Entendendo a Fundição de Metais: Processo, Benefícios e Aplicações

Fundição

Conformação de metal líquido, ou fundição, geralmente refere-se ao método de usinagem que verte metal líquido em cavidade de fundição adequada à forma e tamanho da peça, resfriando e solidificando para obter bruto ou peça.

Processo Tecnológico

Metal líquido → enchimento do molde → contração de solidificação → peças fundidas

Características Tecnológicas

• Peças com forma complexa podem ser fabricadas, especialmente com entocoele (cavidades internas) complicadas.
• Alta adaptação. Quase nenhuma limitação de tipo de liga e tamanho das peças.
• Ampla fonte de matéria-prima, reciclagem de resíduos de fundição, baixo investimento em equipamentos.
• Alta taxa de desperdício, qualidade superficial ruim e más condições de trabalho.

Classificação da Fundição

Fundição em Areia

Método onde peças fabricadas de molde de areia. Ampliamente usada em aço, ferro e a maioria de ligas não-ferrosas.

Processo Tecnológico

Características

• Adequado para brutos com forma complexa, especialmente entocoele complexo.
• Ampla adaptação e baixo custo.
• Para materiais de má plasticidade (como ferro fundido), fundição em areia é única forma de fazer peça/bruto relacionado.

Aplicação

Bloco de motor, cabeçote, virabrequim e outras fundições automotivas.

Fundição por Investimento (Cera Perdida)

Método onde forma feita de material fusível, superfície revestida com várias camadas de material refratário para fazer casca. Forma derretida e descarregada da casca, obtendo fundição sem superfície de partição; areia preenchida após calcinação a alta temperatura.

Processo Tecnológico

Características

Vantagens:

• Alta precisão dimensional e geométrica.
• Alta rugosidade superficial (nota: original diz "high surface roughness" mas contexto sugere boa qualidade — provavelmente "fine surface finish").
• Fundições de forma complexa possíveis; liga de fundição ilimitada.

Desvantagens: Procedimento complicado e alto custo.

Aplicação: Fundição a cera perdida adequada para peças com forma complexa, alta precisão, ou pequenas fundições só possíveis via investimento, como pás de turbina de motor.

Fundição sob Pressão (Die Casting)

Características Tecnológicas

Vantagens:

• Metal líquido suporta alta pressão e taxa de fluxo rápida.
• Boa qualidade do produto, dimensão estável, boa intercambiabilidade.
• Alta eficiência de produção e reciclagem de moldes.
• Preferência para produção em massa e bons retornos econômicos.

Desvantagens:

• Peças facilmente produzem poros e porosidade.
• Fundidos têm baixa plasticidade, não adequados para trabalho sob carga e vibração.
• Vida do molde para ligas de alto ponto de fusão é baixa, afetando expansão da produção.

Fundição de Baixa Pressão

Método de encher molde com metal líquido sob baixa pressão (0,02–0,06 MPa) e cristalizar sob pressão.

Processo Tecnológico

Características

• Pressão e velocidade ajustáveis, aplicável a todo tipo de molde (metálico, areia), ligas e tamanhos.
• Cristalização sob pressão: estrutura densa, contorno claro, superfície lisa, altas propriedades mecânicas, benéfico para peças grandes de parede fina.
• Elimina cabeçote de alimentação; taxa de utilização de metal 90–98%.
• Baixa intensidade de trabalho, boas condições, equipamento simples, fácil mecanização/automação.

Aplicação

Produtos tradicionais: cabeçote, cubo de roda, rack de cilindro.

Fundição Centrífuga

Método onde metal líquido vertido em molde rotativo, preenchido e solidificado sob força centrífuga.

Processo Tecnológico

Características

Vantagens:

• Quase nenhum consumo de metal de sistema de alimentação/alimentador; rendimento do processo muito aumentado.
• Núcleo de molde não necessário em fundições ocas; capacidade de enchimento muito melhorada em fundições tubulares longas.
• Fundição com maior densidade, menor porosidade, escória e defeitos, maiores propriedades mecânicas.
• Fácil fabricar fundições de metal composto como cilindro e manga.

Desvantagens:

• Limites em fundições de perfil.
• Diâmetro do furo interno não preciso, superfície rugosa, qualidade ruim, folga de usinagem grande.
• Fácil produzir segregação de gravidade específica.

Aplicação

Primeiro usada em tubos de ferro fundido. Metalurgia, mineração, transporte, drenagem/irrigação, aviação, defesa, automotivo para aço, ferro, ligas não-ferrosas. Tubo de ferro, camisa de cilindro de motor, manga de eixo mais comuns.

Fundição sob Pressão a Vácuo (Vacuum Die Casting)

Processo avançado que elimina ou reduz significativamente furos de ar e gases dissolvidos em fundidos sob pressão removendo gases na cavidade durante fundição, melhorando propriedades mecânicas e qualidade superficial.

Características Tecnológicas

Vantagens:

• Elimina/reduz furos de ar, melhora propriedades mecânicas, qualidade superficial, performance de revestimento.
• Reduz contrapressão da cavidade; liga com pressão específica baixa e desempenho de fundição ruim pode ser usada. Possível fundir peças maiores com máquinas menores.
• Condições de enchimento melhoradas; fundições de parede mais fina possíveis.

Desvantagens:

• Estrutura de molde complexa, fabricação/configuração difícil, alto custo.
• Se não controlado bem, efeito mal satisfatório.

Fundição por Espuma Perdida (Lost Foam / Cavity Casting)

Novo tipo que agrupa modelos de parafina ou espuma com tamanho/formato similares às fundições em clusters. Pincela revestimento refratário, seca, enterra em areia de quartzo seca e vibra modelo.

Sob fundição de pressão negativa, modelo gasifica, metal líquido ocupa lugar, fundição feita após resfriamento/solidificação.

Características Tecnológicas

• Alta precisão de fundição, sem núcleo de areia reduz tempo de produção.
• Sem superfície de partição, design flexível, alto grau de liberdade.
• Produção limpa, sem poluição.
• Investimento e custo de produção reduzidos.

Aplicação

Adequada para várias fundições de precisão com estrutura complexa, sem limite de tipo de liga e lote. Ex: caixa de motor ferro fundido cinzento, cotovelo de aço manganês alto.

Fundição Contínua (Continual Casting)

Método avançado onde metal fundido vertido continuamente em molde metálico especial chamado molde. Fundido solidificado (encrostado) puxado continuamente da outra extremidade para obter fundição de qualquer comprimento ou especificado.

Características Tecnológicas

• Boas propriedades mecânicas por resfriamento rápido, cristal compacto, estrutura uniforme.
• Economia de metal, rendimento melhorado.
• Intensidade de trabalho reduzida por processo simplificado, modelagem e outros processos isentos.
• Fundição contínua ajuda mecanização/automação e aumento de eficiência.

Aplicação

Fundições longas com forma invariável: aço, ferro, cobre, alumínio, magnésio. Lingote, placa, tarugo, tubo, etc.