A fundição é o processo pelo qual os metais ou ligas metálicas em estado líquido (fundido) são vazadas em um molde para a fabricação dos mais variados tipos de peças, objetos decorativos, joias/bijuterias, carcaças de máquinas, lingotes e outros. Em muitos casos, a fundição é o processo mais simples e econômico de se produzir uma peça, principalmente quando esta é de grande porte, de geometria intrincada ou com canais internos e cavidades.
Aço derretido. Foto: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com
A fundição pode dar origem a peças acabadas, já em seu formato final, ou não. Nesse caso, elas podem passar por processos de conformação mecânica (por exemplo, forja), ajustes dimensionais, soldagem ou usinagem (para peças que serão usinadas é comum deixar um sobremetal). Mas, de modo geral, as peças fundidas passam por processos de acabamento como corte de canais, usinagem, e rebarbação. Quando necessário, as peças também podem passar por tratamento térmico para conferir maior resistência já que as peças fundidas apresentam menor resistência mecânica do que as peças produzidas por processos de conformação.
Existem vários processos diferentes para se produzir peças fundidas, os mais comuns são: fundição por gravidade, por centrifugação, sob pressão e de precisão. Cada um se ajusta a determinadas exigências de qualidade, custo e tempo. Mas, basicamente, o início do processo, é a produção de um modelo ou de um molde.
Os modelos são usados para dar forma ao fundido quando o molde utilizado é do tipo não permanente (geralmente de areia). Os modelos podem ser de madeira, plástico, isopor, metal ou mesmo de cera e podem ser aplicados produtos desmoldantes (talco, grafite) para facilitar sua retirada de dentro do molde.
Nos processos de fundição também podem ser utilizadas peças chamadas de machos que servem para formar canais ou furos em peças que precisem ser vazadas. Os machos devem ser feitos de um material resistente o suficiente para suportar o processo de vazamento do metal fundido, mas devem ser quebráveis após o processo de solidificação e esfriamento para que possa ser retirado da peça.
Os moldes, por sua vez, são o negativo da peça a ser produzida e o tipo de material com que são feitos depende do processo que será utilizado. Os mais comuns são feitos de areia de fundição: a areia sintética, composta por uma mistura de areia, argila e água; a areia verde, que contém areia silicosa; e a areia seca, utilizada quando se precisa de peças com melhor acabamento ou estabilidade dimensional, que contém aditivos que melhoram suas propriedades. No processo de moldagem com areia é reaproveitada cerca de 98% da areia utilizada. Ela é peneirada e volta para o processo.
Outros processos de fundição também utilizam moldes de areia, mas o mais comum é o processo por gravidade, por ser também o mais barato. Nesse processo, confecciona-se um modelo que pode ser de madeira, coloca-o em uma caixa com areia deixando-se dois canais, o de vazamento e o de alimentação. Após o aquecimento e secagem do molde de areia, o modelo é retirado e é vazado o metal fundido que formará a peça. Após a solidificação o molde pode ser quebrado para a retirada da peça ou pode-se utilizá-lo para a produção de outras peças (isso depende do formato da peça e do molde, se ele possui formato que permita a remoção da peça).
Também podem ser confeccionados moldes de metal (permanentes) ou mistos, com partes permanentes e partes temporárias (que podem ser quebradas após a solidificação do fundido). O processo de fundição com uso de moldes permanentes de metal permite a fabricação de milhares de peças com um único molde que deve ser feito de um metal com ponto de fusão maior que o metal da peça a ser produzida. Devido ao seu custo mais elevado, os moldes em metal são feitos apenas para produção de peças em série.
A moldagem em casca (“shell molding”) é um processo de confecção de molde em areia sobre um modelo de metal onde este é constituído por uma camada fina de areia com resina o que permite a utilização de uma menor quantidade de material no processo (mesmo assim, é um processo mais caro que o convencional, mas permite melhor acabamento). Depois da confecção do molde ele passa por um processo de tratamento térmico para melhorar sua resistência e então, pode ser utilizado para o vazamento do fundido.
No processo de fundição por cera perdida são utilizados dois moldes. O primeiro é feito de um metal que possa ser facilmente trabalhado no formato invertido da peça a ser produzida (geralmente em duas metades). Depois enche-se esse molde com cera para formar os modelos, no formato da peça final. Coloca-se esses modelos em uma caixa que é preenchida com areia de fundição e aquecida até a cera derreter e escorrer e têm-se outro molde com o formato invertido da peça. Este sim é preenchido com o metal fundido, dando origem à peça. As vantagens desse processo é que podem ser produzidas várias peças em série com alto grau de detalhamento e praticamente acabadas. A desvantagem é que o tamanho das peças é limitado.
Outro processo de fundição, é a fundição sob pressão onde o metal é bombeado para dentro do molde ou matriz e esta é resfriada com água para aumentar sua vida útil e permitir o resfriamento mais rápido do fundido. Este processo permite a confecção de peças com paredes de espessura mais fina e com maior detalhamento já que o vazamento forçado permite um melhor preenchimento do molde.
A fundição por centrifugação consiste num equipamento onde o molde permanece girando enquanto é preenchido pelo metal, fazendo que o vazamento seja mais eficiente, porém, também é mais caro que o processo normal (por gravidade). É neste processo que se produz os tubos sem costura.
A produção de lâminas ou chapas de aço também é um processo de fundição. O metal fundido é vazado por uma câmara e uma matriz onde ele é resfriado apenas o suficiente para ir para o laminador, onde ficará na espessura final (as chapas mais finas podem passar por diversos laminadores até atingir a espessura desejada).
Fontes:
http://www.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/Processos%20de%20Fundi%C3%A7%C3%A3o%20e%20Sinteriza%C3%A7%C3%A3o.pdf
https://web.archive.org/web/20171013062202/http://www3.fsa.br:80/mecanica/arquivos/02%20Fundi%C3%A7%C3%A3o.pdf
https://web.archive.org/web/20120118025526/http://www.abal.org.br:80/aluminio/processos_fundicao.asp
https://web.archive.org/web/20091122124341/http://www.metalmat.ufrj.br:80/downloads/livro_FUNDICAO.pdf
https://web.archive.org/web/20120808143000/http://ciencia.hsw.uol.com.br/aluminio3.htm
https://web.archive.org/web/20090523105031/http://www.qualisteel.com.br:80/processo.html
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/fundicao/