A história da fundição remonta a milhares de anos, sendo um dos processos mais antigos de transformação de metais.

A descoberta e evolução da fundição marcaram importantes avanços tecnológicos e sociais, permitindo o desenvolvimento de ferramentas, armas, artefatos e estruturas essenciais para a civilização humana. 

Origens Antigas da Fundição 

Os primeiros indícios de fundição de metais datam de cerca de 5000 a.C., durante a Idade do Cobre. Civilizações antigas, como os egípcios, mesopotâmicos e chineses, começaram a experimentar com o aquecimento de minérios metálicos em fornos rudimentares para extrair cobre. A descoberta de que o metal líquido poderia ser vazado em moldes para criar formas específicas revolucionou a fabricação de ferramentas e armas, inaugurando uma nova era tecnológica. Por volta de 3500 a.C., a técnica de fundição de bronze foi desenvolvida, misturando cobre com estanho. O bronze, uma liga mais dura e resistente do que o cobre puro, permitiu a produção de armas e ferramentas superiores, impulsionando o progresso das civilizações da Idade do Bronze. As habilidades de fundição foram aperfeiçoadas, permitindo a criação de estátuas, ornamentos e utensílios domésticos detalhados. 

Avanços na Idade do Ferro

O próximo grande avanço na fundição ocorreu durante a Idade do Ferro, por volta de 1200 a.C. A fundição de ferro exigia temperaturas mais altas do que as utilizadas para o cobre e o bronze, levando ao desenvolvimento de fornos mais avançados. A descoberta de que a adição de carbono ao ferro produzia aço, um material ainda mais forte e durável, teve um impacto significativo nas sociedades antigas. Ferramentas e armas de aço permitiram a construção de melhores estruturas e a realização de conquistas militares. 

Idade Média e Renascimento 

Durante a Idade Média, a fundição continuou a evoluir com o desenvolvimento de fornos de alta temperatura, como o alto-forno. A invenção do alto-forno na China e sua posterior adoção na Europa permitiram a produção em larga escala de ferro fundido. Este período também viu a introdução de técnicas de moldagem em areia, melhorando a precisão e a qualidade das peças fundidas. No Renascimento, o renascimento do conhecimento científico e técnico levou a avanços significativos na fundição. A invenção da tipografia por Johannes Gutenberg, que utilizava tipos móveis fundidos em chumbo, revolucionou a impressão e a disseminação do conhecimento. Além disso, escultores e artistas, como Benvenuto Cellini, utilizaram a fundição de precisão para criar obras de arte intrincadas em bronze. 

Revolução Industrial 

A Revolução Industrial, iniciada no final do século XVIII, trouxe mudanças drásticas para a fundição. A demanda por peças metálicas aumentou exponencialmente com o desenvolvimento de máquinas a vapor, ferrovias e infraestrutura industrial. A fundição de ferro e aço tornou-se um processo central na produção industrial. Fornos mais eficientes e métodos de moldagem aprimorados permitiram a produção em massa de componentes padronizados, reduzindo custos e aumentando a eficiência. O processo de fundição de aço Bessemer, inventado por Henry Bessemer em 1856, revolucionou a produção de aço ao permitir a fabricação em grande escala e a baixo custo. A capacidade de produzir grandes quantidades de aço de alta qualidade foi crucial para a construção de pontes, edifícios e navios, moldando o mundo moderno. 

Fundição Moderna 

No século XX e além, a fundição continuou a evoluir com a introdução de novas tecnologias e materiais. A fundição sob pressão (die casting) permitiu a produção de peças complexas com alta precisão e repetibilidade, sendo amplamente utilizada na indústria automotiva e eletrônica. A fundição por cera perdida, também conhecida como fundição de precisão, tornou-se essencial para a fabricação de componentes aeroespaciais e médicos. Os avanços na ciência dos materiais e na tecnologia de fundição, incluindo o uso de simulações computacionais e controle automatizado de processos, melhoraram a qualidade e a eficiência da fundição. Novos métodos, como a fundição de espuma perdida e a fundição centrífuga, expandiram as possibilidades de design e aplicação.

ETAPA 1: Tipos de processos de fundição 

Nesta etapa, iremos abordar o processo de fundição, uma técnica fundamental na fabricação de diversos componentes mecânicos. A fundição é amplamente utilizada na indústria para produzir peças complexas com grande precisão e versatilidade. Vamos mergulhar na descrição e nos aspectos essenciais desse processo. A fundição é um processo que consiste em derreter um metal ou uma liga metálica e verter o material líquido em um molde, onde ele é solidificado para formar uma peça sólida. Esse processo é amplamente utilizado na indústria devido à sua capacidade de produzir peças de diferentes tamanhos, formas e complexidades.

Principais Etapas do Processo de Fundição: 

• Preparação do Molde: o primeiro passo na fundição é preparar o molde. Isso envolve a escolha do material do molde (geralmente areia), a criação de um padrão em negativo da peça a ser produzida e a montagem do molde. 
• Preparação do Material: o material a ser fundido é selecionado e preparado. Isso pode envolver a fusão de ligas metálicas em fornos de fundição, onde o material é aquecido até atingir seu ponto de fusão adequado. 
• Vazamento e Solidificação: o material fundido é despejado no molde preparado. Ele preenche os espaços vazios do padrão, assumindo a forma desejada. À medida que o material esfria e solidifica, a peça é formada dentro do molde. 
• Resfriamento e Extração: após a solidificação completa do material, o molde é aberto e a peça é extraída. Em alguns casos, pode ser necessária a remoção de excessos de material, como rebarbas ou canais de alimentação. 
• Acabamento: após a extração, a peça fundida pode passar por processos adicionais de acabamento, como usinagem, retificação ou tratamentos térmicos, para alcançar as tolerâncias e propriedades desejadas.

Atividade da ETAPA 1: 

Tipos de Processos de Fundição 

Nesta etapa da atividade, sua tarefa é pesquisar e explorar mais detalhadamente sobre o processo de fundição na indústria. Concentre-se em diferentes tipos de fundição, como fundição em areia, fundição por cera perdida ou fundição em molde metálico. Além disso, destaque as vantagens, desafios e aplicações de cada tipo de fundição. Para realizar essa pesquisa, consulte livros, artigos acadêmicos, sites especializados e materiais técnicos. Certifique-se de citar corretamente todas as fontes utilizadas. Ao realizar sua pesquisa, leve em consideração os seguintes pontos: 

• Fundição em Areia: descreva o processo de fundição em areia, incluindo os passos envolvidos, como a preparação do molde de areia, a colocação do material fundido e a solidificação. Discuta as vantagens desse método, como a flexibilidade de produção, o custo relativamente baixo e a possibilidade de criar peças de grande porte. Também aborde os desafios, como a necessidade de pós-tratamento e a limitação em termos de complexidade das formas produzidas. Explique as principais aplicações da fundição em areia na indústria. 
• Fundição por Cera Perdida: explique o processo de fundição por cera perdida, que envolve a criação de um modelo em cera, o revestimento cerâmico, a remoção da cera e o despejo do material fundido no molde. Destaque as vantagens desse método, como a precisão dimensional, a capacidade de produzir peças complexas e a excelente qualidade superficial. Discuta os desafios, como a necessidade de maior tempo e custo de produção, bem como a limitação em termos de tamanho das peças. Apresente as principais aplicações da fundição por cera perdida na indústria. 
• Fundição em Molde Metálico: descreva o processo de fundição em molde metálico, que utiliza moldes permanentes feitos de metal, como aço ou ferro fundido. Explique as etapas envolvidas, incluindo a preparação do molde, o despejo do material fundido e a extração da peça. Aborde as vantagens desse método, como a alta precisão dimensional, a boa qualidade superficial e a possibilidade de produção em grande escala. Discuta os desafios, como a maior complexidade e custo na fabricação dos moldes metálicos. Apresente as principais aplicações da fundição em molde metálico na indústria.

ETAPA 2: Projeto de Fundição

Nesta etapa, iremos abordar um experimento sobre processo de fundição. Para isso, acesse o laboratório virtual denominado “PROJETO DE FUNDIÇÃO”. Ao abrir ele, você irá fundir uma peça metálica utilizando um molde de areia verde. Durante o experimento, você realizará os seguintes procedimentos: 

• Transferindo areia para a caixa 1: despeje água na bacia que contém areia e misture com a concha. Posicione o molde 1 na caixa 1 e, em seguida, aplique talco sobre o molde. Com a concha, adicione uma camada de areia sobre o molde e compacte essa camada com o bastão de madeira. Adicione outra camada de areia com a concha e compacte novamente. 
• Transferindo areia para a caixa 2: rotacione a caixa 1 deforma que o molde fique visível. Acople a caixa 2 sobre a caixa 1 e posicione o molde 2. Pulverize talco sobre o molde e posicione os canos de PVC. Com a concha, adicione 2 camadas de areia, compactando cada uma delas com o bastão de madeira. Remova os canos PVC e desacople a caixa 2. Escave a passagem com a espátula e retire os moldes. 
• Transferindo areia para o molde macho: aplique talco sobre o molde macho. Com a concha, adicione 2 camadas de areia, compactando cada uma delas com o bastão de madeira. Retire o macho do molde e posicione-o na caixa 1. Acople novamente a caixa 2 e posicione os massalotes na caixa. 
• Vertendo o metal líquido: utilize a tenaz para remover o cadinho do forno de fundição e verta o metal líquido no molde. Aguarde uma hora, quebre o molde e retire a peça pronta.

Atividade da ETAPA 2: Realizando o processo de fundição Nesta etapa da atividade, sua tarefa será executar o experimento “Projeto de fundição” presente no simulador virtual. Para realizar o experimento, abra o laboratório virtual e siga o roteiro de experimentos. Nele você irá encontrar o passo a passo de como deve ser executada as etapas para o correto funcionamento do experimento. Após ler as instruções do roteiro, abra o experimento e execute os passos para realizar a fundição da sua peça metálica. Ao final do experimento, responda às seguintes questões: 

1. Descreva como foram realizadas as etapas do experimento, dizendo o que foi feito desde o início, até o final do experimento. 
2. Ocorreram defeitos na peça? Se sim, como seria possível evitá-los? 
3. De que material foi fabricado o macho e por quê?

ETAPA 3: Reflexão e Análise do Processo de Fundição em Areia Verde 

Após concluir o experimento no laboratório virtual, onde fundiu uma peça utilizando a técnica de moldagem em areia verde, é importante refletir sobre os aspectos e etapas envolvidas neste processo. A moldagem em areia verde é um método amplamente utilizado na indústria de fundição devido à sua versatilidade e custo-benefício. No experimento, você pôde observar desde a preparação da mistura de areia e argila até o vazamento do metal fundido no molde e o subsequente resfriamento e solidificação da peça. Agora, para consolidar seu entendimento sobre este processo de fundição, você deve responder a algumas perguntas específicas. Essas questões abordarão desde os fundamentos teóricos da moldagem em areia verde até as particularidades observadas durante o experimento virtual. Essa reflexão não só reforçará os conceitos aprendidos, mas também permitirá uma compreensão mais profunda das aplicações práticas e dos desafios deste método de fundição. Vamos, então, explorar as perguntas e analisar os detalhes que fazem da moldagem em areia verde uma técnica fundamental na fabricação de componentes metálicos.

Atividade da ETAPA 3: Explorando a Fundição em Areia Verde 

Para consolidar o seu aprendizado, responda às seguintes perguntas sobre a fundição usando molde de areia verde. 

1. Um defeito característico e muito comum no processo de fundição é o rechupe, que se manifesta como uma depressão na superfície ou um vazio interno na peça fundida. Este defeito ocorre devido à contração do metal durante a solidificação. Qual é a forma mais comum utilizada para prevenir essa falha? 
2. A compactação da areia verde pode ser realizada manualmente ou com o auxílio de máquinas.

Qual é a composição básica dessa mistura? 

• Na fundição por gravidade, o metal é vazado utilizando apenas a força da gravidade. Considerando o processo realizado no laboratório, em que momento é mais adequado utilizar o modelo de fundição? 
• A delaminação ocorre quando duas porções do material fundido se encontram, mas não se fundem corretamente devido a uma solidificação prematura. Quais são as causas mais comuns desse defeito? 

Explique a importância de manter o metal no ponto correto de fluidez durante a etapa de vazamento. Em relação às temperaturas críticas no processo de fundição, quais delas devem ser monitoradas com atenção?