trabalho soldagem

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Instituto Politécnico de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLDAGEM E FUNDIÇÃO – ESTUDO BIBLIOGRÁFICO 
FUNDIÇÃO / POR PRESSÃO, POR GRAVIDADE EM COQUILHA EM MOLDE 
PERMANENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Contagem 
2015 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLDAGEM E FUNDIÇÃO – ESTUDO BIBLIOGRÁFICO 
FUNDIÇÃO / POR PRESSÃO, POR GRAVIDADE EM COQUILHA EM MOLDE 
PERMANENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estudo bibliográfico apresentado ao Curso de 
Engenharia Mecânica da Pontifícia 
Universidade Católica de Minas Gerais na 
disciplina de Soldagem e Fundição lecionada 
pelo professor Leonel Dimas de Abreu. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Contagem 
2015 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho apresenta 
 
Palavras-chave: 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
7 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
1. Fundição sob pressão 
Essa técnica, como no processo de fundição em moldes permanentes por 
gravidade, utiliza moldes metálicos preaquecidos, também chamados matrizes. 
Neste caso, porém, a alimentação do metal fundido é feita sob pressão. A pressão 
sobre o metal líquido assegura bom preenchimento do molde com o metal, que 
perde com rapidez sua fluidez na cavidade do molde de aço. Reproduz, assim, 
seções bastante finas e assegura a diminuição da porosidade nas seções maciças 
da peça. 
 
O processo 
 
A fundição sob pressão é sempre feita por máquinas apropriadas, que fecham e 
travam as matrizes, injetam o metal sob pressão para dentro dos moldes, enquanto 
o ar que estava em seu interior é expulso por meio de ventilações especialmente 
projetadas para esse fim. Com a pressão ainda aplicada, espera-se o metal 
solidificar. Depois disso a pressão cessa, as matrizes se abrem e o fundido é ejetado 
através de pinos extratores. As matrizes, enquanto estão abertas, são limpas e 
lubrificadas para a próxima operação. Máquinas para obtenção de peças por 
fundição sob pressão Máquina de ação por êmbolo com câmara de compressão 
quente Esse tipo de máquina (figura XXX) é empregado para obter peças de ligas 
metá- licas com temperatura de fusão de até cerca de 450 °C (chumbo, estanho, 
zinco). 
 
 
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Figura XXX Máquina para fundição sob pressão 
 
 
No recipiente de ferro fundido despeja-se o metal líquido, cuja temperatura é 
mantida constante por meio de aquecimento do banho. Através do orifício existente 
no cilindro, o metal líquido enche a cavidade do cilindro e do canal de alimentação. 
Ligando a máquina, as duas metades da matriz fecham-se, e a boquilha 1 deve ser 
apertada contra a embocadura do canal de passagem do molde. Com a descida do 
êmbolo do cilindro pneumático, o metal é pressionado para dentro do molde. 
Quando a peça se solidifica, o êmbolo levanta-se e o metal líquido desce novamente 
para seu nível original. A última operação da máquina é a abertura das matrizes e a 
ejeção da peça. O rendimento dessas máquinas é de até 1000 peças por hora, 
quando inteiramente automáticas. A pressão sobre o metal varia de 6 a 100 atm. A 
desvantagem desse tipo de máquina é que suas peças estão em parte mergulhadas 
no metal fundido, o que limita os metais que podem ser fundidos, uma vez que 
temperaturas acima de 500 °C favorecem a formação de películas de óxido nas 
paredes do cilindro, impedindo o livre movimento e causando grande desgaste do 
cilindro e do êmbolo. Máquina de compressão com câmara móvel, a quente São 
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usadas para peças de ligas metálicas com temperatura de fusão inferior a 650 °C. 
No recipiente de ferro fundido existe a câmara móvel de compressão, de forma 
encurvada, semelhante a um “pescoço de cisne”. O rendimento dessa máquina varia 
de 50 a 500 peças por hora. A pressão de trabalho está entre 10 e 80 atm. Máquinas 
de ação por êmbolo com câmara fria Utilizadas para ligas de alta temperatura de 
fusão, tais como as de cobre, ou ligas que desgastam o ferro, como as de alumínio 
(figuras XXX E XXX). 
 
Figura XXX Máquina de fundição sob pressão de câmara fria 
 
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Figura XXX Máquina de fundição sob pressão de câmara fria 
 
O metal fundido é introduzido na máquina por meio de uma colher dosadora. Na 
câmara de pressão, com a ajuda do êmbolo da prensa hidráulica, o metal em estado 
pastoso é injetado no molde. Após a solidificação, o êmbolo inferior move-se para 
cima cortando o excesso de metal, que é extraído da câmara. Depois, o molde abre-
se, e a peça moldada é ejetada. A pressão nesse tipo de máquina varia de 200 a 2 
000 atm, e seu rendimento é de até 500 peças por hora. 
 
A principal diferença entre os dois conceitos está na posição do cilindro de injeção 
que no processo em câmara quente fica na vertical e está conectado ao forno, 
permitindo a injeção direta do metal no interior do molde, já no processo de câmara 
fria o cilindro de injeção fica na posição horizontal e o metal é dosado na bucha de 
injeção para ser injetado. As demais características são bastante similares e são 
descritas a seguir. 
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Aplicações e vantagens do processo 
Com esse processo são produzidas pequenas peças destinadas à indústria de 
eletrodomésticos, de automóveis, eletrônica, de aviões etc., a partir de ligas de 
chumbo, alumínio, estanho, magnésio, cobre e, principalmente, zinco (zamak), por 
seu baixo custo, baixo ponto de fusão e boas propriedades mecânicas. A peça 
extraída do molde não exige elaboração mecânica adicional, e podem ser obtidos 
orifícios finos e roscas de precisão, por causa do excelente acabamento conseguido 
e da precisão do processo, que varia de 0,1 a 0,01 mm. A estrutura do metal das 
peças moldadas, como consequência do rápido resfriamento no molde metálico, é 
de grão fino com elevadas propriedades mecânicas. É possível também obter 
paredes bastante finas, de até 1 mm de espessura. O peso do fundido é limitado, em 
geral não passa de 5 kgf. Esse processo é adequado para a produção de grande 
quantidade de peças; de outra maneira, torna-se antieconômico por causa do preço 
do ferramental e da maquinaria necessários. 
 
Os metais e ligas que são fundidos sob pressão são alumínio, magnésio 
cobre, chumbo e zinco. As ligas de zinco, são populares porque elas têm boa 
resistência à tração e boa ductilidade e grande resistência ao impacto a temperatura 
normais. Como desvantagens, elas têm baixa resistência a fluência, tornam-se cada 
vez mais frágeis a temperaturas muito baixas, e são bastante corroídas em alguns 
ambientes. As ligas de zinco fundem bem em seções mais finas, com contornos 
agudos, a dimensões mais rigorosas e custo mais baixo de matriz e mais 
rapidamente, que outras ligas comerciais para fundição sob pressão. Elas podem 
ser revestidas com facilidade para proteção, assim como para decoração. Uma 
comparação de diversos metais para fundição sobre pressão é feita na tabela XX. 
 
Tabela xxx. Propriedades típicas de metais fundidos sob pressão 
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Liga de 
Zinco (1) 
40.000 a 
45.000 
- 3 a 5 20 75 a 85 0,26 
Liga de 
alumínio 
30.000 a 
40.000 
14.000 a 
24.000 
2 a 6 2 a 10 60 a 80 0,098 
Liga de 
magnésio 
30.000 a 
33.000 
21.000 1 a 3 1 a 2 60 a 65 0,063 
Latão (2) 
45.000 a 
60.000 
25.000 a 
30.000 
10 a 15 15 120 a 130 0,30 
As resistências indicadas são apenas para corpos de prova padrão e não 
necessariamente para seções de peças fundidas sob pressão. 
(1) As propriedades da liga de zinco são brutas de fusão.Alguma diminuição na 
resistência a tração e no limite de escoamento podem ser esperadas, após o 
envelhecimento prolongado em depósitos, com leve aumento no 
alongamento. A resistência ao choque diminui acentuadamente a 
temperaturas baixas. 
(2) Alguns latões especiais podem ter existência a tração até 90.000 libras por 
polegada quadrada, limite de escoamento de 60.000 libras por polegada 
quadrada e alongamento de 8%. 
 
O alumínio oferece leveza, as peças podem ser utilizadas em uma faixa extensa de 
temperaturas de operação, e apresentam boa resistência à corrosão em peças 
fundidas sob pressão. Elas são particularmente recomendadas para contato com 
alimentos e frutas ácidas. 
As ligas de magnésio são especialmente leves e bastante resistentes à corrosão, 
mas são bastante atacadas por clima tropical úmido e água salgada. 
Os latões têm a maior resistência à tração mas não são comumente fundidos sob 
pressão, porque o seu ponto de fusão alto danifica as matrizes. Em vista disso, o 
custo de peças de latão fundidas sob pressão é relativamente alto, e elas são 
usadas apenas quando peças fundidas sob pressão de outros metais não são 
adequadamente e quando pode-se economizar o suficiente em custo de produção e 
de usinagem sobre peças fundidas em moldes de gesso ou de areia para pagar o 
custo das matrizes. 
A indústria automobilística utiliza uma alta porcentagem de peças fundidas sob 
pressão. Um automóvel médio pode ter de 50 a 150 libras de peças fundidas sob 
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pressão. Peças típicas são encontradas nos cabeçotes de motor, velocímetro, motor 
do limpador de para brisas, buzinas e decorações. 
A indústria aeronáutica também utiliza muitas peças fundidas sob pressão, a maioria 
de alumínio e de magnésio, para leveza. 
Outras peças fundidas sob preção são encontradas em conjuntos manuais de 
telefones, máquinas domesticas, máquinas para escritório, peças para banheiro, 
motores de popa, relógios, joalheria, polias, etc. 
 
 
Figura XXX. Exemplo de bloco de motor para automóveis fundidos sob pressão 
 
Acabamentos de peças fundidas sob pressão 
O metal líquido, forçado em uma da cavidade de matriz, sob alta pressão, introduz-
se nas juntas das divisões, em volta dos pinos ejetores, nos ladrões e em quaisquer 
fendas. As folgas nas matrizes são mantidas tão pequenas quanto possível, e o 
metal nas fendas solidifica em extrusões finas e frágeis chamadas rebarbas. A 
rebarba, assim como canais de descida, de distribuição. Etc., devem ser removidos 
a fim de acabar a peça. Na produção em grande escala de uma peça de forma 
adequada, a rebarba pode ser removida imediatamente em uma matriz aparadora, 
em uma prensa. Para pequenas sérias de produção, o excesso de metal pode ser 
quebrado a mão e as arestas limpas por limagem, polimento, etc. 
As dimensões podem ser mantidas com precisão suficiente por fundição sob 
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pressão para a maioria das aplicações, e apenas um mínimo de usinagem é 
usualmente necessário. Algumas superfícies, como filete de rosca em furos 
pequenos, podem ser obtidas mais facilmente usinado do que por fundição. A 
usinagem de peças fundidas sob pressão não é diferente da usinagem de outros 
objetos dos mesmos materiais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Fundição em moldes permanentes por gravidade (fundição em coquilha) 
Nesse processo, o molde metálico também é enchido apenas pela ação da 
gravidade. Em geral, a matriz (molde) é aberta e fechada manualmente, entretanto é 
possível ser mecanizada. Os machos usados podem ser metálicos ou de areia caso 
em que, por sua complexidade, seria difícil retirá-los da peça pronta. A figura 1.24 
ilustra um exemplo de fundição por gravidade. 
 
Figura XXX Fundição em molde permanente por gravidade. 
 
O processo 
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Os moldes são em geral feitos de ferro fundido ou aço ou, ainda, de bronze, quando 
se quer fundir chumbo, estanho ou zinco. O tempo de serviço de um molde varia 
entre 3 mil a 10 mil peças para fundição de ferro, e pode chegar até a 100 mil peças 
para fundição de metais “moles”. Para a fundição em coquilha, o molde deve ser 
aquecido previamente até cerca de 150 °C, quando então é aplicado um 
revestimento interno. Esse revestimento, além de facilitar a posterior desmoldagem 
e melhorar o acabamento, poderá controlar o resfriamento da peça. Assim, existem 
revestimentos isolantes (à base de argila) que impedem o rápido resfriamento da 
peça. Consegue-se com isso fundir produtos de paredes muito finas, além de 
diminuir os riscos de contração no interior do molde metálico, que, por ser 
indeformável, aumenta o risco de trincas na peça. Existem também os revestimentos 
condutores à base de grafite, utilizados para o recobrimento das partes da coquilha 
que correspondem às paredes mais grossas da peça que convém resfriar com 
rapidez. Após essa aplicação, eleva-se a temperatura da matriz até cerca de 350 °C, 
quando então está preparada para receber o metal líquido 
 
Aplicações e vantagens 
Hoje, a fundição em coquilha é amplamente usada para metais não ferrosos 
(chumbo, zinco, alumínio, magnésio, estanho e suas ligas) e, em menor intensidade, 
para ferro fundido. O tamanho das peças em geral não ultrapassa 25 kgf, podendo 
atingir até cerca de 200 kgf. As peças obtidas nos moldes metálicos têm uma 
estrutura de grão fino e propriedades mecânicas elevadas, mas, por causa do 
resfriamento rápido, surgem tensões em suas camadas superficiais. Torna-se 
necessário, na maioria das vezes, submetê-las a um tratamento térmico de 
recozimento. O acabamento obtido é perfeito, com precisão da ordem de 0,1 mm. As 
figuras 1.25 e 1.26 mostram outros exemplos de fundição que empregam moldes 
permanentes. 
 
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Figura XXX. Exemplos de coquilhas para fundição por gravidade: indicação para 
fundição de um êmbolo de alumínio em uma coquilha mista. 
 
Figura XXX.. Exemplos de coquilhas para fundição por gravidade: na parte superior, 
a peça pronta (base de um medidor de lubrificante). Na parte inferior, uma das 
laterais da coquilha. Com os machos a, b, c, obtêmse os orifícios A, B, C 
 
 
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CONCLUSÕES 
 O processo de fundição por gravidade, em areia, é o mais generalizado, pois 
peças de todas as dimensões e formas - exceto as mais complexas - e 
praticamente de qualquer metal podem ser fundidas em areia. 
 A fundição em moldes metálicos produz uma contração muito rápida que, em 
algumas ligas de menor resistência mecânica, pode resultar em fissuras. Por 
outro lado, certas ligas apresentam temperaturas de fusão que podem 
danificar os moldes metálicos. 
 Entretanto, a fundição em moldes metálicos dá origem a peças com melhor 
acabamento superficial, dentro de tolerâncias dimensionais mais estreitas, 
com secções mais finas e exigem menos usinagem que as fundidas em areia. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
DOYLE, Lawrence E. et al. Processo de Fabricação e materiais para 
engenheiros. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1962. 
 
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ARRIOS, Daniel Benítez; PIVETTA, Luís Antonio; YOSHIKAWA, Nélson 
Kodi. Mecânica: Métodos e processos industriais. 5. ed. São Paulo: Fundação 
Padre Anchieta, 2011.