Resumo Metálicos - Metalurgia extrativa, Produção de Alumínio, Fundição, Soldagem e Corte

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Resumo Metálicos
METALURGIA EXTRATIVA
PRODUÇÃO DO AÇO
Metalurgia extrativa: estuda o processo de extração de metais dos minérios e seu refino: 
Diferença entre minério e mineral: A diferença conceitual está na facilidade de extrair o metal e explorar o recurso economicamente. Por exemplo: É possível tirar alumínio tanto da bauxita quando da argila, entretanto é economicamente viável apenas a extração da bauxita. Portanto a bauxita é um minério e a argila um mineral. 
Os metais podem ser extraídos de: 
· Óxidos: Por exemplo Hematita (FE2O2) 
· Sulfetos: Por exemplo Calcocita (CU2S)
· Minérios “nativos” ou “nobres”: São encontrados livremente na natureza associados a rochas e materiais aluviais como argila, areia. (Ag, Au, Pt, Cu, etc) – Os pedaços de metais puros geralmente são chamados de pepita. 
 
Siderurgia = Metalurgia de metais ferrosos – ferro fundido – fabricação de aço 
Metalurgia de Metais não- ferrosos – Metalurgia de todos os outros metais. 
Etapas e processos em metalurgia extrativa
O método de extração do metal depende da natureza do minério, entretanto 3 principais operações são comuns a quase todos os metais: 
· Preparação e concentração do minério: Extração- quebra - classificação
· Redução do minério: Extração do metal (de fato) – “coração da metalurgia”
· Purificação ou refino do metal
Dento de cada um destes processo existem vários outros que podem ser realizados, a depender do metal. 
 
PREPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO DO MINÉRIO:
COMINUIÇÃO:
Primeira fase de fragmentação do minério. A cominuição pode incluir a Britagem, a Trituração, a Moagem e a Pulverização. Para cada uma dessas operações são obtidos fragmentos menores. 
Quanto menor o tamanho desejado do fragmento de minério, mais energia é consumida. 
CLASSIFICAÇÃO:
Para separar os fragmentos pela diferença de tamanho é realizado o PENEIRAMENTO. Para diferenciar as peneiras por tamanho é utilizada uma propriedade chamada Mesh, que corresponde ao número de aberturas da peneira por polegada quadrada. Quando maior o valor de Mesh, menor o tamanho das aberturas e mais fino o pó que irá passar por elas.
A classificação também pode ser feita por tanques de SEDIMENTAÇÃO. Os fragmentos são colocados em um tanque com água e afundam com velocidades diferentes. 
CONCENTRAÇÃO
Processo de remoção de impurezas (pedras, areia, material orgânico, etc). 
As impurezas são chamadas de ganga. 
A concentração pode ser feita através de métodos físicos ou químicos
Separação gravitacional – os fragmentos junto com as impurezas são jogados em tanques com água e separados pela diferença de densidade. 
Elestrotática - o minério é concentrado a partir da diferença de condutibilidade entre o metal e a impureza. Neste caso, o minério tem maior condutibilidade, então recebe carga do eletrodo e descarrega mais rapidamente do segundo cilindro, já a impureza, por ter menor condutibilidade fica mais tempo presa ao cilindro. 
Flotação – Um agente formador de espuma (óleo de pinho) é adicionado em um tanque junto com água e os fragmentos do minério. Uma pá giratória adiciona ar nos tanques, causando a formação de bolhas. O óleo se adere as partículas do minério, deixando a superfície do minério com caráter hidrofóbico. As bolhas então se aderem a superfície dos fragmentos levando o minério para a superfície do tanque. 
Depois os fragmentos de minério coletados são lavados. 
Calcinação - aquecimento do minério abaixo da temp. de fusão na ausência de
ar. Retira matéria orgânica, água e dióxido de carbono de óxidos hidratados e
carbonetos.
Ustulação (Roasting) - aquecimento do minério sozinho ou com outras substâncias abaixo da temp. de fusão na presença de ar. Ocorre mudança significativa na composição química através de oxidação, cloração, sulfatação, etc. Exemplo: remoção de enxofre. A única diferença em relação a Calcinação, é a presente de ar. 
REDUÇÃO DO MINÉRIO
Entre os vários tipos de métodos empregados, destacam-se: 
a) processo de fusão redutora (smelting),
b) o processo de auto redução, 
c) redução eletrolítica, 
d) hidrometalurgia 
e) formação de amálgama.
FUSÃO REDUTORA (SMELTING)
O minério é colocado em contato com o agente redutor (C, H2 , CO,) e é aquecido em altas temperaturas. (Ex: 1° fase de produção de aço). Usado para metais mais eletropositivos como 
Pb, Zn, Fe e Sn.
AUTO REDUÇÃO
Geralmente usado para metais menos eletropositivos como Hg, Pb, Cu, etc. O metal é aquecido na presença de ar, com o intuito de converter parte do minério em óxido ou sulfeto, que então reagem com o restante do minério de sulfeto para formar o metal + dióxido de enxofre. 
Nenhum agente redutor externo é usado no processo.
 
REDUÇÃO ELETROLÍTICA
Nesse caso é usado o processo de eletrólise 
Neste caso a solução é de óxido de alumínio. O cátion Al 3+ recebe elétrons e reduz. O alumínio formado precipita no fundo e é retirado. O ânion oxigênio doa elétrons, formando – se oxigênio que reage com o carbono do eletrodo, formando gás carbônico. É utilizado para metais altamente eletropositivos como Na, K, Mg, Ca, Al, etc..
HIDROMETALURGIA
Primeiro o minério é dissolvido e depois precipitado 
PURIFICAÇÃO OU REFINO
Os processos mais usados são: 
· Liquefação: baseado na diferença de temperatura de fusão entre metal e impurezas.
Usado para Bi, Sn, Pb, Hg, etc.
· Destilação: Baseado na diferença de temperaturas de vaporização. Usados para metais que evaporam facilmente. Exemplo: Zn, Cd, Hg, etc.
· Processo de oxidação pirometalúrgico: processo usado quando as impurezas tem uma
maior afinidade por oxigênio que o metal. Usado para Fe, Cu, Ag, etc. 
Quando as impurezas entram em contato com o oxigênio são formados óxidos, que ficam boiando na superfície do metal fundido. Os óxidos são então retirados vertendo o contender. 
· Refino a partir da eletrólise – procedimento tradicional de eletrólise 
Como escolher do melhor método usado para extrair o metal? 
A decisão depende de: 
· pureza requerida
· requerimento de energia
· custo do agente redutor
· posição do metal na ordem de reatividade 
Alguns termos importantes: 
METALURGIA EXTRATIVA DO FE: PRODUÇÃO DE AÇO NO MUNDO
PREPARAÇÃO DA CARGA: 
· Pelotas 5-18 mm: mistura de pó de minério de ferro com aditivos, seguido por endurecimento a frio ou a quente
· Sinter 5-50 mm: o pó de minério de ferro é misturado com fundentes (como calcário e areia), finos de coque (carvão) e aditivos. Depois a mistura é colocada em um forno para que ocorra a sinterização do óxido de ferro. Com isso serão formados blocos porosos (sínter) que por fim são resfriados. 
Observação: O coque é o resultado do aquecimento do carvão na ausência de ar até cerca de 1100°C. Nesse processo ocorre a decomposição química do carvão e a liberação de produtos voláteis (benzol, alcatrão, vapores condensáveis, etc.) Esse processo ocorre em fornos chamados coquerias. 
· Granulado 6-40 mm
Geralmente o Sinter e as Pelotas são formadas pelo pó de minério de ferro gerado durante a granulação. 
A formação de pelotas e sínter é uma tecnologia criada para aproveitar os minérios muito finos e evitar resíduos. 
Função do Coque na produção de aço: 
· Agente redutor – reduz o minério de ferro 
· Fornece calor para que as transformações químicas do processo ocorram 
· Pelo fato de o sínter ser poroso, ele permite que os gases atravessem a carga no alto forno, garantindo que as reações aconteçam
· Carburar o ferro gusa (enriquecer o ferro com carbono) 
Obs: O Brasil tem carvão, mas de má qualidade, por isso o país importa muito carvão mineral. Para diminuir a nossa dependência de outros países o Brasil passou a usar carvão vegetal. Hoje a maior parcela do ferro-gusa brasileiro é fabricada a partir de carvão vegetal. 
No mundo inteiro o carvão vegetal corresponde apenas a 1% da produção mundial de ferro, já no Brasil a produção de ferro pode usar até 30% de todo o carvão vegetal. 
A produção brasileira é muito dependente de pequenos produtores de aço, chamados de guseiros. A nossa produção de aço é muito poluidora porcausa dos altos fornos rudimentares (que não captam os gases liberados no processo), usados pelos guseiros. 
REDUÇÃO 
Outra matéria prima usada na produção de aço, mas na etapa de redução é o calcário. A usa função é remover as impurezas do minério de ferro. 
A etapa de redução ocorre nos altos fornos, em que são colocados o coque, o calcário e o material portador de ferro (pelotas, sínter, minério granulado) por cima da coluna e ar quente por baixo da coluna. O O2 reage com o coque formando monóxido de carbono, que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro presente na carga que desce em contra corrente. A reação de produção de CO é exotérmica, fornecendo calor ao sistema. 
Ao longo da coluna ocorrem as reações, dando origem ao ferro líquido e a gases. 
O ferro líquido (gusa- ainda impuro) é retirado por baixo e os gases por cima do alto forno. 
A sílica do minério de ferro é removida pela reação com a cal produzida na decomposição térmica do calcário, formando silicato de cálcio (que é a escória). O silicato de cálcio é então retirado, resfriado e geralmente vendido para a indústria de cimento. 
 Redução do ferro: 
Formação de Silicato de cálcio
REFINO
O refino consiste na oxidação controlada das impurezas presentes no ferro gusa líquido e na sucata. Esse processo ocorre em instalações chamadas de aciaria. 
75% do aço brasileiro é refinado em conversores LD (contêiner de aço, revestido de cerâmica refratária) 
Oxigênio é injetado por um canal. O oxigênio oxida as impurezas (sílica, carbono, enxofre,etc) formando óxidos. Estes então boiam na superfície do ferro fundido e são removidos quando o contêiner é tombado. 
Também pode ser usados fornos elétricos (em vez de conversores LD). Muito usado quando é colocado sucata (aço que sobrou) junto com o ferro gusa para ser purificado. A energia é fornecida a partir de eletrodos de grafite. 
O uso de fornos elétricos vem crescendo por causa da importância da reciclagem – não há restrições de proporção de sucata na carga. 
Sai
Entra 
Aço purificado 
Escória 
Gás
 
Sucata (aço)
Eletrodos de carvão
Cal/dolomita
Oxigênio – oxidação seletiva
Gás natural – aquecimento
Finos de carvão – redução
Material refratário 
 
ENTRE O REFINO E O LINGOTAMENTO
Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço carbono.
	Pode ser necessário ajustar a composição do aço. Nessa etapa pode ser usado equipamento/processo forno panela e desgaseificação do metal. 
	As operações no forno-panela incluem: 
· Adição de elementos formadores de escória: CaO, MgO, CaF2 e outros (ajudam a formar o a escória para que ela possa ser removida) 
· Ajuste da composição: pode ser adicionado ligas metálicas para melhorar a composição do material fundido.
· Adição de Ca para mudar a morfologia das inclusões (sujeiras), deixando o formato delas mais esféricos. 
· Ajustar a temperatura do aço
· Remover o C e N
· Adição de alumínio metálico para remover uma parte ou a maioria do oxigênio que foi soprado na etapa de redução. OBS: Se o oxigênio não for removido, quando o aço começar a resfriar o oxigênio formará bolhas no material, deixando-o poroso. Evita também que o aço fundido fique borbulhando, o que pode causar acidentes. 
· Agitação por Argônio: Pode ser adicionado argônio para ajudar a “levar” as inclusões para a superfície. 
A desgaseificação a vácuo é usado para remover gases residuais do aço (hidrogênio, oxigênio e nitrogênio). Esse processo contribui com a melhoras das propriedades do aço, como a ductibilidade. 
O metal líquido é forçado a circular em um contêiner à vácuo. (provavelmente os gases são removidos por diferença de pressão) 
LINGOTAMENTO
O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas:
· Direto: o aço é vazado diretamente na lingoteira (molde para dar forma de lingote):
· Indireto: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base;
· Contínuo: o aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água. O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação. Esse é um processo mais moderno, comparado com o lingotamento direto e indireto. 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
A laminação é um processo de conformação mecânica realizado através da aplicação de cargas. 
Entretanto existem vários outros processos de conformação mecânica. Eles podem ser classificados em: 
PRODUÇÃO DE ALUMÍNIO
MINERAÇÃO 
O minério do alumínio é a bauxita. Da bauxita é retirada a alumina. Ela geralmente é encontrada misturada com minerais argilosos, óxidos de ferro e dióxido de titânio. A sua cor avermelhada é consequência da presença de óxido ferro. Só é economicamente viável extrair bauxita se ela tiver valores igual ou superior a 30% de óxido de alumínio (Al2O3)
Depois de retirada do solo a bauxita passa pelo processo de beneficiamento, no qual ocorre a britagem para a redução do tamanho, a lavagem e a secagem. 
CONCENTRAÇÃO
Depois da mineração é realizado o processo de concentração para a obtenção da alumina. Esse processo é chamado de Bayer. Depois de obtido a alumina é realizado o processo Hall para a redução da alumina à alumínio. 
Processo Bayer: Etapas
· Digestão: Consiste na lixiviação da bauxita com soda cáustica. Na bauxita há diferentes óxidos de alumínio. Essa etapa transforma todos os óxidos (Gibbsita, Bohmita e diásporo) em uma solução de aluminato de sódio hidratado NaAl(OH)4 . 
· Clarificação: Enquanto o aluminato fica dissolvido na solução, as impurezas decantam e são transferidas para outros tanques.
· Precipitação: O aluminato é recuperado por cristalização – resfriamento progressivo e formação de pequenos cristais de trihidróxido de alumínio.
Cristal
· Evaporação: A solução restante é aquecida e depois resfriada para a remoção da água por evaporação e reutilização da soda cáustica. 
· Classificação: Os cristais de Al(OH)3 são classificados por tamanho. Os cristais grandes são enviados para calcinação e cristais finos retornam para o estágio de precipitação para serem usados como “sementes”.
· Calcinação: os cristais grandes são calcinados por volta de 1100 °C para retirar a água estrutural.
REDUÇÃO
Processo Hall: Etapas
O processo ocorre em uma célula eletrolítica. Cada cuba eletrolítica é composta por um eletrodo positivo e um negativo. Dentro dela há uma solução eletrolítica formada de fluorita de alumínio e creolita. A creolita abaixa a temperatura de fusão da alumina, permitindo que seja e permaneça em estado fundido. 
Na sequência é adicionado periodicamente alumina na solução. 
Durante o processo passa uma corrente elétrica entre os eletrodos. 
Os íons oxigênio da solução recebem elétrons, gerando oxigênio. Este então reage com o carbono do eletrodo positivo, formando dióxido de carbono. Os íons de alumínio perdem elétrons para o cátodo e precipitam na forma de alumínio.
Várias cubas eletrolíticas são dispostas em série.
RECICLAGEM
· Consumo da bebida
· Coleta das latinhas 
· Prensagem das latinhas 
· Moagem das latinhas 
· Remoção da pintura (aquecimento com vapor quente) 
· Fusão das latinhas – obtenção de lingotes de alumínio 
· Laminação dos lingotes 
· As lâminas são usadas para dar forma as latas 
· Preenchimento com líquido 
· Venda 
Uma das grandes vantagens do alumínio é que ele pode ser reciclado diversas vezes antes de se tornar impuro demais para o uso. 
Uma tonelada reciclada evita a extração de cinco toneladas de bauxita. 
O Brasil é líder mundial na reciclagem de latas de alumínio – quase %
Vantagens da reciclagem: 
Econômicos:
•Fonte de renda.
• Injeta recursos na economia local.
• Não necessita grandes investimentos.
• Economia considerável de energia elétrica (95 % de economia).
Sociais:
• Diminuição da quantidade de lixo.
• Evita a extraçãoda bauxita.
• Crescimento da consciência ecológica.
• Estímulo da reciclagem de outros materiais.
• Áreas carentes são beneficiadas com o aumento de renda.
Políticos:
• Ajuda na composição do lixo urbano.
• Colaboração no estabelecimento de políticas de destino de resíduos sólidos.
• Adaptável a realidades de diferentes tipos e tamanhos de cidades.
FUNDIÇÃO
Processo no qual metal líquido é vertido em um molde e depois solidificado, adquirindo assim a forma da cavidade. 
Algumas vantagens incluem: 
Possibilidade de criar peças com as mais diferentes formas, tamanhos e composições; 
A não necessidade de usar solda 
Possibilidade de realizar diferentes tipos de acabamento. 
Várias microestruturas dependendo da velocidade de resfriamento do metal. 
Baixo custo 
Alto volume de produção 
Algumas desvantagens:
Possibilidade de obter peças com propriedades mecânicas ruins, o que pode ocorrer por causa da porosidade.
Limitada precisão dimensional e qualidade superficial 
Periculosidade no processo 
Problemas ambientais. 
Etapas:
FUSÃO:
Composição química: 
	Durante o processo é necessário garantir que os elementos da liga estejam homogêneos e completamente diluídos. Tenta-se ao máximo também evitar as perdas durantes reações químicas. 
	Nos processos de fundição é utilizado muita sucata, o que gera dificuldades para controlar a composição química. A necessidade de realizar procedimentos e técnicas de purificação aumentam o custo. As impurezas causam alterações da microestrutura do metal e com isso diminui a qualidade das propriedades mecânicas da peça. 
	 
Gases dissolvidos: 
Quando o metal está em estado fundido a sua solubilidade aos gases é alta, entretanto, quando o metal se solidifica, os gases começam a sair, porque a estrutura sólida não é capaz de acomoda-los. Por causa desses fenômenos ocorre a formação de poros na peça. 
Técnicas que removem gases dissolvidos?
Escória: A escória é um material formado pela reação do metal fundido com a própria parede refratária do forno. Ela é formada por causa de óxidos presentes na sucata ou óxidos formados pela reação do metal fundido com a atmosfera. 
Técnicas que controlam a formação de escória? Filtros cerâmicos – peneira. 
Fornos elétricos:
Equipamento usado para fundir os aços e ferros- fundidos. Os mais usados são o arco elétrico e a indução eletromagnética . 
VAZAMENTO:
 Fluidez: é uma propriedade física dos materiais que diz respeito à “capacidade” do metal fluir e preencher o volume necessário. O nível de fluidez pode se alterar dependendo da composição química da liga, da temperatura, do intervalo de solidificação e do superaquecimento (que é quando o material fundido está acima da sua temperatura de fusão). 
	O metal é aquecido acima da sua temperatura de fusão para que dê tempo de ele preencher todo o molde antes de se resfriar por completo. Se o superaquecimento for baixo ele pode então enrijecer por completo antes de preencher totalmente a cavidade. Mas o superaquecimento também pode causar muitos problemas, como: 
· Aumento desnecessário do consumo de energia;
· Aumento da intensidade de reação entre o metal e o molde;
· Aumento da possibilidade de fluxo turbulento, o que pode causar a erosão do molde, aprisionamento de ar e oxidação do metal – formando escória. 
· Aumento da solubilidade de gases podendo geral mais bolhas e porosidade. 
· O superaquecimento também influência na taxa de resfriamento durante a solidificação e, portanto, na microestrutura do metal. 
Canais ou Sistema de Alimentação: 
Dentro do molde existe um conjunto de canais pelo quais passam o metal fundido antes de chegar efetivamente o molde da peça. Esses canais ajudam a diminuir o aprisionamento de gases, a oxidação do metal e a erosão na parede do molde ao garantir que o metal preencha toda a cavidade sem turbulência. 
SOLIDIFICAÇÃO:
Contração de solidificação e contração de resfriamento: O metal se contrai durante o resfriamento e solidificação. É necessário conhecer os valores de contração para dimensionar adequadamente a peça e o molde. 
Vazios: Os vazios são espaços dentro da peça que não estão preenchidos com metal. Os vazios surgem geralmente em partes volumosas, que são as últimas a serem solidificadas. Conforme o metal das diferentes regiões do molde vão solidificando e contraindo, mais metal líquido vai fluindo para as regiões que faltaram, entretanto como as partes maiores demoram mais para solidificar, o metal líquido acaba não fluindo para estas, causado o surgimento dos vazios. 
Para diminuir esse problema são usados massalotes, que são cavidades adicionais incorporadas no molde e funcionam como um reservatório para o metal líquido. O reservatório é parte integrante do molde e é a cavidade de maior volume e portanto, a que se solidificará por último. Isso permite que os vazios surjam o reservatório e não nas outras partes da peça. 
Solidificação: Durante a solidificação – transformação da fase líquida para a sólida, ocorre dois fenômenos: A nucleação e o crescimento. 
Durante a nucleação surgem pequenas partes sólidas, envolvendo aproximadamente entre 200 e 300 átomos. Ao longo do tempo essas pequenas estruturas vão aumentando de tamanho, isto é, vão crescendo, formando cristais. 
Quando maior o número de núcleos, menor o tamanho dos grãos e maior a resistência mecânica do metal. A resistência tem relação direta com os contornos de grão, que servem como barreiras à deformação. 
Pode-se ter dois tipos de nucleação: nucleação homogênea e nucleação heterogênea. Na primeira não há interferência no processo de nucleação, já na segunda são adicionados agentes estranhos, chamados de inoculantes que induzem a formação de cristais pequenos. 
Intervalos de solidificação:
Dependendo do tipo de liga usada na fundição ocorrem fenômenos de solidificação diferentes dentro do molde, que por sua vez são gerados por causa dos diferentes intervalos de solidificação dos metais. 
Para um metal puro ou uma liga de composição eutética, o metal só pode estar no estado no estado líquido ou sólido (não pode estar nos dois ao mesmo tempo). Isso faz com que a solidificação ocorra de maneira uniforme das paredes em direção ao centro do molde. 
Para metais com intervalo de solidificação pequeno, grande ou intermediário, há uma mistura do metal na fase sólida e líquida e para cada um deles, há um comportamento de solidificação diferente dentro do molde. Quando maior o intervalo de solidificação maior a zona dentro do molde onde há uma mistura de metal na fase líquida e sólida. 
Conforme o metal vai solidificando, vão aumentando as obstruções à passagem do metal líquido que está sendo injetado no molde. 
Pequeno
Grande
Intermediário
As ligas preferencialmente usadas são as eutéticas, por causa da uniformidade durante a solidificação, a não - obstrução de injeção de metal e temperatura de fusão menores. 
FUNDIÇÃO EM AREIA: 
Mais utilizado.
As etapas da fundição com molde de areia incluem: 
· Desenho da peça. No caso um modelo bipartido – que é dividido em duas partes. 
· O modelo é colocado em uma caixa de moldagem
· A caixa é preenchida de areia com aglomerante 
· Preenchimento da peça com metal fundido
· Colapso (quebra) do molde 
· Remoção da peça fundida. 
Confecção do modelo: 
Para confeccionar molde vários fatores precisam ser considerados. 
Alguns deles são: 
· O número de molde a serem confeccionados: O molde pode ser feito de madeira, metal, gesso e polímeros. A escolha depende da quantidade de peças que precisam ser feitas, do tipo de metal ou liga utilizada, das reações que podem ocorrer, do nível de detalhe da peça, entre outras. 
· Dimensões da peça: O metal se contrai depois de solidificar, o molde precisa ter as dimensões necessárias para acomodar adequadamente as contrações. 
· Minimização dos defeitos de solidificação: Evitar a entrada de ar, fluxos turbulentos, formação de vazios. 
· Existência ou não de cantos vivos: É mais difícil o metal chegar nos cantos vivos.
· Espessuras das paredes: Permitir a velocidade de resfriamentoadequada. Nem rápida, nem devagar demais. 
· Se há uso ou não de macho: Se sim é preciso prever as cavidades para o respectivo encaixe do macho. 
· Se precisa ou não de massalotes 
Os requisitos básicos exigidos da areia para fundição 
• estabilidade térmica e dimensional a altas temperaturas;
• partículas com forma e granulometria adequadas;
• quimicamente inertes com o metal fundido;
• baixa molhabilidade com o metal fundido;
• livre de materiais voláteis que produzem gases durante o aquecimento;
• viabilidade econômica;
• adequada pureza e Ph;
• compatibilidade com os sistemas aglomerantes.
Areia Silicosa (Quartzo)
Abundante e barata – mais comum
A areia coletada na natureza é processada e se transforme em areia sintética – a areia é lavada para a remoção da argila e materiais orgânicos. Na sequência é peneirada, classificada e misturada de acordo com a distribuição granulométrica desejada. Esse processo é necessário pois o material orgânico em contato com o metal fundido pode entrar em combustão e liberar gases, causando a formação de poros na peça. 
· Moldagem em areia verde
Existem diferentes formas de realizar a fundição, entretanto, o processo mais simples e de uso mais generalizado é a Moldagem em areia verde. 
Neste caso é misturado areia silicosa, argila, aglomerante (neste caso a bentonita) e água. A mistura é então colocada no molde e pressionada manualmente ou por máquinas. 
OBS: o termo “verde” significa que o molde não é seco (remoção da água- estufa) ou sinterizado (colocado no forno) antes de ser usado. 
· Moldagem em seca ou molde estufado: 
	Neste processo o molde é colocado em estufas para ser seco. Essa etapa melhora muitas propriedades do molde, o que inclui o aumento da resistência à pressão que é exercida pelo metal líquido, aumento da estabilidade dimensional, aumento da dureza e da permeabilidade e melhora do acabamento da peça. 
A principal desvantagem desse processo é a limitação de se trabalhar com moldes pequenos, porque o uso de energia é muito elevado para secar moldes grandes. 
	
· Moldagem em areia soprada: 
É usado um gás ou vapor para curar a substância aglomerante
· Moldagem em areia- cimento
É usado cimento como aglomerante
· Moldagem a caixa quente (Hot box) e moldagem a caixa morna (Warm box)
Nesses processos são usadas resinas poliméricas como ligantes (aglomerantes). A resina misturada com a areia é colocada em caixas que são aquecidas. Por causa do calor a resina forma ligações cruzadas (cura) enrijecendo o molde de areia. 
Quando o aquecimento na estufa varia entre 220 e 245°C é chamado de caixa-quente. 
Propriedades necessárias do molde: 
Independente do tipo de aglomerante usado, o molde precisa possuir: 
· Resistência mecânica: Para suportar o peso do metal líquido 
· Resistência a corrosão: Suportar a ação corrosiva do metal 
· Geração da menor quantidade de gás possível, que por sua vez é gerado por causa do contato do metal com as paredes do molde. 
· Permeabilidade: O molde precisa permitir a saída dos gases 
· Refratariedade: o molde não pode fundir quando entrar em contato com o metal.
· Estabilidade térmica: O molde precisa resistir as altas temperaturas sem se deformar e perder as suas propriedades mecânicas. 
· Colapsibilidade adequada: deve ser possível quebrar o molde sem prejudicar a integridade da peça fundida.
Vantagens da fundição em areia: 
• Praticamente não tem limites no tamanho, forma, peso ou complexidade;
• É de baixo custo;
• A maioria das ligas pode ser fundida;
• É economicamente viável para lotes de tamanho reduzido.
Limitações da fundição em areia: 
• Não é fácil fazer peças em que a tolerância dimensional seja muito pequena. 
• Há limitação no acabamento superficial;
• Alguma usinagem geralmente é necessária após o processo;
• Cerca de 20 a 50% do material é perdido em canais de alimentação e massalotes;
• A taxa de produção é determinada principalmente pela etapa de confecção do molde
que é perdido após cada vazamento realizado.
• A taxa de produção não é muito alta, principalmente porque é mais comum fazer os moldes manualmente.
FUNDIÇÃO EM CASCA OU SHELL: 
 
É semelhante a moldagem a caixa quente, mas se diferencia por usar um modelo metálico. 
Da mesma forma que a fundição a caixa quente, é feita uma mistura de areia e resina, que é colocada sobre um modelo metálico. Ambos são levados ao forno, onde ocorre a formação de ligações cruzadas e o enrijecimento da mistura. O molde metálico geralmente é bipartido e já contém os canais de vazamento e massalotes necessários. As duas partes obtidas são pressionadas uma contra a outra por esferas de aço e por fim o metal líquido é vertido dentro do espaço vazio, obtendo-se a peça após a solidificação. 
Vantagens:
Produção de peças de geometria simples ou complexa;
Taxa de produção superior à fundição em molde de areia 
Alta precisão dimensional 
Acabamento superficial muito bom 
Possibilidade de estocagem dos moldes e grande potencial de automação.
Limitações:
Alto custo do modelo metálico, que dificulta justificar o seu uso para pequenos
lotes;
Custo da resina;
Custo do processo de cura - aquecimento
Limitação no tamanho da peça pela restrição de manuseio de cascas de grandes
dimensões por sua baixa resistência mecânica. 
FUNDIÇÃO EM MATRIZ POR GRAVIDADE: 
 
Neste caso, um molde permanente feito de aço, bronze ou grafite é preenchido por metal fundido usando somente a força da gravidade. 
Neste processo, a usinagem do molde metálico tem um alto custo. 
Alguns aspectos importantes são: 
· Temperatura do molde é mantida relativamente alta para minimizar a fadiga térmica, facilitar o fluxo do metal líquido e controlar a taxa de resfriamento. 
· Existência de respiradores: são colocados respiradores no molde para permitir a saída dos gases e evitar a porosidade. 
· Massalotes: são usados e equivalem a aproximadamente 40% do peso do fundido – bastante coisa. 
FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO: 
A principal diferença deste processo para o anterior é que o metal fundido é forçado a entrar no molde pela aplicação de uma força de pressão até o preenchimento completo do molde – isto é – neste caso não se usa apenas a gravidade. 
O molde geralmente é fabricado e aço-ferramenta e refrigerado. 
A pressão é mantida durante a solidificação e após e a solidificação o molde é aberto e o fundido ejetado. 
É comum o termo câmara frio e câmara quente. Fundição sob pressão em câmara fria ocorre quando o metal é fundido em um forno independente da máquina de injeção para onde é, então, transportado em quantidade certa para o cilindro de injeção. Já a Fundição sob pressão em câmara quente, ocorre quando o metal líquido é injetado da mesma câmara em que é fundido. 
As principais vantagem incluem: 
· Possibilidade de preencher regiões muito pequenas ou canais muito finos ou áreas muito distantes. 
· Possibilidade de fabricação de peças complexas.
· bom acabamento superficial;
· precisão dimensional excelente;
· taxa de produção alta;
· grandes lotes de produção;
· peças com geometrias complexas e com secções finas;
· microestruturas refinadas.
Desvantagens: 
· Alto custo do equipamento e do molde;
· Limitação as ligas não ferrosas de alta fluidez;
· Tamanho da peça limitado pelas máquinas de injeção;
· Dependendo dos contornos das cavidades e dos canais do molde,
· A peça pode apresentar porosidade;
· Volume de produção mínimo e economicamente viável alto;
· Algumas restrições na forma da peça de maneira a permitir a sua fácil retirada da cavidade do molde.
FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO: 
O metal fundido vai sendo vazado enquanto o molde está em movimento rotacional. É a força centrífuga que pressiona o metal contra a parede do molde. 
Vantagens: 
· Muito usado para a fabricação de peças cilíndricas, como tubos 
· Possui um ótimo rendimento, por não ter canais de vazamento e não precisar usar massalotes. 
· Boa precisão dimensional. 
· Possibilidade de peças com diferentes camadas de metais. 
Desvantagens: 
· Peças com geometria limitada
· Alto custo do equipamento. 
·Heterogeneidade microestrutural – ao longo da espessura da peça as microestruturas podem ser diferentes. Isso é causada pela própria centrifugação. Com microestruturas diferentes, as propriedades mecânicas também são diferentes. 
FUNDIÇÃO DE PRECISÃO: 
Neste processo é injetado cera dentro de um molde metálico que possui a cavidade na forma da peça desejada. Um conjunto de várias peças de cera são mergulhadas em uma suspensão cerâmica e em seguida recebem uma pulverização de partículas finas de material cerâmico refratário que aderem a superfície. 
Após a aplicação de várias camadas de suspensão e pulverização é feita a etapa de deceragem, em que a cera que constitui a peça é derretida e removida, deixando assim, o molde cerâmico com uma cavidade contento todos os detalhes da árvore de cera. O molde é então sinterizado para adquirir resistência mecânica e térmica. 
Por fim, metal fundido é vertido dentro da árvore.
Vantagens:
· Produção em massa de peças com formas complexas
· Reprodução de detalhes precisos, cantos vivos, paredes finas 
· Maior precisão dimensional 
· Superfícies mais lisas
· Utilização de praticamente qualquer metal ou liga, uma vez que o molde cerâmico tem
· altíssima temperatura de fusão.
· As peças podem ser produzidas praticamente acabadas, necessitando de pouca ou
· nenhuma usinagem posterior.
· Rigoroso controle do tamanho de grão
Desvantagens:
· As dimensões e o peso são limitados, devido à resistência mecânica do modelo de cera que limita a sua manipulação, necessária para a formação da casca cerâmica.
Tem outros tipos de fundição – provavelmente não serão necessários – voltar caso de tempo.
SOLDAGEM E CORTE
Soldagem é a união permanente de diferentes partes de uma peça. 
Há tipos de soldagem: 
Soldagem por fusão: ocorre fusão parcial das peças na região da solda.
Soldagem no estado sólido: a diferentes partes são aquecidas por atrito, mas não chegam a fundir. 
Brasagem: É utilizado um material de adição na interface das peças a serem unidas. É o material de adição que fundi e uni as partes. 
Solda Branda: Parecido com a brasagem, mas a fusão do material de adição ocorre abaixo de 450°C. 
 
Características da soldagem: 
· Possibilita junção permanente entre as partes a serem soldadas.
· Resistência mecânica da junta soldada pode ser superior às partes unidas dependendo do metal de adição e da técnica utilizada.
· Processo economicamente viável.
· Não é limitada ao ambiente de fábrica.
· É aplicável para união de todos os metais comerciais.
Limitações da soldagem:
· Maioria dos processos realizados manualmente.
· Envolve geralmente alta energia e é inerentemente perigosa.
· Podem ter defeitos difíceis de serem detectados, o que pode exigem a realização do ultrassom. 
Fontes de energia da soldagem: 
Arco elétrico: o arco elétrico é formado por uma descarga elétrica entre um eletrodo (anodo)