo elevado dos modelos (apesar da durabilidade maior), os quais devem ser usinados 
em metal; 
 Custo mais elevado das areias pré-revestidas com resinas, em relação às areias verdes;
 Areia não é reciclável.
Fundição em casca (shell-molding)
Ligas:
Alumínio;
Ligas de cobre;
Ferros fundidos;
Aços de baixo e médio carbono;
Aço Ligas;
Aço manganes.
Dimensão:
Normalmente na faixa de 0.5 a 15 kg.
Fundição em casca (shell-molding)
Volume de produção:
Processo relativamente dispendioso, porque exige o fabrico de modelos metálicos de
precisão. Contudo quando essas ferramentas estão prontas na fundição, a produção das
carcaças pode ser muito rápidas.
Capacidade de espessuras mínimas:
Da ordem de 1,9 a 2,3 mm com ferro cinzento.
Réplicas de detalhes
Acabamento Superficial:
Rugosidade de 2,5um
Fundição em casca (shell-molding)
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO DE PRECISÃO 
Fundição por cera perdida – microfusão
 Injeta-se cera na matriz para a confecção dos modelos, que são conectados a um 
canal central (40 a 80°C). 
 Sobre os modelos é depositada uma pasta refratária, que pode ser constituída por 
várias camadas (6 a 9), formando o molde. 
 Quando o molde endurece, ele é aquecido para que a cera derreta e seja retirada do 
molde. Com posterior sinterização do molde refratário.
 Após a retirada da cera, o metal líquido é vazado no molde. 
 Após a solidificação do metal ou liga, o molde é quebrado e são retiradas as peças, as 
quais são separadas do canal central e feito o acabamento final.
VANTAGENS
 Flexibilidade de forma
 Tolerâncias dimensionais apertadas
 Elevado rigor dimensional
 Bom acabamento superficial 
 Baixo custo comparativo
 Grande variedade de materiais utilizados
 Peças sem linhas de partição
 Espessuras mínimas inferiores às obtidas por Shell Molding
DESVANTAGENS
 Peças de pequenas e médias dimensões (geralmente não excedem 5kg)
 Processo moroso e exigente de obtenção dos modelos
Fundição por cera perdida – microfusão
APLICAÇÕES
 produção de jóias e utensílios domésticos;
 peças para motores de avião;
 instrumentos de controle de aviões;
 palhetas de turbinas;
 componentes de armas;
 em equipamento médico e odontológico (próteses)...
Fundição por cera perdida – microfusão
 Neste processo (patenteado pela "Full Mold Process Inc.") são empregados
modelos de espuma de poliestireno.
 Blocos e chapas desse material podem ser cortados, cravados e colados em
formatos mais variados. Como sua densidade é muito pequena (16 Kg/m3), permite
a confecção de modelos de grandes dimensões.
 A moldagem é conduzida por areia normalmente sem aditivos, compactadas por
vibração sobre o modelo (pouca pressão sobre o modelo durante a moldagem)
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
MOLDAGEM PLENA – Modelo Perdido 
Moldagem Plena 
(modelo perdido) -
Poliestireno
Algumas das vantagens do processo são:
a) formas complicadas;
b) pouca ou nenhuma quantidade de aglomerante misturada na areia (bom
acabamento);
c) redução da quantidade de machos; mão-de-obra menos qualificada para
moldagem (mecanização).
MOLDAGEM PLENA – Modelo Perdido 
As desvantagens eventuais se relacionam com o gás gerado que pode ocasionar alguns 
problemas e com o acabamento da superfície e tolerâncias dimensionais que, em geral, 
são mais grosseiras do que o obtido na moldagem normal.
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição em moldes permanentes
 Os moldes permanentes são moldes fabricados de metal.
 Uma das aplicações mais importantes de moldes permanentes é na produção de lingotes. 
 Apresentam como vantagens: maior uniformidade das peças, melhor acabamento 
superficial, estreitas tolerâncias dimensionais . 
 No entanto, a utilização de moldes permanentes é limitada à fabricação de peças 
pequenas, devido ao elevado custo dos mesmos; ou lingotes.
Por gravidade
Sob pressão
Fundição em moldes permanentes
Fundição por Gravidade ou em Coquilha
Consiste no vazamento por gravidade em moldes metálicos (bi ou multipartidos)
permanentes (conhecidos como coquilhas), ou seja, moldes usados repetidas vezes
para a produção de peças.
Para retirar a peça pronta o molde é aberto e fechado novamente para novo
vazamento.
Os machos simples, quando requeridos, são de metal, porém os mais
complexos são feitos de areia ou gesso.
Quando são usados machos de areia ou gesso o processo é chamado
Fundição em Moldes Semipermanente.
Fundição por Gravidade ou em Coquilha
Fundição em moldes permanentes
Coquilhas para fundição de conexões em latão.
Coquilhas podem ser em cobre, latão, ferro fundido, 
aço 1020 e H-13. 
 Adequado para grandes séries de peças pequenas e médias e formato simples
 Espessura de parede razoável (como o resfriamento é muito rápido, paredes finas 
não funcionam - Garantem estabilidade para espessuras de paredes maiores que 1,5 
mm). 
 O volume de produção pode ser moderado para fundidos complexos, no entanto, a 
quantidade produzidadeve ser alta o bastante para justificar o custo dos moldes. 
 Os moldes são feitos geralmente de aço fundidos e/ou usinados.
 Comparando com a fundição em areia, este processo permite a produção de peças:
a. mais uniformes;
b. melhor acabamento superficial;
c. maior controle dimensional;
d. melhores propriedades mecânicas. 
Fundição por Gravidade ou em Coquilha
Fundição em moldes permanentes
As limitações da Fundição em Molde Permanente são:
- Embora nenhum tamanho máximo tenha sido fixado, o processo é mais prático
para fundidos pequenos (manipulação, super aquecimento e custo dos moldes).
- Nem todas as ligas são adequadas para a fundição em moldes permanentes,
baseado nos seus pontos de fusão e capacidade de troca de calor;
- O processo pode ser proibitivamente caro para pequeno número de série;
- Alguns formatos de peças não podem ser feitos pelo processo devido a localização
da linha de divisão ou dificuldades em remover o fundido da cavidade do molde.
Fundição por Gravidade ou em Coquilha
Fundição em moldes permanentes
Fundição sob pressão - Injeção
Fundição em moldes permanentes
 Os moldes metálicos utilizados em fundição sob pressão são chamados de matrizes. 
 A matriz é geralmente construída em duas partes que são fechadas hermeticamente no 
momento do vazamento do metal líquido. 
 O metal é bombeado na cavidade da matriz sob pressão suficiente para o preenchimento 
total de todos os seus espaços e cavidades. 
 A pressão é mantida até que o metal se solidifique. 
 A matriz é aberta e a peça ejetada por meio de pinos acionados hidraulicamente. 
 Muitas matrizes são refrigeradas a água (evita superaquecimento da matriz, aumentando 
sua vida útil e evitando defeitos nas peças).
 Permite a fabricação de peças mais complexas e de paredes mais finas que os processos 
por gravidade.
Fundição sob pressão - Injeção
Fundição em moldes permanentes
As máquinas para fundição sob pressão obedecem a dois tipos básicos:
a) CÂMERA QUENTE
b) CÂMERA FRIA
Máquinas de CAMERA QUENTE: sistema de injeção é colocado diretamente no banho de 
metal fundido.
- Maior velocidade de injeção
- Menor pressão de injeção 
Nas máquinas de CAMERA FRIA, o sistema de injeção é externo ao banho de metal 
fundido. 
- Menor velocidade de injeção
- Maior pressão de injeção 
- Líquidos de maior ponto de fusão
Fundição sob pressão - Injeção
Fundição em moldes permanentes
Vantagens da fundição sob pressão: 
1. peças de ligas como as de alumínio, fundidas sob pressão, apresentam maiores 
resistências do que as fundidas em areia; 
2. possibilidade de produção de peças com formas mais complexas; 
3. possibilidade de produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias 
dimensionais mais estreitas; 
4. alta capacidade de produção; 
5. alta durabilidade das matrizes. 
Desvantagens do processo:
1. limitações no emprego do processo (usado para ligas não-ferrosas)
2. limitação no peso das peças (raramente superiores a 5 kg); 
3. retenção de ar no interior das matrizes, originando peças incompletas e porosidade 
na peça fundida; 
4. alto custo do equipamento e dos acessórios, o que limita seu emprego a grandes 
volumes de produção.
Fundição sob pressão - Injeção
Aplicações: na indústria automobilística ( tampas de válvulas, fechaduras, carcaças 
de motor de arranque, maçanetas, caixas de câmbio de máquinas agrícolas) e na 
indústria aeronáutica (ligas de alumínio e magnésio).
Fundição sob pressão - Injeção
 Nesse processo o molde tem um movimento de rotação. A pseudoforça centrífuga faz com 
que o metal líquido vá de encontro às paredes do molde, onde solidifica. Formas cilíndricas 
ou simétricas podem ser produzidas.
 O cilindro que atua como molde é rodeado por uma camisa de água. 
A força gerada pela rotação ajuda a que o metal vazado sob pressão preencha pequenas 
secções e mantenha um bom contato entre a moldagem e o metal. 
 Neste processo os elevados fluxos de calor que se escoam proporcionam uma redução do 
tempo de solidificação, resultando em melhores propriedades mecânicas dos fundidos. 
 Tubos de ferro fundido, utilizados em suprimento de água, são produzidos dessa forma.
 Os tamanhos do objeto variam, mas geralmente chegam até um diâmetro máximo de 3 
metros e um comprimento de 15 metros
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição por centrifugação
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição por centrifugação
Parâmetros da fundição por centrifugação
1. Temperatura de vazamento;
2. Velocidade de rotação;
3. Solidificação;
4. Material utilizado (diferentes densidades causam segregação);
Nesse processo o metal (ou liga) fundido escoa em matrizes, resfriadas com água. Durante o 
escoamento esse metal solidifica no formato dessas matrizes (quadrada, retangular, etc.)
 Este processo expõe excessivamente o metal ao ar, originando defeitos de oxidação nas 
peças. 
 Através deste método é possível obter peças com boas propriedades mecânicas, muito 
homogêneas, numa grande variedade de ligas metálicas, incluindo ferro fundido e alguns 
tipos de aço.
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição contínua
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO - Comparação
CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DO PROCESSO
Primeiramente é preciso verificar se cada um dos processos existentes é adequado ao:
♦ tamanho e geometria da peça
♦ tipo de liga a ser fundida
♦ acabamento e tolerância dimensional exigidas
♦ número de peças encomendadas
A avaliação econômica deve considerar:
 custo de equipamento e material permanente: Custo fixo, rateado entre o numero de 
peças a produzir. Ex.: um modelo metálico pode não ser viável para um lote de 1.000 
peças, mas certamente o será para a produção de 10.000 unidades.
 custo de produção: custos dos insumos (areia, metal, etc.), incluindo mão de obra,
taxas de administração.
Exceção à regra do preço mínimo pode ocorrer no caso de produção de peças para a 
indústria aeronáutica/areoespacial quando o fator segurança supera o aspecto custo.
FORNOS DE FUSÃO
 fornos elétricos: a arco (utilizados em aciarias e em fundições de grande porte), de 
indução (a canal e a cadinho) e de resistência elétrica.
 fornos a combustível: carvão/coque (cubilô); óleo combustível; GLP; gás natural...
FORNOS DE FUSÃO
FORNO DE INDUÇÃO A CANAL
 Possui um núcleo de aço magnético no qual é enrolada uma bobina.
 Aplica uma ddp para gerar uma corrente que induz um campo eletromagnético.
FORNO DE INDUÇÃO A CADINHO
FORNOS DE FUSÃO
Também chamado de forno de indução sem núcleo.
As correntes induzidas geram um movimento 
do banho que é positivo pois pode garantir 
uma homogeneização da massa líquida, mas 
que, se excessivo leva a um desgaste 
acentuado do refratário.
FORNO CUBILÔ
FORNOS DE FUSÃO
O cubilô é um forno de cuba, funcionando 
em contracorrente, onde o carvão/coque é 
o elemento combustível.
O ferro produzido no cubilô pode custar até 
a metade do obtido em forno elétrico;
Apresenta baixíssimo investimento inicial 
requerido para sua construção, pois é 
praticamente um forno artesanal.
Em contrapartida, é um forno altamente 
poluente, de difícil controle, principalmente
quando se deseja produzir ferro com baixo 
carbono e baixo enxofre.
• Diâmetro interno do forno: pode chegar a cerca de 1,80m.
• Altura: pode superar 15 metros.
• Capacidade de fusão: varia de 1 t/h até cerca de 50 t/h.
• Pode descarregar cerca de 5 t/hora de metal líquido.
FORNO CUBILÔ – Características 
FORNOS DE FUSÃO