Aços Fundidos

III - Fundição

1-Introdução

Os processos de transformação dos metais e ligas metálicas em peças para utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: você pode fundir, conformar mecanicamente, saldar, utilizar a metalurgia do pó e usinar o metal e, assim, obter a peça desejada. Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe o processo de fabricação. Como exemplo, podemos lembrar: o formato da peça, as exigências de uso, o material a ser empregado, a quantidade de peças que devem ser produzidas, o tipo de acabamento desejado, e assim por diante.

Dentre essas várias maneiras de trabalhar o material metálico, a fundição se destaca, não só por ser um dos processos mais antigos, mas também porque é um dos mais versáteis, principalmente quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peças que se pode produzir por esse processo.

Mas, afinal, o que é fundição? É o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada. A fundição é um processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é o processo pelo qual se fabricam os lingotes. É a partir do lingote que se realizam os processos de conformação mecânica para a obtenção de chapas, placas, perfis etc.

A palavra fundição é usada para o processo enquanto o produto denomina-se fundido. O processo de fundição é a manufatura de objetos metálicos (fundidos) fundindo o metal, vertendo este no molde (caixa de areia), e permitindo o metal fundido se solidificar como um fundido cuja forma é uma reprodução da cavidade do molde (caixa de areia). Este processo é realizado em fundições, que podem ser de materiais ferrosos ou não-ferrosos.

Sempre que se fala em fundição, as pessoas logo pensam em ferro. Mas esse processo não se restringe só ao ferro, não. Ele pode ser empregado com os mais variados tipos de ligas metálicas, desde que elas apresentem as propriedades adequadas a esse processo, como por exemplo, temperatura de fusão e fluidez .

A indústria de fundição é muito difundida e encontra-se entre as seis maiores nos Estados Unidos porque possibilita a produção peças complicadas. Exemplos: acessórios de tubulações, peças de um forno, bloco do motor de automóveis e aviões, pistões, anéis dos pistões, bases de máquina ferramenta, rodas, e eixos de manivela.

No começo da idade do metal, o conhecimento humano não estava avançado o suficiente para conseguir altas temperaturas para produzir metal fundido. Então, a fundição não era conhecida e os metais eram usados como eram encontrados na natureza ou aquecidos suavemente e trabalhado em formas. Os produtos daquela era são exemplificados pelo pendente de cobre encontrado na caverna de Shanidar (nordeste do Iraque) que data de 9500 a.C. e que foi moldado martelando um pedaço de metal no seu estado natural e dando acabamento com abrasivos. Depois, técnicas de fundição de cobre foram desenvolvidas, e foram produzidos moldes de cobre na Mesopotamia já em 3000 anos antes de cristo.

A fundição começou a ser usada pelo homem mais ou menos uns 3000 A.C. " Fundiu-se primeiro o cobre, depois o bronze, e, mais recentemente, o ferro, por causa da dificuldade em alcançar as temperaturas necessárias para a realização do processo. A arte cerâmica contribuiu bastante para isso, pois gerou as técnicas básicas para a execução dos moldes e para o uso controlado do calor já que, forneceu os materiais refratários para a construção de fornos e cadinhos.

A arte da fundição era então refinada pelos egípcios antigos que inovaram o processo de modelação em " cera perdida ". Durante a Idade do Bronze, a prática de fundição floresceu na China onde foram produzidos peças fundidas de alta qualidade com formas complicadas. O chinês desenvolveu certas ligas de bronze e dominou o processo de cera perdida durante a Dinastia de Shang. Mais tarde, aquela arte se difundiu para o Japão com a introdução do Budismo no sexto século. Também havia algumas realizações significantes no Oeste, onde o Colosso de Rhodes - uma estátua do Deus grego Apollo que pesava 360 tons- foi considerada um das Sete Maravilhas do Mundo. Aquela estátua de bronze foi fundida em seções, que depois foram agrupadas, e tinha 31 metros de altura.

Embora o ferro fosse conhecido no Egito já em 4000 A.C., o uso do ferro fundido era impossível devido à alta temperatura de fundição, e a falta de vasilhas de cerâmica (cadinho) capazes de conter o ferro fundido. A idade do ferro fundido chegou finalmente em 1340, quando o forno de fluxo foi construído em Marche-Les- Dames na Bélgica. Era capaz de produzir um volume contínuo de ferro fundido. A prática de fundição de materiais ferrosos desenvolveu mais adiante com a invenção do forno de cúpula por John Wilkenson na Inglaterra. Isto foi seguido pela produção de ferro maleável em 1826 por Seth Boyden e o desenvolvimento da metalografia por Henry Sorby da Inglaterra.

Sem dúvida, as descobertas da Revolução Industrial, como os fornos Cubilô, os fornos elétricos, e a mecanização do processo, muito contribuíram para o desenvolvimento da fundição do ferro e, consequentemente, do aço. A maioria dos equipamentos de fundição foi concebida basicamente nesse período, quando surgiram também os vários métodos de fundição centrífuga. Ao século XX coube a tarefa de aperfeiçoar tudo isso.

A relação entre as propriedades e a microestrutura das ligas foram entendidas. O controle completo do processo de fundição ficou possível baseado no conhecimento e controle da microestrutura. No entanto, os processos de conformação tiveram um desenvolvimento mais rápido do que a fundição porque as ligas forjadas tinham um desempenho melhor e um campo mais largo de aplicações. O ferro nodular, que possui a fundibilidade do ferro fundido e a resistência ao impacto do aço, foi introduzido em 1948, e favoreceu a difusão do ferro para competir mais favoravelmente com ligas forjadas.

2-Fenomenos que ocorrem durante a solidificação

Esses fenômenos são : cristalização, contração de volume, concentração de impurezas e desprendimento de gases.

2.1 Cristalização

Essa particularidade dos metais, durante sua solidificação, já foi estudada, sob o ponto de vista geral. Consiste, como se viu,