Fundição Explicada: Definição, Tipos e Aplicações

O que é Fundição?

A fundição é um processo de manufatura no qual um material líquido é geralmente despejado em um molde que contém uma cavidade com a forma desejada e, em seguida, deixado solidificar. A peça solidificada também é conhecida como fundido, que é ejetada ou retirada do molde para completar o processo.

Os materiais de fundição são geralmente metais ou vários materiais de cura temporal que endurecem após a mistura de dois ou mais componentes; exemplos são epóxi, concreto, gesso e argila.

A fundição de metal é um processo de 7.000 anos usado tanto na manufatura quanto na arte. O primeiro objeto fundido conhecido é um sapo de cobre que data de 3200 a.C., encontrado no atual Iraque. Durante a fundição de metal, o metal fundido é transferido de um cadinho para um molde para criar um objeto fundido positivo. O metal e o molde são resfriados, e o objeto metálico é removido e acabado.

Técnicas tradicionais de fundição de metal incluem fundição a cera perdida, fundição em molde de gesso, fundição sob pressão (die casting) e fundição em areia, para citar algumas. Esses processos de fundição de metal podem ser concluídos em uma fundição ou em um ateliê de joalheria.

Os processos de fundição de metal são conhecidos há milhares de anos e têm sido amplamente utilizados para criar esculturas, joias, transporte, armas e ferramentas.

A fundição é mais comumente usada para criar formas complexas que seriam difíceis ou antieconômicas de fabricar por outros métodos. Equipamentos pesados, como bases de máquinas-ferramenta, hélices de navios, etc., podem ser facilmente fundidos no tamanho necessário em vez de ter várias peças pequenas unidas.

MAIS: O que é Fundição de Metal?

O que é o Processo de Fundição?

Os processos de fundição envolvem o uso de material fundido, geralmente metal. Este material fundido é então despejado em uma cavidade de molde que assume a forma da peça final. O material fundido então esfria, com o calor sendo geralmente extraído através do molde, até solidificar na forma desejada.

A fundição de metal divide-se em duas categorias principais: processos com moldes reutilizáveis e processos com moldes descartáveis (expendable). Em ambos os processos, o fundidor derrete o material metálico em um cadinho, despeja-o no molde e, em seguida, remove o material do molde ou a peça fundida após o metal ter esfriado e solidificado.

O processo básico de fundição de metal envolve a criação de um modelo e um molde, depois despeja-se o metal fundido no molde. Você então extrai a peça fundida sólida e finaliza sua peça. Este processo é personalizável para diferentes tipos de fundição de metal, formas, tamanhos e mais.

Passo 1: Criar o modelo (pattern)

Antes de fazer seu molde, você deve criar um modelo para determinar a forma do molde. O modelo pode ser um modelo 3D do seu fundido final. Pode ser moldado em cera, areia, plástico ou até madeira.

Alguns fundidores usam moldes feitos de gesso ou silicone, que são materiais que não suportariam um fundido de metal fundido, mas permitem criar múltiplas cópias de cera para usar na fundição com molde descartável.

Ao moldar seu modelo, certifique-se de contabilizar qualquer encolhimento antecipado quando o metal esfriar. Os modelos também podem ser canalizados com canais de alimentação (sprues) para permitir que o metal fundido flua para o molde.

Passo 2: Fazer o molde

Depois de criar um modelo, é hora de fazer seu molde. Como mencionado acima, você pode optar por fazer um molde reutilizável, geralmente feito de metal, ou um molde de uso único, que pode ser feito de areia, gesso ou cerâmica.

Cada um desses métodos para fazer moldes é otimizado para diferentes metais de fundição e vários níveis de complexidade do modelo. Se você estiver trabalhando com um modelo de cera ou plástico, pode queimar o modelo dentro de um forno.

Passo 3: Escolher a liga metálica

Todos os fundidos metálicos são produzidos a partir de ligas ferrosas ou não ferrosas. Ligas são misturas de elementos que fornecem as melhores propriedades mecânicas para o uso do fundido final. Ligas ferrosas incluem aço, ferro maleável e ferro cinzento.

Ligas não ferrosas mais comumente usadas na fundição são alumínio, bronze e cobre. Se você estiver trabalhando com metais preciosos em um ateliê de joalheria, pode trabalhar com prata, cobre, ouro e platina.

Passo 4: Derreter a liga

Os processos de fusão variam entre as ligas porque cada liga terá uma temperatura de fusão diferente. Essencialmente, a fusão consiste em colocar a liga sólida em um cadinho e aquecê-la sobre uma chama aberta ou dentro de um forno.

Passo 5: Despejar no molde

Despeje o metal fundido na cavidade do molde. Se for um fundido pequeno, você pode simplesmente despejar do cadinho onde o metal foi aquecido diretamente no molde. Um fundido maior pode exigir uma pequena equipe para apoiar o aquecimento do metal dentro de um forno e transferir o metal para um cadinho ou concha maior antes de despejar no molde.

Certifique-se de seguir todas as orientações de segurança recomendadas ao despejar metal fundido. Use roupas de proteção, incluindo roupas de fibra natural, calças e mangas longas, luvas isolantes e óculos de segurança.

Trabalhe em um espaço bem ventilado para evitar riscos de fumos perigosos. Tenha um extintor de incêndio químico por perto e mantenha o caminho entre o forno e o molde livre. Deixe o molde solidificar antes de passar para a próxima etapa.

Passo 6: Remover a peça fundida do molde

Quando o metal esfriou e solidificou, você pode removê-lo do molde. Se fundiu em um molde de uso único, pode quebrar o molde da peça fundida. Se usou um molde de investimento de gesso, você vai querer resfriar o gesso em água após o metal solidificar. A água ajudará a quebrar o molde. Para moldes reutilizáveis, você pode usar pinos ejetores para extrair sua peça fundida.

Passo 7: Acabamento

Lixe e pola seu fundido de metal sólido! Isso pode envolver a limpeza do objeto fundido, como remover excesso de material do molde em água, quebrar os canais de alimentação com alicates para objetos pequenos, ou até mesmo uma esmerilhadeira angular para peças grandes.

Diferentes Tipos de Fundição

Diferentes Tipos de Processos de Fundição:

• Fundição em areia (Sand casting).
• Fundição por investimento (Investment casting).
• Fundição sob pressão (Die casting).
• Fundição de baixa pressão (Low pressure casting).
• Fundição centrífuga (Centrifugal casting).
• Fundição por gravidade (Gravity die casting).
• Fundição a vácuo (Vacuum die casting).
• Fundição por compressão (Squeezing die casting).
• Fundição por espuma perdida (Lost Foam Casting).
• Fundição contínua (Continual Casting).

1. Fundição em Areia

A fundição em areia é um dos tipos de fundição mais populares e fáceis, usada há séculos. A fundição em areia permite lotes menores que a fundição em molde permanente e a um custo muito razoável. Não apenas os fabricantes podem usar este método para produzir produtos a baixo custo, mas a fundição em areia também oferece outras vantagens, como operações de muito pequeno porte.

O processo permite fundidos pequenos o suficiente para caber na palma da mão até fundidos grandes como leitos de trens. A fundição em areia também pode fundir a maioria dos metais, dependendo do tipo de areia usada para fazer os moldes.

A fundição em areia é tipicamente baseada em materiais de sílica, como areia sintética ou naturalmente ligada. A areia de fundição geralmente consiste em grãos finamente moídos e esféricos que podem ser compactados firmemente para formar uma superfície de molde lisa.

A fundição é projetada para reduzir o risco de trincas, rasgos ou outros defeitos, permitindo uma quantidade moderada de flexibilidade e encolhimento durante a fase de resfriamento. A areia também pode ser fortalecida adicionando argila, o que fará com que as partículas se liguem mais estreitamente. Produtos automotivos como blocos de motor são feitos por fundição em areia.

2. Fundição por Investimento (Cera Perdida)

A fundição por investimento, também conhecida como fundição a cera perdida, usa um modelo de cera descartável para cada peça fundida. Neste tipo de fundição, a cera é injetada diretamente em um molde, removida e depois revestida com material refratário e aglutinante, geralmente em várias etapas, para construir uma casca espessa.

Vários modelos são reunidos para formar canais de alimentação comuns. Uma vez que as cascas endureceram, os modelos são invertidos e aquecidos em fornos para remover a cera. Esses modelos requerem extremo cuidado, pois não são fortes o suficiente para suportar as forças envolvidas na fabricação de moldes. Uma vantagem da fundição por investimento é que a cera pode ser reutilizada.

A fundição por investimento é amplamente usada para fazer peças para as indústrias automotiva, geração de energia e aeroespacial, como pás de turbina. Esses fundidos garantem que componentes de alta qualidade sejam feitos com benefícios-chave de precisão, repetibilidade, versatilidade e integridade.

3. Fundição sob Pressão (Die Casting)

A fundição sob pressão é um método de moldagem de materiais forçando metal fundido sob alta pressão em uma cavidade de molde. A maioria das fundições sob pressão são feitas de metais não ferrosos, especialmente zinco, cobre e ligas à base de alumínio. No entanto, peças fundidas de ferro são possíveis.

O processo de fundição sob pressão é particularmente adequado para aplicações nas quais muitas peças de pequeno a médio porte com bons detalhes, qualidade de superfície fina e precisão dimensional são necessárias.

4. Fundição de Baixa Pressão

Na fundição de baixa pressão, o molde é preenchido com metal de um forno pressurizado, com pressões tipicamente em torno de 0,7 bar. O forno de manutenção está localizado na parte inferior da máquina de fundição sob pressão vertical, com o metal fundido sendo injetado diretamente para cima na parte inferior do molde. A pressão mantém o metal no molde até que solidifique.

Uma das principais vantagens deste processo é o controle preciso do enchimento da cavidade do molde. O metal fundido flui rápida e suavemente através das linhas de alimentação, reduzindo a formação de óxidos e prevenindo porosidade.

Este processo foi desenvolvido para a produção de peças axialmente simétricas, como rodas de carros. Usando núcleos de areia no molde, no entanto, também é adequado para a produção de peças com perfis ocos e geometrias complexas.

5. Fundição Centrífuga

A fundição centrífuga é usada para fazer peças longas e cilíndricas, como tubos de ferro fundido, confiando nas forças G desenvolvidas em um molde giratório. O metal fundido introduzido no molde é lançado contra a superfície interna do molde, criando um fundido que pode ser livre de vazios.

Este tipo de fundição foi originalmente inventado como o processo de Lavaud usando moldes refrigerados a água; o processo é aplicado a peças simétricas como tubos de esgoto e canhões de grande calibre e tem a vantagem de fazer peças com um número mínimo de alimentadores (risers).

No caso de peças assimétricas que não podem ser rotacionadas em torno de seus próprios eixos, uma variante de fundição centrífuga chamada fundição por pressão dispõe várias peças em torno de um canal de alimentação comum e rotaciona os moldes em torno deste eixo.

Uma ideia semelhante é usada na fundição de engrenagens anulares muito grandes, etc. Dependendo do material a ser fundido, moldes de metal ou areia podem ser usados.

6. Fundição por Gravidade (Gravity Die Casting)

A Fundição por Gravidade é um processo de fundição em molde permanente, onde o metal fundido é despejado de um recipiente ou concha no molde. A cavidade do molde enche sem força além da gravidade; o enchimento pode ser controlado inclinando o molde.

Recortes e cavidades podem ser usinados na forma do componente usando núcleos de areia. Este tipo de fundição oferece melhor qualidade de superfície que a fundição em areia, bem como melhores propriedades mecânicas, ambas devido à solidificação rápida.

Além disso, este processo tem uma taxa de fundição mais alta que a fundição em areia de alumínio, mas moldes metálicos são mais caros que areia. As vantagens incluem a possibilidade de baixa porosidade de gás e tamanhos de grão finos.

Comparado à fundição em areia, este processo requer menos pós-processamento e limpeza, e a fundição por gravidade tende a resultar em um produto de maior qualidade. O processo de manufatura de fundição por gravidade é geralmente menos custo-efetivo na fabricação de ferramentas comparado à fundição em areia.

7. Fundição a Vácuo (Vacuum Die Casting)

A fundição sob pressão assistida a vácuo é uma capacidade importante de processo na Kennedy Die Casting. A evacuação a vácuo da cavidade do molde reduz o aprisionamento de gás durante a injeção do metal e diminui a porosidade na fundição. O resultado é uma fundição sob pressão com um nível mais alto de qualidade.

Sistemas a vácuo são apenas um complemento. Eles não substituem boas práticas de projeto de fundição sob pressão na engenharia da cavidade do molde, canais, comportas e transbordos.

8. Fundição por Compressão (Squeeze Casting)

A fundição por compressão, também chamada de forjamento líquido, é um processo híbrido de conformação de metal que combina fundição em molde permanente com forjamento sob pressão em uma única etapa, onde uma quantidade específica de liga metálica fundida é despejada em um molde pré-aquecido e lubrificado e subsequentemente forjada e solidificada sob pressão.

9. Fundição por Espuma Perdida (Lost Foam Casting)

A fundição por espuma perdida (LFC) é um tipo de processo de fundição por padrão evaporativo semelhante à fundição por investimento, exceto que espuma é usada para o modelo em vez de cera. Este tipo de fundição aproveita o baixo ponto de ebulição de espumas de polímero para simplificar o processo de fundição por investimento, removendo a necessidade de derreter a cera fora do molde.

10. Fundição Contínua (Continuous Casting)

A fundição contínua é um refinamento do processo de fundição para a produção em massa contínua de perfis metálicos com seção transversal constante. Metal fundido é despejado em um molde aberto, refrigerado a água, que permite a formação de uma "pele" de metal sólido sobre o centro ainda líquido, solidificando gradualmente o metal de fora para dentro.

Após a solidificação, o fio (strand), como às vezes é chamado, é continuamente retirado do molde. Comprimentos predeterminados do fio podem ser cortados por cisalhamento mecânico ou maçaricos oxiacetilênicos móveis e transferidos para processos de conformação adicionais ou para estocagem.

Tamanhos de fundidos podem variar de tiras (poucos milímetros de espessura por cerca de cinco metros de largura) a lingotes (90 a 160 mm quadrados) a placas (1,25 m de largura por 230 mm de espessura). Às vezes, o fio pode passar por um processo inicial de laminação a quente antes de ser cortado.

A fundição contínua é usada devido aos custos mais baixos associados à produção contínua de um produto padrão, e também à qualidade aumentada do produto final. Metais como aço, cobre, alumínio e chumbo são fundidos continuamente, com o aço sendo o metal com as maiores tonelagens fundidas usando este método.

Vantagens do Processo de Fundição

A fundição tem as seguintes vantagens sobre outros processos de manufatura.

• Pode criar qualquer estrutura complexa economicamente.
• O tamanho do objeto não importa para a fundição.
• Os objetos fundidos têm alta resistência à compressão.
• Todas as estruturas feitas por fundição têm ampla gama de propriedades.
• Pode criar um objeto preciso.
• Todo material pode ser fundido.
• Cria estrutura isotrópica.
• É o mais barato entre todos os processos de manufatura.
• Componentes compostos podem ser facilmente feitos por fundição.

Desvantagens do Processo de Fundição

As desvantagens do Processo de Fundição são as seguintes.

• Precisão dimensional: Devido ao encolhimento na fundição, a precisão dimensional pode estar em risco. Portanto, os projetistas devem cuidar de fornecer a folga ao produto (Modelo) antes de despejar o metal fundido.
• Baixa resistência: Devido à alta porosidade comparado a uma peça usinada.
• Pós-processamento: Requer operações de usinagem secundárias para melhorar o acabamento superficial.
• Ponto de fusão mais baixo: Geralmente limitado a metais de ponto de fusão mais baixo.
• Não adequado para produção de baixo volume.

Aplicações do Processo de Fundição

• 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 de planta: 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
• Fundidos municipais: tubos, juntas, válvulas e conexões
• Doméstico: eletrodomésticos, cozinha e equipamentos de jardinagem, móveis e acessórios
• Objetos de arte: esculturas, ídolos, móveis, luminárias e itens decorativos.

Perguntas Frequentes

O que é Fundição?

A fundição é um processo de manufatura no qual um material líquido é geralmente despejado em um molde que contém uma cavidade com a forma desejada e então deixado solidificar. A peça solidificada também é conhecida como fundido, que é ejetada ou quebrada do molde para completar o processo.

O que significa Fundição?

A fundição é um processo de manufatura pelo qual um material fundido, como metal ou plástico, é introduzido em um molde, permitido solidificar dentro do molde, e então ejetado ou quebrado para fazer uma peça fabricada.

O que é Processo de Fundição?

Os processos de fundição envolvem o uso de material fundido, geralmente metal. Este material fundido é então despejado em uma cavidade de molde que assume a forma da peça final. O material fundido então esfria, com o calor geralmente sendo extraído via molde, até solidificar na forma desejada.

Quais são os diferentes tipos de fundição?

Diferentes Tipos de Processos de Fundição:

• Fundição em areia.
• Fundição por investimento.
• Fundição sob pressão.
• Fundição de baixa pressão.
• Fundição centrífuga.
• Fundição por gravidade.
• Fundição a vácuo.
• Fundição por compressão.
• Fundição por espuma perdida.
• Fundição contínua.

Qual é o processo de fundição?

Os processos de fundição envolvem o uso de material fundido, geralmente metal. Este material fundido é então despejado em uma cavidade de molde que assume a forma da peça final. O material fundido então esfria, com o calor geralmente sendo extraído via molde, até solidificar na forma desejada.

O que significa Fundição?

A fundição é um processo de manufatura usado pela indústria de forjamento para produzir um objeto (frequentemente metal) de uma forma específica desejada. Isso é alcançado despejando metal fundido quente em um molde que contém uma cavidade oca da forma exata requerida.

Quais são os 4 tipos de fundição?

Processos de conformação a quente, como fundição sob pressão, fundição por investimento, fundição em gesso e fundição em areia, cada um fornece seus próprios benefícios de manufatura únicos. Comparar tanto as vantagens quanto as desvantagens dos tipos comuns de processos de fundição pode ajudar na seleção do método mais adequado para uma determinada produção.

Quantos tipos de processo de fundição existem?

Esta técnica inclui pelo menos quatro métodos diferentes: permanente, sob pressão, centrífuga e fundição contínua.

O que você quer dizer com fundição e explique os tipos de fundição?

A fundição é um processo de manufatura no qual um material líquido é geralmente despejado em um molde, que contém uma cavidade oca da forma desejada, e então deixado solidificar. A fundição é mais frequentemente usada para fazer formas complexas que seriam difíceis ou antieconômicas de fazer por outros métodos.

O que é material de fundição?

Materiais de fundição são geralmente metais ou vários materiais de cura a frio que curam após a mistura de dois ou mais componentes; exemplos são epóxi, concreto, gesso e argila.

Quais são os tipos de fundição centrífuga?

Tipos de Fundição Centrífuga:

• Fundição Centrífuga Verdadeira. A fundição centrífuga verdadeira ou comumente conhecida como fundição centrífuga normal é usada para produzir uma estrutura oca simétrica com furos redondos.
• Fundição Semi-Centrífuga.
• Centrifugação.

O que é fundição de metal?

A fundição de metal é o processo de fazer objetos despejando metal fundido em um espaço vazio com forma. O metal então esfria e endurece na forma dada a ele por este molde moldado.

Quais são os diferentes tipos de defeitos de fundição?

Tipos de Defeitos de Fundição e Como Preveni-los

• Porosidade de Gás. Microfuros. Sopros. Furos Abertos.
• Defeitos de Encolhimento. Abertos. Fechados. Empenamento.
• Defeitos de Material do Molde. Cortes e Lavagens. Inchaços. Quedas.
• Defeitos de Despejo de Metal. Resfriamento Localizado (Cold Shot). Falta de Fusão (Cold Shut). Falha de Preenchimento (Misrun).
• Defeitos Metalúrgicos. Trincas a Quente. Pontos Quentes.
• Defeitos de Forma do Fundido. Desalinhamentos. Rebarbas.

O que é um núcleo (core) na fundição?

Um núcleo é um inserto de areia pré-formado e ligado, colocado no molde para moldar o interior de uma fundição ou uma parte da fundição que não pode ser moldada pelo modelo. Núcleos são frequentemente usados para criar seções ocas ou cavidades em uma fundição.

Qual a diferença entre Moldagem e Fundição?

A principal diferença entre moldagem e fundição é o uso do material no processo. A fundição tipicamente envolve metal, enquanto a moldagem foca em plásticos. Em ambos os casos, o material derretido vai para uma matriz ou molde para criar a forma final.

Quais ferramentas são usadas na fundição?

As principais ferramentas de fundição são ferramentas manuais, recipientes e ferramentas mecânicas. Ferramentas manuais consistem no apiloador, pá, peneira, arame de ventilação, levantador, espátula, colher de pedreiro, martelo, esfregão, grampos, fole, etc. Ferramentas mecânicas são geralmente usadas em fundições automatizadas.

Quais materiais são comumente usados para fundição?

Existem quatro ligas comumente usadas para fundição sob pressão: ligas à base de alumínio, cobre, magnésio e zinco, apesar do fato de que algumas outras ligas ferrosas incomuns também podem ser usadas para fundição sob pressão.

Como a fundição é feita?

Os processos de fundição envolvem o uso de material fundido, geralmente metal. Este material fundido é então despejado em uma cavidade de molde que assume a forma da peça final. O material fundido então esfria, com o calor geralmente sendo extraído via molde, até solidificar na forma desejada.

O que é fundição centrífuga?

O método de fundição centrífuga é o método para produzir tubos despejando metal fundido em um molde cilíndrico girando rapidamente, no qual a força centrífuga da rotação exerce pressão sobre o metal fundido.

O que é fundição por vazamento (slush casting)?

A fundição por vazamento é uma variante da fundição em molde permanente para criar um fundido oco. No processo, o material é despejado no molde e deixado esfriar até que uma casca de material se forme no molde. O líquido restante é então despejado para fora, deixando uma casca oca.

O aço pode ser fundido?

Muitos materiais podem ser fundidos, incluindo vários tipos de metais e sintéticos, mas ferro e aço em particular apresentam excelentes propriedades mecânicas para uma ampla gama de aplicações.

O que é fundição em areia verde (green sand casting)?

Uma fundição em areia verde é feita em um molde de areia ligado com argila, o nome referindo-se não à cor da areia, mas ao fato de que o molde não é curado. Moldes de areia seca são semelhantes, exceto que a areia é assada antes de receber qualquer metal.

Como escolher o método de fundição?

Se você estava confuso, abaixo estão algumas dicas simples que ajudarão você a selecionar o processo de fundição sob pressão certo para sua empresa.

• Complexidade do Design. A complexidade do design que você deseja para o produto final desempenhará um papel crucial na seleção de um processo de fundição sob pressão.
• Seleção do Material.
• Custo da Fundição.

O que é encolhimento na fundição (shrinkage casting)?

Encolhimento é uma mudança interna ou externa de volume que ocorre durante uma mudança de fase na transição de um metal do estado líquido para o estado sólido na superfície exposta. Este fenômeno ocorre em processos como fundição e solidificação de concreto.

O que é defeito de rebarba (fin defect) na fundição?

Rebarba (flash), também conhecida como rebarba de fundição ou rebarbas, é qualquer material indesejado e em excesso anexado a um fundido. É tipicamente uma folha fina de metal que se forma nas faces de separação. A rebarba é um material de desperdício que vira escória após ser rederretida.

O que é molde e núcleo?

Um núcleo é um dispositivo usado em processos de fundição e moldagem para produzir cavidades internas e ângulos reentrantes (um ângulo interno maior que 180°). O núcleo é normalmente um item descartável que é destruído para retirá-lo da peça.

Quais são os três tipos de ferros fundidos?

Os quatro tipos básicos de ferro fundido são ferro branco, ferro cinzento, ferro dúctil e ferro maleável.

• Ferro branco.
• Ferro cinzento.
• Ferro dúctil.
• Ferro maleável.

Um molde é um fundido?

O molde é a primeira etapa para fazer a réplica ou impressão do objeto desejado; no entanto, o fundido é o produto final obtido após todo o processo. O fundido é o produto final que foi feito, e em certas ocasiões, o fundido também pode ser usado para fazer mais moldes.