Aula 1_Introdução aos processos de fundição

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Campus Ponta Grossa
Aula nº 1 – Introdução à 
fundição
Professor: Dr. Denilson José Marcolino de Aguiar
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Meio ambiente  Podem haver resíduos poluentes. O
desafio é minimizar a quantidade de resíduos, e ainda,
fazer com que eles se tornem insumos na produção.
Resíduos  Segundo a NBR 10004 da ABNT, podem ser
perigosos (classe I), não inertes (classe II A) e inertes
(classe II B).
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Areias de fundição Podem ser classificadas nas
classes I e II, dependendo do processo. PROBLEMA
AMBIENTAL.
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Emissões gasosas Podem ser fonte de poluição a
emissão de CO2 , SO2 , e outras fumaças voláteis
inerentes do processo.
Exemplos de materiais particulados  fornos de fusão,
cadinhos e panelas ( óxido de ferro) ; Jatos de areia
para acabamento (sílica).
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Uso de filtros de gases e partículas;
“Lavagem” dos gases e posterior tratamento da água;
Reutilização das areias de fundição;
Aterros que atendam a legislação ambiental em vigor.
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Condições ergonômicas 
Carregamento de peso,
Equipamentos de proteção individual e coletiva,
Iluminação adequada do ambiente de trabalho,
PRINCIPALMENTE: atenção e bom senso!! Ambiente
com excessivo calor, os riscos são eminentes!!!
ASPECTOS AMBIENTAIS, SEGURANÇA E RISCOS
Silicose  doença dos pulmões causada por inalação
de sílica livre cristalizada, causando nódulos
observados por radiologia.  pode causar dificuldade
respiratória grave.
Ambientes de fundição  areia que contém sílica!!!
O que é FUNDIÇÃO?
Processamento de materiais metálicos  fusão  metal
líquido.
Metal líquido  Altas temperaturas  forno adequado 
preenchimento de um molde.
Molde formato da peça  resfriamento e solidificação
 desmoldagem.
DEFINIÇÃO DE FUNDIÇÃO
É um tipo de processamento de materiais metálicos que
envolve a fusão do metal. Posteriormente, o metal
líquido é vertido preenchendo os espaços vazios de
molde que contém as formas e dimensões da peça
desejada. Este metal é resfria, solidificando-se e então a
peça é desmoldada.
FUNDIÇÃO
Obtenção de peças com formas complexas (é o
processo de conformação dos metais que permite a
maior liberdade de formas).
FUNDIÇÃO
Peças  acabadas ou semi-acabadas. As peças
desmoldadas podem estar prontas ou necessitando de
algum ajuste dimensional (usinagem).
PRINCIPAIS SETORES DE UMA PLANTA DE FUNDIÇÃO
Projeto da peça
Fabricação dos 
Modelos e machos
Fabricação 
de moldes
Fechamento/
vazamento/
resfriamento
Matérias-primas
Fornos de fusão
Desmoldagem
Limpeza
Operações 
complementares
Expedição
CLASSIFICAÇÃO DOS MOLDES
Moldes permanentes  podem ser usados inúmeras
vezes sem alteração significativa da forma e
características (moldes metálicos).
Moldes não permanentes (perdidos) usados para
confecção de uma única peça. São quebrados para a
extração da peça produzida (moldes de areia).
Moldes mistos parte externa da peça em molde
metálico e parte interna por macho de areia.
CONCEITOS DE MOLDE, MODELO E MACHO
Moldes Conjunto montado em caixas de moldagem.
(caixas são suportes para areia do processo).
Modelos Formas geométricas que dão origem às
superfícies das cavidades do molde.
Machos Peças responsáveis pela reprodução das
partes ocas da peça a ser moldada.
CONCEITOS DE MOLDE, MODELO E MACHO
Alimentadores Canais por onde o metal líquido é
vertido para o molde.
Ataque Canais por onde o metal líquido entra nas
cavidades do molde.
Massalotes Canais que mantém a alimentação de
metal líquido no molde, compensando as contrações de
solidificação.
VÁLVULA DE RETENÇÃO FUNDIDA
PROCESSO NORMAL PARA FUNDIÇÃO (MOLDES DE 
AREIA)
Projeto da peça
Fabricação do 
modelo
Fabricação 
de machos
Moldagem
Extração 
do modelo
Colocação 
de machos
Fechamento/
vazamento/
resfriamento
Desmoldagem
MODELOS NA MOLDAGEM DE AREIA
Modelos soltos
MODELOS NA MOLDAGEM DE AREIA
Modelos emplacados
ALGUNS TIPOS DE AREIA DE FUNDIÇÃO
Dá-se o nome de areia de fundição à mistura de areia
(sílica) + aglomerante.
Areia natural  Encontrada na natureza. Mistura de
sílica e argila.
Areia sintética  Mistura de sílica e aglomerante
mineral, geralmente a bentonita. Bentonita  mineral
com composição similar à argila (segundo JORGE
TORRE) .
PROPRIEDADES DESEJÁVEIS DA AREIA DE FUNDIÇÃO
Refratariedade  pt de fusão + alto que o metal;
Permeabilidade  expulsão dos gases;
Plasticidade  facilidade de ser moldada;
Resistência ao desmoronamento  enchimento;
Desmoldabilidade  quebrável depois de solidificar.
ENCHIMENTO E ALIMENTAÇÃO NA MOLDAGEM
Metal líquido  entra no molde por canais de
enchimento  preenchimento das cavidades.
Massalotes  pontos estratégicos da peça (nº e
posição)  compensar a contração do último líquido a
solidificar.
Alimentadores  tempo de solidificação maior que o da
peça  menor volume possível.
LASTRO DAS CAIXAS
Metal fundido  pressão hidrostática  levantar parte
superior do molde.
Solução colocar contra peso  em caso de peças
muito grandes, prender com parafusos ou pinos com
chaveta.
PROCESSOS DE MOLDAGEM E 
MACHARIA
PROCESSOS DE MOLDAGEM E MACHARIA MAIS 
COMUNS
1) Areia a verde;
2) Processo Silicato de Sódio/CO2;
3) Cold box
4) Shell moulding;
5) Cera perdida.
Não permanentes
6) Lingotamento contínuo Permanentes
MOLDAGEM COM AREIA VERDE
Composição  Silicatos + argilas + umidade + aditivos
Quanto mais argila, mais resistentes, porém queda na
permeabilidade.
Podem ser reutilizadas  perda das propriedades com o
uso  correção da composição .
MOLDAGEM COM AREIA VERDE
Silicatos (areia) refratariedade.
Argila + umidade ação aglomerante  “liga” os grãos
de areia.
Aditivos  reduzem contato do metal líquido com a
superfície do molde, melhoram a plasticidade da
composição, ajudam na estabilidade dimensional.
MÉTODOS DE COMPACTAÇÃO DA AREIA
Manual  Vantagens: facilidade em peças de grande
porte
Desvantagens: heterogeneidades, baixa precisão
dimensional.
Mecanizados  peças de pequeno e médio porte, boa
precisão dimensional, produção em série, porém
desvantajoso para peças muito grandes.
MÁQUINAS DE COMPACTAÇÃO DA AREIA
Vibração;
Vibração + Compressão;
 Compressão.
SHELL MOULDING (MOLDAGEM COM CASCA)
Vantagens  Precisão dimensional, rapidez, bom
acabamento superficial, moldes leves e fáceis de
armazenar, econômico para produção em série.
Desvantagens  alto custo da composição
(areia+resina), peças de pequeno porte (até 15 kg),
areias não recicláveis.
MOLDAGEM COM CERA PERDIDA
Matriz metálica  cavidade com forma e dimensões da
peça  obtenção do modelo com cera.
Molde  lama refratária que endurece com ar 
obtenção do modelo com cera  modelo é mergulhado
no molde.
Molde pronto (casca)  aquecimento  derrete a cera
 metal fundido  solidificação  quebra o molde.
MOLDAGEM COM CERA PERDIDA
Vantagens  produção em quantidade de peças com
geometria complexa de detalhes precisos, necessidade
de pouco ou nenhum acabamento.
Desvantagens  alto custo e demora na confecção dos
moldes, limitação do tamanho das peças (até 5 kg).
MOLDAGEM COM SILICATO DE SÓDIO / CO2
MOLDAGEM COM SILICATO DE SÓDIO / CO2
Vantagens  rapidez, produtividade, resistência, elimina
necessidade de suporte para machos, relativamente
baixo custo de operação.
Desvantagens  necessário areia muito seca (matéria-
prima cara), resíduos de sódio reduzem a refratariedade
da areia.
MODELO EM ESPUMA DE ISOPOR (LOAST-FOAM)
Processo  Também conhecido por fundição com
molde cheio.
 Utiliza como modelo um corpo de poliestireno
expandido (isopor) que funciona como “molde cheio”;
 Este modelo é revestido com material refratário
 O mesmo é posicionado numa caixa com areia
 O metallíquido é vazado sobre o corpo de isopor
degradando-o formando assim a cavidade do molde
durante o vazamento.
 A cavidade do molde mantém-se integra pois não há
efetivamente cavidade até o momento do vazamento.
Canal de 
alimentação
Espuma de 
isopor Jateamento
com material 
refratário
Areia ao 
redor do 
modelo
Caixa de 
moldagem
Vazamento do metal
líquido
Vantagens 
Espuma flexível (fácil de manipular)
Exatidão dimensional;
Geometrias complexas sem necessidade de macho;
Eliminação da linha divisória;
Custo mais baixo que o molde em cera perdida
Possibilidade de fazer peças enormes
MODELO EM ESPUMA DE ISOPOR (LOAST-FOAM)
desvantagens 
Problemas com cantos vivos;
Baixo qualidade de acabamento superficial (isopor é
muito rugoso, tornando a superfície da peça muito
rugosa);
Ligas com baixo ponto de fusão aprisionam os gases
formados;
Não pode ser usado areia verde (custo da areia começa
a se elevar).
MODELO EM ESPUMA DE ISOPOR (LOAST-FOAM)
Referências complementares:
FERREIRA, J. M. G. C. Tecnologia da Fundição. Editora Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa,
1999.
TORRE, J. Manual prático de fundição e elementos de prevenção da corrosão (Traduzido para
o Português). Editora Hemus, São Paulo, 2004.
BEELEY, P. Foundry Technology. Editora Butterworth Heinemann (2ª ed.), Oxford, 2001.
REFERÊNCIAS
BALDAM, R.L.; VIEIRA, E.A. Fundição: Processos e tecnologias
correlatas. Editora Érica, São Paulo, 2013.
Capítulos:
1 (inteiro) ;
2 (itens até 2.2);
12 (inteiro).
LISTA DE EXERCÍCIOS
LISTA DE EXERCÍCIOS DA AULA Nº 1 (INTRODUÇÃO À FUNDIÇÃO)
1) Conceitue fundição.
Defina os conceitos de molde, modelo e macho nos processos de fundição.
2) Explique como funciona o processo de moldagem com areia verde.
3) Explique como funciona o processo de moldagem utilizando CO2 (processo 
anidro).
4)Explique como funciona o processo Shell moulding.
5) Explique como funciona o processo de moldagem em cera perdida.