Fundição de Metais: Definição, Tipos e Processo Completo

O que é Fundição de Metais?

A fundição de metais é o processo no qual metal fundido é vertido em um molde que contém uma cavidade oca com a forma geométrica desejada, sendo deixado esfriar para formar uma peça solidificada. O termo "fundição" também descreve a peça produzida por este processo, que remonta a 6.000 anos.

Historicamente, é usada para fabricar peças complexas e/ou grandes, que seriam difíceis ou caras de produzir por outros processos de manufatura.

A fundição de metais é um processo moderno com raízes antigas. Nele, formas metálicas são criadas vertendo metal fundido em uma cavidade do molde, onde esfria e é posteriormente extraída.

A fundição é, arguivelmente, o processo industrial mais antigo e influente da história. É usada para fabricar muitos objetos metálicos do dia a dia: peças automotivas, rodas de trem, postes de iluminação, pedais de ônibus escolar e muito mais.

Além disso, fundições dependem da reciclagem de metal como fonte de matéria-prima econômica, reduzindo significativamente a sucata que poderia ir para aterros.

O Processo de Fundição de Metais

1. Modelagem

Um modelo é uma réplica do exterior da peça fundida. Modelos são tipicamente feitos de madeira, metal, plástico ou gesso. A modelagem é crucial para fabricação industrial de peças, onde cálculos precisos são necessários para que as peças se encaixem e funcionem juntas.

2. Fabricação de Núcleos

Se a fundição for oca, uma peça adicional de areia ou metal (chamada núcleo) molda a forma interna. Núcleos são tipicamente resistentes porém colapsáveis para fácil remoção da peça finalizada.

3. Moldagem

Para visualizar: imagine caminhar na praia em direção ao mar. Observe a pegada que deixa na areia molhada. Seu pé seria o núcleo, e a impressão na areia é o molde do seu pé.

A moldagem é um processo em múltiplas etapas que forma um molde ao redor do modelo usando areia de moldagem. Na fundição, o molde fica contido em uma estrutura chamada "caixa de moldagem". Areia verde (areia de moldagem) é compactada na caixa ao redor do modelo.

Isso é conhecido como fundição em areia. Uma vez a areia compactada, o modelo pode ser removido e o molde permanece. Alternativamente, um molde metálico de duas peças, não destrutível, pode ser criado para reutilização na produção de peças idênticas para aplicações industriais.

4. Fusão e Vertimento do Metal Fundido

Após a fusão do metal, este é vertido na cavidade do molde e deixado solidificar. Uma vez solidificado, inicia-se o processo de desmoldagem: os moldes passam por vibração para remover a areia da peça fundida.

Em aplicações industriais, equipamentos como desmoldadores de duas massas mantêm alta produtividade devido ao desempenho eficiente e suave. A areia removida é tipicamente coletada, resfriada e recuperada para reuso em futuras fundições.

5. Limpeza

Nesta etapa final, o objeto fundido é removido do molde e rebarbado. Durante o rebarbamento, o objeto é limpo de qualquer material de moldagem e arestas rugosas são removidas.

Tipos de Fundição de Metais

A fundição pode ser dividida em dois grupos pela natureza básica do molde: moldes consumíveis e moldes permanentes. Pode ser subdividida conforme o material do modelo.

• Moldes reutilizáveis:
  • Moldes permanentes
  • Moldes semipermanentes
  • Fundição por centrifugação (slush casting)
  • Fundição centrífuga
  • Fundição sob pressão
  • Fundição sob pressão (die casting)
• Moldes consumíveis:
  • Fundição em areia
  • Moldagem em casca (shell molding)
  • Fundição de precisão (lost-wax / investment casting)
  • Fundição em molde total ou espuma

Fundição em Molde Consumível

Como o nome sugere, usa um molde temporário não reutilizável para produzir a fundição final, pois o molde é quebrado para remover a peça. Estes moldes são tipicamente feitos de areia, cerâmica e gesso.

Geralmente são ligados usando aglutinantes chamados agentes de ligação para melhorar propriedades. Geometrias complexas e intrincadas podem ser fundidas usando moldes consumíveis.

Fundição em Molde Permanente

Também chamada de fundição em molde não consumível, usa moldes permanentes reutilizados após cada ciclo de produção. Embora produza peças repetíveis devido à reutilização do mesmo molde, só pode produzir fundições simples, pois o molde precisa ser aberto para remover as peças.

Fundição em Molde Composto

Como o nome sugere, usa tanto moldes consumíveis quanto reutilizáveis para produzir fundições. Normalmente incluem materiais como areia, madeira, grafite e metal.

Aplicações da Fundição de Metais

O consumo de fundição por setor destaca a importância deste processo em qualquer configuração industrial.

• Transporte: Automóvel, aeroespacial, ferroviário e naval
• Equipamentos Pesados: Construção, agricultura e mineração
• Ferramentas de Máquina: Usinagem, fundição, moldagem de plásticos, forjamento, extrusão e conformação
• Máquinas Industriais: Química, petróleo, papel, açúcar, têxtil, aço e usinas termelétricas
• Defesa: Veículos, artilharia, munições, armazenamento e equipamentos de apoio
• Máquinas Elétricas: Motores, geradores, bombas e compressores
• Ferragens: Indústria de encanamento - tubos, juntas, válvulas e conexões
• Doméstico: Eletrodomésticos, equipamentos de cozinha e jardinagem, móveis e acessórios
• Objetos de Arte: Esculturas, ídolos, móveis, luminárias e itens decorativos

Vantagens da Fundição de Metais

• Pode produzir formas complexas
• Características como cavidades internas ou seções ocas são facilmente alcançadas
• Componentes grandes podem ser produzidos em peça única
• Materiais difíceis ou caros de fabricar por outros processos podem ser fundidos
• Comparado a outros processos, a fundição é mais barata para médias e grandes quantidades
• Quase todos os metais podem ser fundidos
• Forma quase final (near net shape) frequentemente sem ou com mínimo pós-processamento

Desvantagens da Fundição de Metais

• Acabamento superficial relativamente grosseiro, exigindo tolerâncias mais amplas, não adequado para interfaces de encaixe
• Fundição como moldagem em casca tem limite de tamanho e do modelo
• Modelos são demorados e caros de fabricar, embora manufatura aditiva (binder jetting) esteja sendo usada para fazer moldes
• Fundição sob pressão (die casting) pode ser muito cara para pequenas e médias quantidades devido ao alto custo do molde
• Tamanho da peça e escolha de materiais dependem do processo. Por exemplo, apenas metais não ferrosos podem ser usados em fundição em molde permanente

Perguntas Frequentes

Como a fundição de metais é chamada?

Na metalurgia e joalheria, fundição é um processo no qual metal líquido é colocado em um molde (geralmente por um cadinho) que contém uma impressão negativa (imagem tridimensional negativa) da forma pretendida. O metal é vertido no molde através de um canal oco chamado canal de alimentação.

Quais são os 4 tipos de fundição?

Processos de conformação a quente, como fundição sob pressão, fundição de precisão, fundição em gesso e fundição em areia, cada um oferece benefícios únicos de manufatura.

O que é necessário para fundição de metais?

A fundição requer diversas ferramentas e materiais. Por exemplo, o recipiente para manter o metal fundido é chamado "cadinho". Outras ferramentas e equipamentos necessários incluem forno, caixas de moldagem, ferramenta de compactação manual, pinças para cadinho, haste de ventilação, peneira manual e pulverizador de água.

Para que serve a fundição de metais?

A fundição é um processo de 7.000 anos usado na manufatura e belas artes. Durante a fundição, metal fundido é transferido do cadinho para o molde criando um objeto metálico positivo. O metal e o molde esfriam, e o objeto é removido e acabado.

Quais são os tipos de fundição?

10 Diferentes Tipos de Processo de Fundição

• Fundição em areia.
• Fundição de precisão (investment casting).
• Fundição sob pressão (die casting).
• Fundição de baixa pressão.
• Fundição centrífuga.
• Fundição por gravidade (gravity die casting).
• Fundição a vácuo (vacuum die casting).
• Fundição por compressão (squeezing die casting).

Quais produtos são feitos por fundição de metais?

Exemplos de Produtos de Fundição

• Carcaça de bomba.
• Segmentos de anel fundidos.
• Portas de forno industrial.
• Carcaça de hidrante.
• Pescoço de hidrante.
• Forno de tratamento térmico.
• Chapa de montagem de alumínio de grande porte.
• Caixa de engrenagens de alumínio.

Quais são as vantagens da fundição de metais?

Vantagens da fundição de metais:

• Pode produzir formas complexas.
• Características como cavidades internas ou seções ocas podem ser facilmente fundidas.
• Componentes significativos podem ser produzidos em fundição de peça única.
• Materiais difíceis ou caros de fabricar por outros processos podem ser fundidos.

Quais são as desvantagens da fundição de metais?

Junto com estas vantagens, a fundição tem as seguintes desvantagens.

• Proporciona acabamento superficial ruim e geralmente requer operação de acabamento.
• Defeitos de fundição estão envolvidos neste processo.
• Proporciona baixa resistência à fadiga comparado à forjamento.
• Não é econômica para produção em massa.

Qual foi o processo de fundição mais popular?

Fundição em areia é de longe a forma mais usada de fundição de metais, porém há um aspecto que a torna inadequada para alguns projetos. Modelos de fundição em areia precisam ser removidos do molde que criam, o que pode significar construção intrincada do modelo.

Quando a fundição de metais foi inventada?

Hoje, a fundição é um processo complexo que requer química exata e execução impecável. Embora métodos atuais sejam relativamente novos comparados à história da civilização, a primeira fundição de metais remonta a cerca de 4000 a.C.

Como fundir metal para fundição?

Metais podem ser fundidos usando maçarico, forno elétrico, a gás propano, de indução ou até forno de fusão por micro-ondas. A escolha do melhor método depende do orçamento, tipo de material e quantidade a fundir de uma vez.

Como são feitos moldes metálicos?

Como processo de manufatura, moldagem por imersão (dip molding) é semelhante à fabricação tradicional de velas. Moldes metálicos aquecidos são imersos em tanque de material líquido aquecido ou em temperatura ambiente. Os moldes são então extraídos e curados antes da peça ser retirada.

Como fazer um molde de fundição?

• Posicione seu objeto na base de um copo descartável, em uma cama rasa de plasticina ou argila.
• Verta silicone no copo com o objeto e deixe secar por 15 minutos.
• Coloque seu molde em superfície nivelada, una com fita adesiva e comece a verter sua primeira fundição.