fundição

UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

001201300262 Lucas Henrique de Oliveira Leite

001201202088 Murilo da Costa Lacalle

PROCESSO DE FORMAÇÃO ORIGINAL

FUNDIÇÃO

Bragança Paulista

2014

001201300262 Lucas Henrique de Oliveira Leite

001201202088 Murillo da Costa Lacalle

PROCESSO DE FORMAÇÃO ORIGINAL

FUNDIÇÃO

Atividade apresentada ao curso de Engenharia de

Produção da Universidade São Francisco para a

disciplina Processos de Fabricação.

Orientação: Prof. Eng. J. Armando Pádua Lima Jr.

Bragança Paulista

2014

SUMÁRIO

1. Definição do processo..............................................................................Pág: 4

1.1 Obtenção do ferro.........................................................................Pág: 4

1.2 Produção do ferro.........................................................................Pág: 4

1.3 Ferro fundido................................................................................Pág: 5

1.4 Aço...............................................................................................Pág: 5

1.5 Impurezas e suas consequências..................................................Pág: 6

1.6 Propriedade do aço carbono.........................................................Pág: 6

2. Aplicação do processo..............................................................................Pág: 7

3. Tipos de matérias mais utilizados no processo ....................................... Pág: 7

4. Principais características do processo......................................................Pág: 7

5. Principais processos de fundição..............................................................Pág: 7

5.1 Fundição por gravidade................................................................Pág: 8

5.2 Fundição por centrifugação..........................................................Pág: 8

5.3 Fundição sob pressão...................................................................Pág: 9

5.4 Fundição de precisão ..................................................................Pág: 10

6. Referências Bibliográficas......................................................................Pág: 11

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1. DEFINIÇÃO DO PROCESSO

A fundição foi o primeiro processo de fabricação utilizado pelo Homem, portanto, é

denominada também, Formação Original.

O processo de fundição é caracterizado pela fusão de materiais metálicos, que

posteriormente são utilizados para obtenção de formas diversas através de escoamento ou

vazamento do metal líquido obtido para moldes adequados. A obtenção das formas se dá com

a solidificação que ocorre após o resfriamento do molde. Após o processo, é realizada a retirada

das rebarbas, são feitos os processos de acabamento e limpeza, podendo também ser aplicado

tratamento térmico no material, buscando aumentar a resistência mecânica, pois as peças

produzidas por fundição apresentam menor resistência mecânica que produzidas por outros

processos.

1.1 OBTENÇÃO DO FERRO

É um dos matérias mais abundantes da crosta terrestre. O ferro é encontrado em

numerosos minerais. Obtido através da exploração da mineração em grandes minas (O minério

de ferro brasileiro é considerado como o melhor do mundo, junto com o australiano, isso se

deve ao teor (concentração) de ferro no minério e ao fato de nosso minério já conter junto

pequena porcentagem de manganês).

1.2 PRODUÇÃO DO FERRO

É colocado no alto-forno o minério de ferro na presença de carvão coque e carbonato de

cálcio (escorificante). Esse ferro obtido é chamado de FERRO GUSA (4-6% de carbono), é

duro e quebradiço, com baixa resistência mecânica. Um novo processo é realizado para obter

ferro em condições comercial. Chamado refino do ferro gusa. Para virar aço ou ferro fundido.

Carvão utilizado nesse alto-forno pode ser de origem vegetal (carvão de madeira) ou

mineral. O Vegetal obriga por sua baixa resistência obriga a siderúrgica a utilizar fornos mais

baixos o que não é vantajoso. O carvão mineral brasileiro é de baixa qualidade tem muitas

cinzas e enxofre.

O carvão antes de ser colocado nos altos-fornos, passa por um processo de

coqueificação, onde o objetivo é retirar todos os materiais volátil, oxigênio e

umidade.

Com o refino do ferro gusa, feito em conversores, o ferro gusa liquido, passa a uma liga

de ferro-carbono (ate 2% de carbono) chamado AÇO.

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As ligas de ferro-carbono entre 2-4% de carbono recebem o nome de Ferros fundidos.

1.3 FERRO FUNDIDO

É uma liga de ferro – carbono – silício, com teores de carbono maiores que 2% e

menores de 4% e com Silício de 1% a 3%. O carbono, sua quantidade maior, pode ser dissolvida

em solução sólida na austenita (fase sólida não magnética constituída de ferro na estrutura de

CFC), resultando carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita. Obtém

esse Ferro a partir de equipamentos de fusão:

Forno cubilot: produz ferro fundido e utiliza como matéria prima ferro gusa,

sucata de aço e calcário e de combustível o coque.

Forno elétrico: permite controlar a temperatura do banho e condições boas para

a oxidação, além da adição de elementos assim permitindo ferros fundidos com

características de alta qualidade.

Forno a arco: transforma energia elétrica em energia térmica, através de

transformadores e eletrodos. Os eletrodos penetram no forno e formam o arco,

onde fundem os materiais.

Forno de indução: consistem em um núcleo, uma bobina, com formato de uma

calha circular, circunda o núcleo.

1.4 AÇO

O aço é uma liga de ferro + carbono com teor inferior, variando entre 0,2 a 2%. Pode

ser obtido através do sopro de oxigênio (O) através do banho líquido. O carbono é obtido através

da redução/eliminação do teor de carbono existente, que ocorre pelo sopro do oxigênio. A

diferença do ferro e do aço fundido está no teor de carbono na liga.

Conversor LD: Responsável por 60% da produção do aço liquido mundial.

Permite elaborar uma enorme gama de tipo de aço. Fazem um tratamento final

na composição química e na temperatura. O forno de panela e desgasificação

Lingotamento: Como toda etapa de refino do AÇO é no estado liquido, essa

etapa solidifica o AÇO, feito de 3 maneiras:

Direto: aço vazado diretamente na lingoteira.

Indireto: aço vazado num continuo vertical penetrando na

lingoteira por sua base.

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Continuo: aço vazado continuamente para um molde de cobre

resfriado a água.

As ligas de aço contam com os elementos: Cromo (aumenta a temperabilidade);

Vanádio (atua como desoxidante, estabilizados nos tratamentos térmicos); Tungstênio

(aumenta a resistência ao desgaste); Molibdênio (efeitos semelhantes aos do tungstênio,

geralmente sendo utilizado para substituí-lo, mas, é mais caro, porém, utiliza menos

quantidade); Cobalto (aumenta a dureza a quente nos aços rápidos no estado temperado);

Alumínio (efeito semelhante ao silício, grande afinidade com o oxigênio, é considerando

desoxidante); Boro (melhora a temperabilidade e a resistência à fadiga); Chumbo (melhoram a

usinabilidade sem prejuízo as demais propriedades); Nióbio (nos aços inoxidáveis para inibir a

corrosão inter-granular); Titânio (impede a formação de austenita).

1.5 IMPUREZAS E SUAS CONSEQUÊNCIAS

Enxofre: Reduz a resistência a forjabilidade e torna o material menos soldável,

diminuindo a resistência a temperatura alta.

Fósforo: Torna o ferro quebradiço, diminui a tenacidade e aumenta a fluidez,

reduzindo a resistência a temperaturas baixas.

Manganês: Aumente a dureza e a resistência, mas dificulta a maleabilidade.

Favorece a separação do enxofre da massa fluída.

Silício: Endurece a fundição, torna o ferro mais macio e compacto, diminui a

maleabilidade a e forjabilidade.

1.6 PROPRIEDADES DOS AÇOS CARBONO

Aumento da resistência com o teor de carbono;

Ductilidade diminui com o teor de carbono;

Aços de baixa dureza;

Oxidam-se facilmente;

Deterioram-se a baixas e altas temperaturas;

São mais usados e de mais baixo custo.

2. APLICAÇÕES DO PROCESSO

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Geralmente, a fundição é completada com outros processos de fabricação. Logo, pode

ser aplicada nos demais processos. A fundição também é aplicada para a obtenção de peças com

formas complexas, devido ao custo reduzido. E ainda realizada em metais onde cujo ponto de

fusão não é muito elevado.

3. TIPOS DE MATERIAIS MAIS UTILIZADOS NO PROCESSO

Aço, alumínio, cobre, zinco, ferro fundido, ou seja, geralmente são fundidos metais.

4. DESCRIÇÃO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO,

PRINCIPAIS VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO;

Os moldes para a realização do processo (utilizados para dar a forma da peça) podem

ser de madeira, plástico, isopor, metal ou cera, mas geralmente, são de areia.

Podem ser utilizados produtos desmoldantes para facilitar a retirada da peça do molde.

Pode-se usar machos, instrumentos que formam canais ou furos em peças que precisem

ser vazadas. Os machos devem ser resistentes ao vazamento, e também, devem ser quebráveis

após a solidificação e o esfriamento da peça, para pode ser retirados.

As vantagens desse processo:

A produção de peças mais complexas;

Baixos Custos;

Paredes das peças mais finas e com tolerâncias mais estreitas;

Alta capacidade de produção;

Produção de Peças semi-prontas;

Utilização de mesma matriz para várias peças;

Algumas ligas podem apresentar melhor resistência quando fundidas.

As desvantagens desse processo:

Dimensões e massas limitadas;

Dificuldades de evasão do ar retido no interior da matriz, causando porosidade

nas peças;

Equipamentos com custo relativamente caros, tornando o processo econômico

para produção em grandes quantidades;

O processo só pode ser realizado em ligas em que as temperaturas de fusão não

são superiores às da liga de cobre.

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5. PRINCIPAIS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO (DESCRIÇÃO / APLICAÇÕES /

VANTAGENS /DESVANTAGENS)

5.1 FUNDIÇÃO POR GRAVIDADE

O processo de fundição por gravidade consiste em preencher e solidificar as peças

metálicas apenas com a utilização da força da gravidade sem a utilização de força externa. Por

apresentar boas propriedades mecânicas na condição bruta ou após tratamento térmico, e

permitir utilização de machos de areia.

É considerado um dos processos de fundição mais simples, assim como o conceito de

projeto dos moldes, que também é conhecido como coquilha. O molde normalmente é metálico

e fabricado em aços para trabalho a quente ou ferro fundido, porém pode ser cerâmico, sendo

que neste são moldados os canais de alimentação e massalotes responsáveis pelo preenchimento

e alimentação das peças fundidas. A coquilha ainda possui mecanismos de abertura e

fechamento dos machos metálicos.

Esse processo geralmente é aplicado para produtos automotivos, como: cabeçotes de

motor, coletores, bombas hidráulicas, carcaças e demais componentes, são largamente

produzidos através deste processo.


Ótimo rendimento metalúrgico;

Preenchimento é pouco turbulento, minimiza aspiração de ar e oxidação;

Permite realização de tratamento térmico e até soldagem nas peças fundidas;

Operações gerais de acabamento são minimizadas;

Permite utilização de machos de areia.


Elevado custo dos ferramentais;

Limitação em relação à geometria de peças (espessuras de parede muito finas);

Acabamento superficial prejudicado pela utilização de tintas nos molde.

5.2 FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO

O metal líquido é vazado num molde dotado de movimento de rotação, de modo que a

força centrífuga origina uma pressão que força o metal de encontro às paredes do molde, onde

solidifica.

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A flexibilidade do processo permite um vasto leque de aplicações a nível industrial, em

que se destacam tubos, cilindros hidráulicos, condutas para transporte de materiais abrasivos,

colunas de edifícios, rodas, êmbolos, corpos de válvulas e impulsores.


Permite trabalhar com o mínimo de sobremetal;

Aperfeiçoamento das características mecânicas;

Pode ser processada em alta velocidade;

Elimina gases, porosidade e inclusões;

Excelente acabamento superficial.

5.3 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

Esse processo é caracterizado pelo preenchimento rápido de matrizes metálicas, com

altas velocidades de injeção, proporcionadas pelo deslocamento mecânico de um pistão que

direciona o metal líquido para o interior do molde, através de um sistema de canais previamente

dimensionado.

Podem ser utilizadas ligas de alumínio, zinco, bronze, latão, zamak e magnésio.

O processo é aplicado na fabricação de peças em alumínio, principalmente, como

componentes de motor.


Permite a produção de peças que apresentam geometria complexa e espessura

de paredes a partir de 1,0mm;

Curtos tempos de enchimento, são aplicadas elevadas velocidade ao fluxo do

metal, geralmente entre 20 e 60 m/s nos canais de ataque;

Rápida solidificação;

Excelente acabamento superficial;

Elevada precisão dimensional.


O jato de metal líquido promove desgaste erosivo do molde localizado nos

pontos de incidência direta de fluxo, facilitando o ataque do metal líquido à

matriz metálica, gerando defeitos do tipo agarramento (soldagem). Este aspecto

praticamente obriga a utilização de elevados teores de ferro nas ligas de

alumínio, apesar do seu efeito fragilizante;

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A elevada velocidade de injeção impõe o preenchimento da cavidade em regime

extremamente turbulento. Como as ligas de alumínio são extremamente

sensíveis à oxidação, a turbulência do preenchimento promove a formação de

óxidos na forma de filmes, bem como aprisionamento de bolhas de ar.

5.4 FUNDIÇÃO DE PRECISÃO

Utiliza um molde obtido pelo revestimento de um modelo consumível com uma pasta

ou argamassa refratária que endurece à temperatura ambiente ou mediante a um adequado

aquecimento. Uma vez que essa pasta refratária foi endurecida, o modelo é consumido ou

inutilizado. Tem-se assim uma casca endurecida que constitui o molde propriamente dito, com

as cavidades correspondentes à peça que se deseja produzir. Vazado o metal líquido no interior

do molde, e solidificada a peça correspondente, o molde é igualmente inutilizado.

O processo tem forte aplicação na indústria automobilística, para a produção de peças

para sistemas de freio, embreagens, sistemas de injeção diesel, para câmbio, engates e

aquecedores, mas, também pode ser aplicado na fabricação de peças para janelas, fechaduras

carrocerias.


Matéria prima 100% nacional.

Liberdade de projeto (não necessita ângulos de saída).

Utilizável para qualquer metal ou liga.

Eliminação total ou parcial da usinagem.

Altamente produtivo.

Elevada precisão dimensional.

Excelente acabamento.

Moldes pequenos com relação ao número de peças produzidas


Elevado custo inicial.

Processo exige um rígido controle em todas as suas

Etapas para a garantia da precisão desejada.

Envolve alta tecnologia (cera, lamas e metalurgia).

Adequado apenas para grandes séries de peças.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FARIA, C. Fundição. Disponível em <http://www.infoescola.com/quimica/fundicao/>.

Acessado em 08 de março de 2014.

LIMA JR., J.A.P.; LIMA, SUZANA A.G.P.; Obtenção de Ferro Fundido (FoFo) / Fundição /

Formação Original. 2012.

TELECURSO 2000. Processos de Fabricação: Fundição – Parte I. Disponível em

<http://www.youtube.com/watch?v=TJ7dQqmVX1M>. Acessado em 08 de março de 2014.

TELECURSO 2000. Processos de Fabricação: Fundição – Parte II. Disponível em

<http://www.youtube.com/watch?v=UqUVuS7GBjQ>. Acessado em 08 de março de 2014.

VERRAN, G. Processo de Fundição de Precisão. Disponível em

<http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/verran/materiais/Aula_14__Processo_de_F

undi__o_de__Precis_o___Microfus_o__.pdf>. Acessado em 08 de março de 2014.

VIEIRA, E. A.; BALDAM, R. L. Fundição: Processos e Tecnologias Correlatas. Éd. Érica, 1ª

ed.

fundição

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