419534_003 Fundição - Processos de Fundição

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ESQUEMA GERAL DE PREPARAÇÃO E PRODUÇÃO DA TECNOLOGIA DE 
FUNDIÇÃO
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
CIÊNCIA E SELEÇÃO DOS MATERIAS 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
ESQUEMA GERAL DE PREPARAÇÃO E PRODUÇÃO DA TECNOLOGIA DE 
FUNDIÇÃO
ESQUEMA GERAL DE PREPARAÇÃO E PRODUÇÃO DA TECNOLOGIA DE 
FUNDIÇÃO
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
 Operações:
1. Modelagem;
2. Moldagem;
3. Macharia (se necessário);
4. Fusão;
5. Vazamento;
6. Desmoldagem;
7. Acabamento (rebarbação e limpeza)
 Vantagens: 
 Obtenção da peça a partir do metal líquido, sem necessidade de processos 
secundários de conformação
 Obtenção de contornos e formas internas e externas das mais complexas, com 
um mínimo de operações subseqüentes de acabamento;
 Tamanho/Peso. Desde poucos gramas a peças com mais de 200 T. Dimensões 
praticamente ilimitadas;
 Boa adaptação a produção em série  indústria automobilística;
 Acabamento e tolerâncias dimensionais variadas, de acordo com o processo 
escolhido;
  0,2 a  6 mm
FUNDIÇÃO
AREIA VERDE
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Mais conhecido
Mais empregado
Economia e rapidez
Usado com a maioria dos metais (ferrosos e não-ferrosos)
Produção em série
Areia de moldagem: (mistura plástica):
areia (natural, semi-sintética, sintética)+Argila+Água
Não necessita de secagem
Variantes: 
Secagem ao ar
Secagem superficial (Álcool + água com aglomerantes)
Eliminação da umidade superficial e aumento da rigidez
Melhoria na erosão do molde pelo metal líquido e redução da geração de 
gases no interior do molde.
AREIA VERDE
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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AREIA VERDE
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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Exemplo de fundição de 
placa com macho.
AREIA VERDE
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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Moldagem mecânica
AREIA VERDE
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Vantagens e desvantagens da fundição utilizando areia verde 
AREIA VERDE
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Características da areia de fundição
Plasticidade e consistência;
moldabilidade;
dureza;
resistência;
refratariedade, etc.
Para determinação dessas características, procede-se a
ensaios de laboratório.
AREIA VERDE
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Os componentes de uma areia de fundição:
areia que é o 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; 
argila, que constitui o aglomerante usual nas areias de fundição sintéticas
(especialmente preparadas);
carvão moído, eventualmente, para melhorar o acabamento das peças
fundidas;
dextrina, aglomerante orgânico, para conferir maior resistência mecânica à 
areia quando secada (estufada);
farinha de milho gelatinizada (Mogul), que melhora a qualidade de 
trabalhabilidade da areia;
breu em pó, também como aglomerante, que confere, principalmente em 
areia seca, grande resistência mecânica;
serragem, eventualmente, para atenuar os efeitos da expansão.
AREIA VERDE
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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Confecção dos machos
 Para a confecção dos machos, as areias devem apresentar alta resistência
depois de estufadas (secas), alta dureza, alta permeabilidade e
inalterabilidade.
 Os seus componentes, além da areia natural e água, incluem vários tipos de
aglomerantes, entre os quais podem ser citados o silicato de sódio, cimento
portland, resinas, piche, melaços, farinha Mogul, óleos etc.
 Os machos são normalmente secados em estufa (estufados) entre 150º e
250º C.
AREIA SECA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
indicado para peças médias e grandes
ferrosos e não-ferrosos
melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de areia verde.
Mistura: Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes orgânicos
Secagem em estufas  150 a 300°C
Superfície do molde pode ser protegida com tintas refratárias (melhor 
acabamento)
Vantagens:
maior resistência à erosão do metal líquido;
maior estabilidade dimensional;
maior resistência à pressão estática do metal líquido;
maior resistência à penetração do metal.
Variações; Loam molding (moldagem em barro)  peças grandes (Chapelona);
Moldagem em chamote (areia)  peças grandes.
Barro: areia + argila  mistura bastante plástica;
Chamote: argila refratária silico-aluminosa calcinada + tijolo refratário moído 
(silico-aluminoso) + argila refratária plástica + areia. 
Pintura e aquecimento em temperaturas próximas a 500°C.
AREIA CIMENTO
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
peças grandes;
não precisa de calor para a secagem;
alta resistência a seco.
Mistura: Areia silicosa lavada + 10% cimento Portland + 5% Água
Ex.: moldes para lingoteiras de grande porte 
Desvantagens:
Custo elevado da mistura;
Não recuperável;
Baixa colapsibilidade  difícil desmoldagem.
PROCESSO CO2
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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Confecção do molde idêntica ao processo de areia verde. 
Tratamento com CO2 ao final do processo de moldagem
Precisão dimensional superior à da areia seca
Mistura: areia lavada + silicato de sódio (aglomerante)
Na2SiO3 + H2O + CO2  Na2CO3 + SiO2 + H2O
Endurecimento rápido (alta resistência), sem a necessidade de 
estufas
Desvantagens:
Custo do CO2
Areia não recondicionável (pode ser empregado apenas no 
faceamento da peça)
AREIA DE MACHO
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Precursor dos métodos modernos de fundição de precisão;
Peças complicadas para o método de areia comum;
Boa precisão dimensional;
Pintura com tintas especiais para macho.
Mistura: Areia + óleo de macho, óleo de linhaça (secativos) + 
elementos orgânicos + bentonita
Moldes: Confecção manual ou em máquinas, secos em 
estufas (150 a 250 °C)
SHELL MOLDING - MOLDAGEM EM CASCA
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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SHELL MOLDING - MOLDAGEM EM CASCA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
1. Elaboração de um modelo
permanente
2. Fixação do modelo a uma placa
metálica que é aquecida (150ºC a
300ºC) e revestida com
desmoldante (Silicone)
3. Fixação de uma caixa com areia
pré-revestida com resinaà placa-
modelo
4. Rotação da caixa e da placa
modelo e queda por gravidade da
areia sobre o modelo
5. Formação da meia moldação
6. Nova rotação da caixa e da
placa-modelo e remoção da areia
não polimerizada
7. Repetição para a outra meia
moldação
8. União das meias moldações e
vazamento do material
9. Extração das peças.
10. Acabamento final das peças
SHELL MOLDING - MOLDAGEM EM CASCA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Mistura: Areia + resina sintética polimeriz. a quente (termofixa) 3 a 10%
Estufa: 150 a 350°C
Acabamento excelente;
 Alta rigidez  boa precisão dimensional
Como a espessura da casca é pequena, pode ser empregada areia bem 
fina sem prejuízo na permeabilidade do molde.
Cascas de até 5 mm de espessura (mínima)  dependente do tamanho, 
peso, complexidade da peça e do metal utilizado.
Molde + machos  duas partes fechadas com grampos ou colados antes 
do vazamento.
Limitações: Peças não maiores que 15 – 20 Kg.
Utilização: motor de explosão refrigerado a ar, virabrequins, peças de 
responsabilidade (justificando o custo do processo).
As vantagens dos moldes estufados são, em linhas gerais, maior
resistência à pressão do metal líquido, maior estabilidade dimensional, maior
dureza, maior permeabilidade e melhor acabamento das peças fundidas.
SHELL MOLDING - MOLDAGEM EM CASCA
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
Vantagens 
Maior precisão, tolerâncias dimensionais mais apertadas, maior rigor 
de forma
 Menor rugosidade superficial
 Rapidez de fabrico
 Redução do volume de areias de moldação
 Capacidade de armazenamento das carapaças
 Moldações leves
 Processo mais econômico que os de areia para produção de séries de 
peças
Desvantagens 
Custo mais elevado das areias pré-revestidas
 Custo mais elevado das placas modelo
 Limitação do processo a peças pequenas e médias (resistência 
mecânica das carapaças)
 Areias não recicláveis economicamente
 Espessuras mínimas obtidas de 6mm
CERA PERDIDA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
VANTAGENS
 Flexibilidade de forma
 Tolerâncias dimensionais apertadas
 Grande produtividade
 Elevado rigor dimensional
 Bom acabamento superficial
 Baixo custo comparativamente com a maquinagem convencional
 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
 Processo moroso e exigente de obtenção dos modelos
CERA PERDIDA
CAPÍTULO 3 – PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
MODELOS DE PRECISÃO (CERA OU TERMOPLÁSTICO)
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
5. Destruição do modelo de cera por
fusão
6. Cozimento do material cerâmico da
moldação para conclusão do
processo de presa
7. Vazamento do metal fundido
8. Abatimento da moldação
9. Corte dos gitos, acabamento das
peças e controle dimensional
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MODELOS DE PRECISÃO (CERA OU TERMOPLÁSTICO)
CERA PERDIDA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
MODELOS DE PRECISÃO (CERA OU TERMOPLÁSTICO)
Revestimento c/ lama refratária: gesso, pó de sílica, pó de zircônia.
Endurecimento do revestimento
Fusão do modelo, gerando as cavidades do molde  queima do molde para 
eliminar umidade (600 a 1000 °C)
Emprego: Produção em série de pequenas peças (alguns gramas até alguns 
quilos);
Acabamentos melhores que os da fundição em casca
Peças complexas.
Desvantagens:
Custo do molde metálico para a confecção do modelo (de precisão)
Lama refratária é cara;
Mão de obra na montagem dos cachos, revestimento e secagem.
Relação peso das peças/peso do canal de alimentação é baixa.
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PROCESSO EM GESSO
CERA PERDIDA
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PROCESSO EM GESSO
antigo ( 4000 anos pelos chineses)
Utilizado na fundição de não-ferrosos, bom acabamento e precisão nas 
medidas
Desvantagens:
baixa permeabilidade do gesso.
Variantes: 
Processo Antioch: moldes em gesso levados a uma autoclave c/ vapor e 
temperaturas elevadas, a fim de provocar porosidade.
Gesso Esponjoso: porosidade conseguida c/ adição de detergentes, para reter 
ar durante a operação de mistura.
CERA PERDIDA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
PROFESSOR LUCIANO ANDRADE
MOLDAGEM PLENA
 Nesse processo são utilizados como modelos espuma de poliestireno. A
espuma de poliestireno pode ser facilmente cortada e podem ser obtidos com
facilidade modelos bastante complexos.
 A moldagem é conduzida do mesmo modo que no processo de fundição em
areia, mas o modelo não é retirado, pois durante o vazamento o poliestireno
vaporiza, sendo substituído pelo metal.
 Vantagens: ângulos de saída e cantos arredondados não são necessários;
pouca ou nenhuma quantidade de aglomerante misturada na areia; redução
drástica da quantidade de machos; mão-de-obra menos qualificada.
 Desvantagens: geração de gás que pode ocasionar alguns problemas
com o acabamento da superfície tornando-a, geralmente, mais grosseira do
que o obtido na moldagem normal.
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MOLDAGEM PLENA
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MOLDAGEM PLENA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO
Um dos exemplos mais conhecidos de utilização do processo corresponde à
fabricação de tubos de ferro fundido para linhas de suprimento de água.
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FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO
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FUNDIÇÃO CONTÍNUA
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FUNDIÇÃO CONTÍNUA
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FUNDIÇÃO CONTÍNUA
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FUNDIÇÃO CONTÍNUA
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO (COQUILHA)
 material do molde: aço, Fofo e bronze (raramente). Bom acabamento e tolerância dimensional.
 Vida útil: dependente do material a ser vazado e da 
temperatura de vazamento. Ex: 5.000 (Fofo) a 100.000 (Mg e 
ligas de Zn).
 Vazamento pode ser por :
 gravidade
 baixa pressão
 vácuo
 alta pressão (die casting)
 Vantagens do vazamento sob pressão (70 a 7.000 kgf/cm2)
 bom acabamento e precisão dimensional;
 paredes finas e formas complicadas;
 resfriamento rápido  melhores propriedades mecânicas da 
peça.
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
Os moldes, nesse caso, são chamados "lingoteiras".
Os tipos verticais são empregados geralmente para a fundição de lingotes
de aço.
Os tipos horizontais são mais utilizados para metais e ligas não-ferrosos.
A utilização dos moldes metálicos está restrita aos metais com temperatura
de fusão mais baixa do que o ferro e o aço. Esses metais são representados
pelas ligas com chumbo, zinco, alumínio, magnésio, certos bronzes e,
excepcionalmente, o ferro fundido.
Os moldes permanentes são feitos de aço ou ferro fundido ligado, resistente
ao calor e às repetidas mudanças de temperatura. Moldes feitos de bronze
podem ser usados para fundir estanho, chumbo e zinco.
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
Produtos típicos da fundição em moldes permanentes são:
bases de máquinas
blocos de cilindros de compressores
cabeçotes
bielas
pistões
cabeçotes de cilindros de motores de automóveis
coletores de admissão
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
Molde metálico permanente para vazamento de metal líquido
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
Molde misto
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO-FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
Os moldes metálicos são chamados de matrizes.
A matriz, feita de aço ferramenta tratado termicamente, é geralmente
construída em duas partes que são fechadas hermeticamente no momento
do vazamento do metal líquido.
Muitas matrizes são refrigeradas a água. Isso é importante para evitar
superaquecimento da matriz, aumentando sua vida útil e evitando defeitos
nas peças.
É automatizada e realizada em máquina de câmara quente e máquina de 
câmara fria.
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO-FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
Representação esquemática do processo de fundição sob pressão em 
câmara quente
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
A máquina de fundição sob pressão de câmara fria é utilizada, quando o
metal fundido ataca o sistema de bombeamento (cilindro e pistão).
Este processo é empregado principalmente para fundir ligas de alumínio,
magnésio e ligas de cobre.
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
 Vantagens do processo de fundição sob pressão:
 peças de ligas como as de alumínio, fundidas sob pressão, apresentam
maiores resistências do que as fundidas em areia;
 possibilidade de produção de peças com formas mais complexas;
 possibilidade de produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias
dimensionais mais estreitas;
 alta capacidade de produção; alta durabilidade das matrizes.
 Desvantagens do processo de fundição sob pressão:
 limitações no emprego do processo: ele é usado para ligas não-ferrosas, 
com poucas exceções;
 limitação no peso das peças (raramente superiores a 5 kg.); 
 retenção de ar no interior das matrizes, originando peças incompletas e 
porosidade na peça fundida;
 alto custo do equipamento e dos acessórios, o que limita seu emprego a 
grandes volumes de produção.
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PROCESSOS CONTÍNUOS DE PRODUÇÃO 
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MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO - MOLDE PERMANENTE
 Inspeção visual para detectar defeitos visíveis, resultantes das operações
de moldagem, confecção e colocação dos machos, de vazamento e
limpeza;
 Inspeção dimensional a qual é realizada geralmente em pequenos lotes
produzidos antes que toda a série de peças seja fundida;
 Inspeção metalúrgica que inclui análise química; exame metalográfico,
para observação da microestrutura do material; ensaios mecânicos, para
determinação de suas propriedades mecânicas, ensaios não-destrutivos,
para verificar se os fundidos são totalmente sãos.
O controle de qualidade compreende as seguintes etapas:
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FORNOS USADOS NA FUNDIÇÃO
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FORNOS USADOS NA FUNDIÇÃO
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FORNOS USADOS NA FUNDIÇÃO
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FORNOS USADOS NA FUNDIÇÃO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1) CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica: volume 2 : Processos de 
Fabricação e Tratamento. 2. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1986. 315p. 
Consta no acervo da PUC Minas.
2) CAMPOS FILHO, Mauricio Prates de; DAVIES, Graeme John. 
Solidificação e Fundição de Metais e Suas Ligas. Rio de Janeiro: 
Livros Técnicos e Científicos; São Paulo: USP, c1978. 246p. Consta no 
acervo da PUC Minas.
3) OHNO, Atsumi. Solidificação dos Metais. São Paulo: Livraria Ciência e 
Tecnologia, 1988. 185p.
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