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Princípios dos 
processos de 
fabricação 
utilizando metais 
e polímeros
Prof.Gustavo Simão Rodrigues
Descrição
Os princípios dos processos de fabricação utilizando metais e polímeros, os efeitos da temperatura em
metais como agente de transformação, a resistência mecânica e temperatura como agentes de
transformação de metais, a temperatura como agente de transformação em polímeros e os processos de
fabricação por adição de material (polímeros).
Propósito
Frente ao elevado avanço tecnológico e à escassez de matérias primas, é importante para um engenheiro
mecânico compreender como os polímeros estão substituindo parcialmente os metais. Para isso, é
necessário compreender a fabricação dos mais variados tipos de peças metálicas ou poliméricas, e como a
quantidade de processos existentes para atender à demanda exigida pela sociedade sofreu uma grande
evolução nos últimos anos.
Preparação
Antes de iniciar o estudo deste conteúdo, tenha em mãos uma calculadora ou use a calculadora de seu
smartphone/computador.
Objetivos
Módulo 1
Temperatura em metais como agente de transformação
Analisar os efeitos da temperatura na fabricação de metais.
Módulo 2
Resistência mecânica e temperatura como agente de transformação
Analisar os efeitos da temperatura e resistência mecânica na fabricação de metais.
Módulo 3
Temperatura em polímeros como agente de transformação
Analisar os efeitos da temperatura na fabricação de polímeros.
Módulo 4
Processo de fabricação por adição de material (polímeros)
Aplicar os métodos de adição de material para a fabricação.

Introdução
1 - Temperatura em metais como agente de
transformação
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os efeitos da temperatura na fabricação de
metais.
Vamos começar!

Os efeitos da temperatura na fabricação de metais
Neste vídeo, você conhecerá os efeitos da temperatura na fabricação de metais.
Processos de fabricação
Grandezas de transformação
As duas principais grandezas de transformação para a fabricação de peças e produtos são a temperatura e
a resistência mecânica. Em uma aplicação, temos que conhecer qual a resistência mecânica em
determinada temperatura e como essa resistência se altera com a mudança da temperatura do ambiente ao
seu redor. Para contextualizar o que foi dito, vamos observar a imagem seguinte:
Metal e polímeros: análise qualitativa de resistência e temperatura para confecção de peças
Calandra manual
Durante o processo de fabricação de metais e polímeros, quando há uma situação em que a tensão de
trabalho é menor do que a tensão de ruptura , obtemos a denominada conformação
mecânica. Suas principais operações são: forjamento, laminação, conformação de chapas, trefilação,
extrusão etc.
Nesse processo, a tensão de trabalho é maior que a tensão de escoamento do material, e a deformação
plástica é o meio pelo qual se dá à matéria-prima a forma desejada para peça ou produto final.
Em outra classificação do processo de fabricação, em que a tensão de trabalho é maior que a tensão de
ruptura ( ), ocorre a remoção de material da matéria-prima para dar a forma desejada à
peça fabricada. A esse processo, dá-se o nome de usinagem. As principais operações desse processo são:
torneamento, faceamento, sangramento, fresamento, brochamento, mandrilamento, roscamento etc.
Exemplo de Fresadora
Quando a temperatura de trabalho é maior que a temperatura de fusão do material, ele se funde, e isso pode
ser por conta do uso de resistência elétrica, cuja temperatura é maior que a temperatura ambiente.
Operações desse tipo, com a remoção de material sob a forma de cavaco, podem ser exemplificadas como
eletroerosão, plasma e laser.
Já os processos nos quais ocorre a fusão da matéria-prima, porém sem remoção de material, são, por
exemplo, o lingotamento e a fundição.
Colocação do metal fundido em um molde
A sinterização é um processo em que a temperatura de trabalho é inferior à de fusão,
porém valores altos de pressão são combinados à temperatura
(σtrabaho  < σruptura )
σtrabaho  > σruptura 
porém valores altos de pressão são combinados à temperatura.
Eletroerosão
Fabricação por eletroerosão
No processo de fabricação por eletroerosão, do inglês EDM (Electrical Discharge Machining), a remoção de
material ocorre por conta de descargas elétricas, ressaltando-se que não há contato entre a peça e a
ferramenta, que pode ser eletrodo ou fio. A aplicação desse processo se dá na fabricação de peças cuja
matéria-prima possua alta dureza, valor da temperatura de fusão bem definida e dificuldade de aplicação de
métodos convencionais de usinagem.
Fabricação por Eletroerosão
As superfícies geradas por eletroerosão possuem excelente acabamento superficial e sem apresentar
alterações microestruturais. Entretanto, pode-se citar como desvantagens do processo a baixa taxa de
remoção de material e a dificuldade de descartar os fluidos empregados no processo. Esses fluidos atuam
como dielétricos, que são isolantes elétricos e, por isso, dificultam a passagem de correntes elétricas,
podendo ser tanto o óleo mineral quanto o querosene. Este último ainda apresenta a desvantagem adicional
de ser inflamável e exalar um odor característico, prejudicial à saúde do ser humano e ao meio ambiente.
Pode-se classificar o processo de eletroerosão por dois métodos: penetração e a fio, como ilustrados na
imagem a seguir.
Eletroerosão por penetração e a fio
A eletroerosão por penetração possui como ferramenta um eletrodo por onde passam cargas elétricas que
atuam na superfície da matéria-prima a ser trabalhada, como o eletrodo de grafite mostrado na imagem
adiante.
Eletrodo de grafite
A matéria-prima encontra-se submersa em um fluido dielétrico, que também tem a função de refrigerar o
processo de eletroerosão. Pode-se citar que a eletroerosão por penetração é empregada para a produção de
formas geométricas em moldes de injeção e também na gravação de logotipos, dentre outras aplicações.
Já na eletroerosão a fio, um fio de latão carregado eletricamente é empregado para cortar a peça,
atravessando-a inicialmente furada, que se encontra submersa no fluido dielétrico.
Máquina EDM corte com fio (de uma engrenagem).
A remoção de material ocorre em função das descargas elétricas entre o fio e a peça, à medida que o fio a
percorre com deslocamentos constantes. Matrizes de extrusão, por exemplo, são fabricadas dessa maneira.
A imagem a seguir mostra, esquematicamente, um equipamento utilizado na confecção de peças por
eletroerosão. Esse equipamento nada mais é que um controle de Comando Numérico Computadorizado
(CNC), que realiza todo deslocamento em X e Y, no caso de eletroerosão a fio e por furação, e também no
eixo Z, na eletroerosão por penetração. Ainda na imagem, é mostrada a distância mínima entre a peça e o
eletrodo (ferramenta), para a qual é produzida a centelha. Essa distância é denominada gap (“folga”, do
inglês) e está diretamente relacionada à da intensidade da corrente empregada.
O tamanho do gap determina a rugosidade superficial da peça, de modo que, com um gap grande, o tempo
d i é id d é i P l d l i
de usinagem é menor, entretanto a rugosidade é maior. Por outro lado, um gap menor resulta em maior
tempo de usinagem e também em menor valor de rugosidade superficial.
Esquema de equipamento utilizado na confecção de peças por Eletroerosão
A seguir, observe na imagem o esquema de equipamento utilizado na confecção de peças por eletroerosão:
Esquema de equipamento utilizado na confecção de peças por Eletroerosão
Condições operacionais de processamento
O modo como o eletrodo está polarizado (positivo ou negativo) influencia na velocidade de descarga
elétrica, afetando a qualidade superficial da peça e gerando maior desgaste no eletrodo. Via de regra, um
eletrodo positivo causa uma velocidade de usinagem menor, entretanto evita o desgaste excessivo do
eletrodo.
A potência elétrica depende tanto da tensão quanto da corrente elétrica, que nada mais é que a quantidadede elétrons usada na eletroerosão. Dessa forma, controlar a potência de abertura do arco pode reduzir o
desgaste do eletrodo.
Já a temperatura pouco influencia o processo, uma vez que a dissipação de calor é rápida e a peça está o
tempo todo submersa no fluido dielétrico. Além do mais, não há atrito, forças ou tensões, uma vez que não
há nenhum contato entre o eletrodo e a peça.
Uma limitação da eletroerosão consiste na necessidade de os materiais serem condutores elétricos. Caso
não sejam, não é possível executar a operação.
Laser
Conceito e especi�cações do laser
Laser significa “amplificação da luz por emissão estimulada de radiação” (do inglês, light amplification by
stimulated emission of radiation). Trata-se de uma alta concentração de ondas eletromagnéticas, o que lhe
confere um grande alcance, podendo chegar a milhares de quilômetros, além de altíssima potência, capaz
de cortar materiais de alta dureza, como o aço.
Ondas de frequências por luz comum e por laser
Fresa a laser
O laser é gerado por meio de descarga elétrica em um meio composto por uma mistura de gases,
normalmente hélio e neônio. A energia elétrica produzida pela descarga faz com que os elétrons desses
gases emitam fótons (partículas de energia contidas nas ondas eletromagnéticas), os quais se chocam com
outros elétrons e provocam a emissão de mais fótons, criando uma reação em cadeia.
O resultado é uma luz monocromática concentrada de grande potência composta por fótons em forma de
um feixe fino. O laser tem diversas aplicações, como:
Na medicina (cirurgias, quimioterapia, radioterapia).
Em aplicações tecnológicas, como sistemas de telemetria (medição de objetos muito
distantes).
Na telecomunicações (produções de antenas e componentes de emissão e recepção de
ondas eletromagnéticas).
O laser também pode ser obtido por meio de outros elementos da natureza como, por exemplo, gás
carbônico (CO2), neodímio (Nd) e argônio (Ar), além de diodo de alta potência. As características de cada
um estão descritas no quadro a seguir.
Tipo de laser Características
CO2 Pode chegar a 0,2 mm de profundidade; tem alta potência.
Diodo
Pode chegar a 2 mm de profundidade; a potência pode variar de baixa a
média.
Neodímio
Pode chegar a 5 mm de profundidade; a potência pode variar de baixa a
média.
Argônio
A profundidade pode ser variável entre 0,005 e 0,8 mm; a potência pode ser
regulada como muito baixa.
Quadro - Tipos de laser e suas respectivas características. 
Valdemir Martins Lira, 2016, p. 44.
Plasma
Em sistemas de fabricação de peças precisas ou em alguns processos como soldagem,
usinagem, tratamento térmico, prototipagem rápida. Especificamente na indústria, o laser de
dióxido de carbono tem sido muito utilizado, pois possibilita um processo rápido de corte e
solda de materiais.
Características do plasma
O plasma, também conhecido como quarto estado físico da matéria, pode ser definido como um gás
ionizado, no qual, ao contrário do estado gasoso em que o elétron orbita ao redor do núcleo do átomo, os
elétrons, os íons e os átomos neutros estão livres.
Exemplificação de moléculas do gás hidrogênio sendo ionizados para gerar plasma.
O plasma é formado quando uma substância no estado gasoso é aquecida a um valor tão elevado de
temperatura, que a agitação molecular térmica supera a energia de ligação que mantém os elétrons girando
em torno do seu núcleo.O estado da matéria é fortemente dependente da temperatura, como podemos ver
na imagem adiante.
Estados da matéria
O plasma corresponde a 99,99% da matéria divisível no Universo, em função da alta energia cinética de suas
partículas. Erosão, deposição de filmes finos, proteção de superfícies por tratamentos especiais,
endurecimento de superfícies e implantação iônica são alguns dos resultados das reações físicas e
químicas que ocorrem nas superfícies sólidas em contato com o plasma.
Atenção!
As técnicas de fabricação utilizam o plasma, pois os íons podem ser acelerados na direção do material ou
de peças devido à aplicação de um campo elétrico negativo. Tal estratégia foi inicialmente utilizada no
processamento de pós micrométricos, como silício, cromo, manganês, vanádio, platina, entre outros, pois
são geradas grandes quantidades desses minérios durante a mineração.
Outra aplicação é na realização de transformações metalúrgicas no estado (ligas ferrosas), tratamentos
termoquímicos (nitretação, cementação, carboração em substituição a processos convencionais de
galvanoplastia), em metais refratários (nióbio, molibdênio, boretação) e em equipamentos, como corte de
peças via CNC, tocha de plasma no lingotamento contínuo de aços e forno por indução assistido por tocha
de plasma.
Especificamente, o processo de tratamento de superfícies por plasma é utilizado na indústria automotiva,
aeroespacial (nitretação e sinterização por plasma de aços para turbinas) e setores de produção de energia,
como o elétrico, o nuclear (nitretação e sinterização por plasma de aços para rotores hidráulicos) e o
petroquímico.
Moldagem em areia, fundição de precisão e por molde
permanente
Fundição
O processo de fabricação por fundição consiste em fundir o metal, ou seja, mudar a fase do metal de estado
sólido para líquido, e introduzir o metal líquido em um molde para que, ao solidificar, tome a forma da
cavidade interna do molde. A imagem a seguir mostra o fluxograma básico para a produção de uma peça
fundida.
Fluxograma - Produção de uma peça fundida.
As etapas básicas de um processo de fundição geralmente se dividem em: projeto e confecção do modelo,
confecção do molde e dos machos, derramamento do metal líquido, desmoldagem e acabamento.
Metal fundido sendo colocado em molde
Em muitos contextos fabris, a fundição pode ser considerada um processo de fabricação de peças
metálicas, que representa o caminho mais curto entre a matéria-prima metálica líquida e a peça
semiacabada, já em condições de uso, para utilização imediata.
Para estabelecer o processo de fabricação de uma peça fundida, parte-se do desenho técnico da peça a ser
produzida ou até mesmo de uma réplica. A partir disso, realiza-se o projeto que define todo o processo de
fabricação na fundição. Veja agora os principais processos de fabricação por fundição:
Moldagem em areia
Fundição de precisão
Moldes permanentes por gravidade
Fundição sob pressão
Fundição centrífuga
Todas as técnicas supracitadas são usadas na fundição dos metais. O que define qual o melhor processo a
ser utilizado é o tamanho da peça e sua geometria, além do tipo de liga a ser fundida, da quantidade de
peças a ser produzida e da qualidade superficial desejada da peça. Como todo processo produtivo, deve-se
levar também em consideração a viabilidade técnico-econômica.
Moldagem em areia
A fundição em moldes de areia é considerada o método de fundição mais tradicional existente. Esse
processo consiste em assentar o modelo na areia para obter a forma da peça a ser fundida no molde. O
processo de moldagem em areia é composto por uma vasta gama de métodos e, entre eles, podemos citar
moldagem em areia com argila, ligantes químicos, shell molding e cold box (CHIAVERINI, 1985).
Todos esses métodos devem apresentar resistência su�ciente para suportar o peso
do metal líquido. Também devem suportar a ação erosiva do metal líquido no
momento do vazamento, além de gerar a menor quantidade possível de gás, de modo
a evitar erosão do molde e contaminação do metal, ou então devem facilitar a fuga de
gases gerados para a atmosfera.
(CHIAVERINI,1985)
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Fundição contínua
A moldagem em areia verde é o processo mais comumente empregado em fundições. Consiste em
compactar, manualmente ou utilizando máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica (chamada areia
de fundição), composta essencialmente de areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado ou
montado na caixa de moldar. Confeccionada a cavidade do molde, o metal é imediatamente vazado no seu
interior.
Fundição de precisãoou cera perdida
Esse processo é uma adaptação relativamente recente do processo de cera perdida, utilizado desde a
Antiguidade na produção de joias e utensílios domésticos. Ele apresenta como grande vantagem a liberdade
de formas, o excelente acabamento e a estreita tolerância dimensional (SOARES, 2000). Conforme Martinez
et al. (2002), o processo de fundição por cera perdida ou microfusão tem recursos que permitem, em um
“curto” espaço de tempo, a fabricação de grande quantidade de peças.
Etapas do processo de fundição de precisão.
O formato pode variar, desde o mais simples até o mais complexo, com espessuras de paredes reduzidas,
alta qualidade superficial e tolerâncias dimensionais estreitas. Além de apresentar possibilidades de uso de
ligas alternativas.
Também possibilita a eliminação de uma série de operações de usinagem, soldagem e encaixes, entretanto
requer controles rígidos em todas as etapas e pode ser ajustado para atender às solicitações do cliente. O
processo de fundição de precisão tende a compatibilizar a obtenção de peças com bom acabamento
superficial e um mínimo de operações posteriores ao vazamento da peça. As principais vantagens são
(MARTINEZ et al., 2002):
Vantagem 1
Redução da usinagem, em que o corte dos gastos é bastante expressivo.
Vantagem 2
Redução de gastos com acabamento superficial da peça.
Vantagem 3
Transformação de um conjunto de peças (unidas anteriormente por meio de soldas, rebites, encaixes etc.)
numa única peça fundida.
O processo possui algumas desvantagens também, como investimento relativamente alto, manuseio de
produtos químicos à base de polímeros e/ou resinas, geração de resíduos cerâmicos, ou seja, o material do
molde usado não pode ser reutilizado, restrito a peças de pequeno porte.
Molde para metal fundido
O modelo deve ter a geometria exata requerida pela peça final, mas em uma escala um pouco maior que o
original, para compensar a contração volumétrica tanto do material usado para fabricar o modelo (cera,
plástico) quanto da solidificação do metal.
Moldes permanentes por gravidade
A fundição por molde permanente é um processo de fundição de metal que emprega moldes reutilizáveis
(moldes permanentes), geralmente feitos de metal. O processo mais comum usa a gravidade para encher o
molde, mas a pressão de gás ou o vácuo também são usados. Metais de fundição comuns são ligas de
alumínio, magnésio e cobre. Outros materiais incluem estanho, zinco e ligas de chumbo, e ferro e aço
também são fundidos em moldes de grafite.
Esse processo de fundição é bastante popular porque é capaz de produzir peças que são mais complexas
do que as peças produzidas por fundição em areia.
Comentário
Outro grande motivo para a escolha desse processo é que os moldes produzidos são reutilizáveis, tornando
o processo de médio custo (embora o custo de montagem e ferramental seja alto), além de entregar peças
que apresentam propriedades mecânicas uniformes.
q p p p
A utilização de moldes permanentes permite a obtenção de um acabamento superficial mais fino do que a
fundição em areia, além de fornecer peças com uma melhor ductilidade do que as produzidas por fundição
sob pressão. As vantagens de fundir usando o processo de fundição por molde permanente incluem:
O fato de o molde utilizado no processo poder ser reaproveitado.
O processo é capaz de produzir formas e designs mais complexos do que a fundição em
areia.
A peça fundida tem um bom acabamento superficial (como fundida). O acabamento da
superfície fornecido aqui é melhor do que as peças e componentes fundidos em areia.
A fundição por gravidade permite um controle mais preciso sobre os atributos dimensionais
do que os processos de fundição em areia.
O processo de fundição é altamente repetível e adequado para execuções de produção de alto
volume, sendo passível de automatização.
As peças fundidas em molde permanente apresentam boas propriedades mecânicas, baixo
encolhimento e baixa porosidade do gás.
Já as desvantagens da fundição por molde permanente são:
A seguir, observe a ilustração do processo de fundição por gravidade em molde permanente.
As peças têm uma estrutura granulada homogênea e o processo gera pouco refugo.
Alto custo de usinagem e longo tempo de preparação.
Processo geralmente limitado a fundições com instalações de menor capacidade.
Devido ao alto custo de ferramental envolvido, um alto volume de produção é necessário para
tornar este processo uma opção de fabricação economicamente viável.
Quanto mais alta for a temperatura de vazamento do metal fundido, menor será a vida útil do
molde.
Fundição sob pressão, centrífuga e contínua
Fundição sob pressão
A fundição sob pressão é empregada na fabricação de diversos tipos de peças. As principais vantagens
deste processo são:
Fabricação de peças complexas
Alta velocidade de produção
Peças com seções reduzidas
Como aspectos negativos, pode-se citar que a combinação de um tempo de ciclo reduzido e as elevadas
temperaturas envolvidas levam ao surgimento dos danos por fadiga térmica das matrizes.
Com a produção de centenas de peças, começam a surgir trincas em regiões críticas da matriz, que
crescem à medida que a produção aumenta, até alcançarem condições que inviabilizam o seu uso,
culminando no seu fim de vida.
Processo de fundição sob pressão câmara quente
Fundição centrífuga
O processo consiste em vazar metal líquido em um molde que possui de movimento de rotação, fazendo
com que a força centrífuga gere uma pressão acima da força da gravidade, forçando o metal líquido contra
as paredes do molde, onde solidifica.
Um dos exemplos mais comuns de utilização desse processo corresponde à fabricação de tubos de ferro
fundido para linhas de suprimento de água.
Fabricação de tubo de ferro fundido por fundição centrífuga
A fundição centrífuga deve ser usada quando:
As peças são simétricas e podem girar em torno de um eixo.
As propriedades da peça fundida estática são inadequadas.
É necessária uma estrutura de grãos uniforme.
É necessário manter a integridade dimensional.
Deseja-se fabricar tubos, luvas, buchas e anéis.
Fundição contínua
O processo de fundição contínua, também chamado de lingotamento contínuo, é um importante processo
de ligação entre a produção de aço e a laminação. Já em 1856, Henry Bessemer sugeriu um método de
fundição contínua, mas apenas durante as décadas de 1930 e 1940 a fundição contínua tornou-se um
método de produção comum para metais não ferrosos e, posteriormente, a partir da década de 1960 para
aços. Em meados da década de 1980, o lingotamento contínuo tornou-se o maior método de lingotamento,
superando a rota de lingotamento de aço convencional.
Comentário
As principais vantagens são a melhoria da qualidade do aço, melhor rendimento e economia de energia e
mão de obra. Atualmente, cerca de 95% da produção mundial de aço é feita por fundição contínua e um
grande número de qualidades de aço são fundidas em uma grande variedade de dimensões.
O princípio do método de fundição contínua é simples. O aço líquido em uma concha é transferido para a
máquina de fundição. Quando a operação de fundição começa, o bico no fundo da panela é aberto e o aço
flui em uma taxa controlada para o distribuidor e do distribuidor através de um bico de entrada submerso
para um ou vários moldes. Os moldes são geralmente de cobre resfriados a água.
Processo de fundição contínua ou lingotamento contínuo
A primeira solidificação ocorre na interface metal/molde. A espessura da casca solidificada aumenta
progressivamente quando é retirada pela máquina. Na saída do molde, a casca deve ser espessa o
suficiente para suportar a poça de líquido. Abaixo do molde, a casca é resfriada por pulverização de água. O
resfriamento do molde é denominado resfriamento primário e o resfriamento por spray, resfriamento
secundário. Na extremidade da máquina, o fio é cortado e transferido para um laminador.
Sinterização
Metalurgia do pó ou sinterização
O processo de sinterização,também conhecido por “metalurgia do pó”, é um processo que visa à
manufatura de peças metálicas ferrosas e não ferrosas. O processo usa pós metálicos, que são confinados
em ferramental apropriado com posterior aquecimento (sinterização), sob condições controladas a
temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal-base para promover ligação metalúrgica entre as
partículas.
Pós metálicos
Como exemplos de produtos obtidos, citam-se: mancais autolubrificantes; ligas metálicas-cerâmicas
(cermet: uma fase cerâmica, outra metálica); eixos com excêntricos; pinhões em pontas de eixo; pistões,
entre outros.
Peças com superfície endurecida por carbonatação
A vantagem de peças fabricadas por metalurgia do pó, em comparação, por exemplo, às fundidas ou aos
produtos forjados, reside no fato de que as peças são obtidas, em muitos casos, com dimensões finais sem
acabamento mecânico, mesmo com uma geometria com relativa complexidade, pois não há geração de
cavacos. Tais cavacos em uma usinagem convencional podem representar até 50% do peso original da peça
bruta e, na metalurgia do pó, a peça sinterizada normal utiliza mais de 97% de sua matéria original. Outro
aspecto importante é o custo significativamente mais baixo em comparação a outros tipos de produção.
Sequência de etapas da sinterização para a fabricação de ferramentas de metal duro
Ainda como vantagens, podemos citar: perdas mínimas de matéria-prima; ajuste fácil dos valores de peso
d d t d l d j d i ã í i d j d f à d
de cada componente do aglomerado, ou seja, da composição química desejada, o que confere à massa de
pó aglomerada as propriedades físicas e mecânicas desejadas, podendo-se ainda controlar a densidade e
eliminar pesos mortos indesejáveis no produto final; processo produtivo de fácil automação. Contudo, o
limitante desse processo está no peso final das peças, pois a maioria das peças sinterizadas pesa menos
de 2,5kg, embora haja peças com até 15kg.
Na imagem a seguir, é mostrado um exemplo da sequência de etapas da sinterização para a fabricação de
ferramentas de metal duro.
Processo completo de sinterização de uma pastilha, por metalurgia do pó, desde a formação compressão dos pós em um molde (etapa 1), à
pastilha sinterizada (etapa 4)
Confira o detalhamento de cada etapa, a seguir:
Etapa 1
A scheelita (CaWO4), que é um mineral com alto teor de tungstênio, sofre os processos de
moagem, lavagem e aquecimento a altas temperaturas, produzindo tungstênio puro (W);
Etapa 2
Consiste em misturar o tungstênio puro ao carbono (C) em altas temperaturas
(aproximadamente 1700°C), produzindo o carboneto de tungstênio (WC), que é facilmente
dissolvido no cobalto (Co), que é um elemento ligante;
Etapa 3
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
Aspectos de energia na eletroerosão
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
A formação do plasma na indústria
Todos
Ocorre a mistura do carboneto de tungstênio (WC) com o ligante cobalto (Co) e com cera em
pó. Essa mistura é prensada formando um aglomerado (briquete) com a temperatura por
volta de 900°C, resultando em um endurecimento do aglomerado com dureza semelhante ao
grafite existente no lápis;
Etapa 4
A temperatura é elevada para cerca de 1300°C a 1600°C, e o ligante (cobalto) se funde assim
como parte dos carbetos (entre 10% a 50%). Nessa etapa, a peça pode ser retificada e ocorre
a eliminação de 50% da porosidade.

Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
Os efeitos da temperatura na fabricação de metais
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
 
Questão 1
O plasma também é conhecido como quarto estado físico da matéria. Essa denominação deve-se pelo fato
de diferir em relação ao estado gasoso porque:
A
ao contrário do estado gasoso em que o próton orbita ao redor do núcleo do átomo, no
plasma os elétrons, os íons e os átomos neutros estão unidos.
B
ao contrário do estado gasoso em que o elétron orbita ao redor do núcleo do átomo, no
plasma não há elétrons, somente os átomos neutros estão presentes.
C
ao contrário do estado gasoso em que o elétron orbita ao redor do núcleo do átomo, no
plasma não há átomos neutros, somente os elétrons estão presentes.
D
ao contrário do estado gasoso em que o elétron orbita ao redor do núcleo do átomo, no
plasma os elétrons, os íons ou os átomos neutros estão livres.
E Ao contrário do estado gasoso, os íons e os átomos neutros estão livres.
Parabéns! A alternativa E está correta.
O plasma define-se como um gás ionizado e também é considerado como o quarto estado físico
da matéria. Além disso, no plasma, os elétrons, os íons e os átomos neutros estão livres, ao
contrário do estado gasoso, em que o elétron orbita ao redor do núcleo do átomo.
Questão 2
Sobre o processo de fundição por moldes permanentes por gravidade, pode-se afirmar:
A
A principal desvantagem da fundição em molde permanente é o fato de o molde utilizado
no processo não poder ser reaproveitado.
B
O processo é capaz de produzir formas e designs mais simples do que a fundição em
areia.
C
A peça fundida tem um acabamento superficial que deixa a desejar, sendo os
componentes fundidos em areia apresentando melhor acabamento superficial.
D
A fundição por gravidade possibilita controlar, de forma mais precisa, sobre os atributos
dimensionais do que os processos de fundição em areia.
E
O próprio processo de fundição não é repetível, sendo dessa forma inadequado para
execuções de produção de alto volume.
Parabéns! A alternativa D está correta.
A fundição por gravidade nos permite um controle preciso do fluxo de metal fundido que está
entrando no molde, e a taxa de entrada, permitindo manipular o metal que adentra ao molde e
obter características desejadas para aplicações específicas.
2 - Resistência mecânica e temperatura como agente de
transformação
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os efeitos da temperatura e resistência
mecânica na fabricação de metais.
Vamos começar!
Os efeitos da temperatura e resistência mecânica na
fabricação de metais
Conheça um pouco sobre a temperatura na fabricação de metais.


Processos de fabricação por conformação mecânica e
remoção de material
Processos de remoção de material
Quando o material é submetido à ação de tensões externas, ele sofre deformação. Essas tensões podem
resultar em dois efeitos no material: deformação plástica e ruptura.
Deformação plástica
Quando a tensão de trabalho é menor que a tensão de ruptura , havendo ação da
temperatura ou não, as operações de processos de fabricação que podem ser citadas são: laminação,
estampagem, forjamento, extrusão e trefilação.
Nesses casos, não ocorre remoção de material, ou seja, o material é conformado dentro de um molde ou
matriz.
Ruptura
Já nos processos em que ocorre a remoção de material, a resistência mecânica envolvida está na região de
ruptura, ou seja, a tensão de trabalho é maior que a tensão de ruptura e as
operações de processos de fabricação que podem ser relacionadas são: torneamento, fresamento,
aplainamento, mandrilamento, brunimento, retificação, roscamento, alargamento furação, serramento; além
dos processos não convencionais como: jato d'água, jato abrasivo e fluxo abrasivo.
Na ruptura, esses processos podem ser classificados em:
Corte, que utiliza ferramentas monocortantes ou multicortantes, por exemplo, torneamento e fresamento,
respectivamente.
Ab i ili i i b i l ifi ã b i j
(σtrabaho  < σruptura )
(σtrabaho  > σruptural )
Abrasivo, que utiliza materiais abrasivos, como por exemplo, retificação, brunimento e jateamento.
Fluxograma - Fabricação por conformação mecânica e remoção de material.
LIRA, V. M., 2016, p. 68.
Esses processos em que ocorre a remoção de material possuem a vantagem de serem relativamente mais
precisos que os processos de conformação e fundição, e podem produzir peças com geometrias complexas
quesejam difíceis de serem obtidas por outros processos. Também são adequados para serem
empregados em operações posteriores aos tratamentos térmicos, de modo a corrigir as distorções
causadas por eles; podem gerar superfícies com padrões especiais de acabamento; e para lotes pequenos é
mais econômico produzir as peças por usinagem.
Entretanto, como desvantagens podemos citar o maior gasto de matéria-prima, trabalho, tempo e energia,
além de propiciar uma piora nas propriedades mecânicas da peça.
Comentário
Diferentemente das peças que são fabricadas pela família de processos de fabricação com remoção de
material, os processos de fabricação em que não ocorre remoção de material geralmente necessitam de
operações complementares para a obtenção da peça final. Isso se dá devido ao fato de os processos de
conformação mecânica não conseguirem produzir de forma viável técnico-economicamente a peça em sua
totalidade.
A seguir, são apresentadas as técnicas de fabricação que utilizam a deformação plástica 
 com presença ou não de temperatura de trabalho acima da temperatura ambiente.
Forjamento
Operação de conformação mecânica
O forjamento é uma operação de conformação mecânica em que a forma da peça é obtida por meio de
esforços compressivos entre duas matrizes por ação de prensa ou de martelo de forja.
(σtrabaho  < σruptura )
Conformação de forja
O forjamento pode ser realizado no material nas seguintes situações de temperatura: a quente 
 , a morno , ou a frio 
 ) e praticamente todos os materiais metálicos podem ser forjados, desde que a
liga possua conformabilidade suficiente para sofrer as deformaçőes do processo.
Forja industrial
Aplicações que demandam elevada resistência mecânica, tenacidade, ductilidade e resistência à fluência
necessitam de aço, titânio ou alumínio de alta resistência. Em temperaturas elevadas, utiliza-se aços inox
austeníticos, titânio ou superligas. A seguir, tem-se algumas temperaturas de forjamento para diferentes
materiais:
Material
Temperatura
De Até
Aço 1.000°C 1.050°C
Ligas de alumínio 360°C 520°C
Ligas de cobre 700°C 800°C
(Ttrabalho  > Trecristalização ) (Tencruamento  < Ttrabalho  < Trecristalização)
(Ttrabalho  < Tencruamento 
Tabela- Temperaturas de forjamento para diferentes materiais 
Gustavo Simão Rodrigues
O processo de forjamento tem como vantagens: melhoria da microestrutura, aumento da resistência
mecânica e acabamento superficial superior quando comparado ao processo de fundição. Possui como
desvantagem a grande quantidade de refugo produzido pelas rebarbas. A imagem a seguir representa um
pivô de automóvel fabricado por forjamento.
Pivô de automóvel forjado a quente
A imagem a seguir apresenta a montagem de um forjamento de peça a partir do blank.
Forjamento de peça a partir do blank
Confira a seguir o passo a passo de como ocorre a montagem de um forjamento de peça a partir do blank.
Etapa 1
Inicialmente, tem-se a matéria-prima, denominada de blank.
Etapa 2
Extrusão
O blank é cortado e posteriormente aquecido. A temperatura deve estar adequada para
facilitar a deformação. O blank representa a porção de material que será moldada no
forjamento pela ferramenta de molde. Em seguida, tem-se a pré-forma da peça, na qual
concentrou-se material em maior volume para formar o corpo da peça.
Etapa 3
Essa fase representa a primeira etapa do forjamento da peça.
Etapa 4
Em seguida, o forjamento completo da peça.
Etapa 5
Na última etapa de forjamento, é realizada a rebarbação e acabamento da peça.
Etapa 6
Nas operações de usinagem, são feitos os furos e demais melhorias superficiais, que podem
ser realizados em mais de uma operação e acabamento, como a limpeza e o tratamento.
Processo de extrusão do blank
A imagem seguinte representa um equipamento, uma ferramenta (matriz) e um produto (perfilado) do
processo de extrusão para a fabricação de peças de longa, delgada e reta.
Processo de extrusão para a fabricação de peças de longa, delgada e reta
As seções transversais das peças extrudadas perfilados podem ser redondas sólida, retangular, com formas
T, L, e em forma de tubos, dentre outras, como mostrado a seguir.
Seções transversais de peças forjadas
A extrusão do blank é feita pressionando-o em um molde, de aço-liga ou metal duro, utilizando uma prensa
(hidráulica ou mecânica), e as pressões estão em torno de 35MPa-700MPa (5076psi-101.525psi).
Processo de extrusão do Blank em um molde
A extrusão produz forças de compressão e de cisalhamento no material que geram uma deformidade muito
alta, porém sem ocasionar a ruptura do metal. Isso produz uma peça final com alta resistência a cargas
radiais.
As principais vantagens do processo de extrusão é não necessitar de processo de usinagem secundário, e a
gama de variedade de seções transversais que pode ser obtida é muito extensa.
O processo de extrusão pode ser a quente ou a frio. Para ambos os casos, tem-se as seguintes variáveis:
temperatura do tarugo, velocidade de deslocamento do pistão e tipo de lubrificante utilizado.
Atenção!
Geralmente, a extrusão quente é realizada sob temperaturas de cerca de 50% a 75% da temperatura de
fusão do metal. Para reduzir o atrito entre o metal extrudado e a matriz, em função das altas pressões e
temperaturas, utiliza-se lubrificantes, como o grafite, óleo e pó de vidro.
A extrusão a frio é realizada à temperatura ambiente ou a temperaturas ligeiramente elevadas, porém abaixo
da temperatura de recuperação do material.
As grandezas do processo de extrusão estão relacionadas com a resistência do material, o atrito do material
nas paredes da matriz, a temperatura e a velocidade de extrusão. Especificamente para o cálculo da
grandeza força de extrusão, pode-se estimar seu valor pela seguinte fórmula:
Rotacione a tela. 
Em que e são as áreas inicial e final do extrudado, e os valores da constante de extrusão são
dados na imagem a seguir, em MPa, para diferentes materiais e temperaturas, em .
Gráfico- Temperatura versus constante de extrusão (K) 
Gustavo Simão Rodrigues
Para calcular a força de extrusão para extrudar um tarugo de aço com diâmetro inicial de e
diâmetro final de na temperatura de , tem-se que:
F = A0 ⋅ K ⋅ ln(
A0
A1
)
A0 Af (K)
∘C
30mm
20mm 1000∘C
p , q
Rotacione a tela. 
Tre�lação
Processo de tre�lação
O processo de trefilação consiste na redução da seção transversal de um tubo, um fio ou uma barra
forçando o material a passar pela ferramenta por meio de uma força trativa. A ferramenta possui um canal
de forma convergente e é chamada de fieira ou trefila.
Processo de Trefilação
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grupos:
Trefiladora simples, com um tambor e utilizada para arames grossos;
Trefiladora dupla, utilizada para arames médios;
Trefiladora múltipla, também chamada de trefiladora contínua, empregada para arames médios a finos.
Na imagem a seguir, confira um exemplo de uma trefiladora múltipla (trefilação industrial).
F =
π ⋅ 302
4
⋅ 50 ⋅ ln(
π⋅302
4
π⋅202
4
) = 28646 N
Ângulo de abordagem
O ângulo de abordagem, , da fieira é um parâmetro bastante importante para a trefilação, pois em função
desse ângulo, a energia necessária para a trefilação muda, bem como limites de conformação são definidos.
Ângulo de abordagem para trefilação
Compõem a energia total de trefilação, as seguintes parcelas:
Resultante do atrito entre o material e a fieira, que diminui com o aumento do ângulo de abordagem.
Parcela de energia que é traduzida como as deformações cisalhantes sofrida pelo material por conta
da mudança de direção nas proximidades da fieira, além da energia necessária para a deformação
homogênea, mas que não contribui para a mudança dimensional da peça trefilada. Essa parcela de
energia aumenta com o aumento do ângulo de abordagem.
α
Et
Energia de Atrito, Ea 
Energia Redundante, Er 
Referente ao trabalho interno de deformação do material, que é independente do ângulo de
abordagem.
Graficamente, pode-seanalisar todas as parcelas da energia de trefilação, conforme mostrado na imagem:
Energia de trefilação em função do ângulo 
Como observado, a curva da energia total de trefilação, possui um valor mínimo que corresponde à
mínima energia necessária para a trefilação. Associado a esse valor mínimo da energia total de trefilação,
tem-se um ângulo de abordagem ótimo, , em radianos. Esse ângulo pode ser estimado como:
Rotacione a tela. 
Em que:
 é o coeficiente de atrito entre o material e a fieira
 é o diâmetro inicial da barra
 é o diâmetro final da barra
À medida que o ângulo de abordagem aumenta, além da energia de trefilação que também aumenta,
observa-se que a partir de determinado ângulo crítico, , ocorre a formação de uma zona morta na
matriz. Essa zona morta caracteriza-se por uma região do material que permanece estagnado na parede da
fieira formando uma falsa matriz. Pode-se estimar o ângulo crítico, , como:
Energia de Deformação Plástica, Epl 
α
Et
α∗
α∗ = √ 3
2
⋅ μ ⋅ ln( Di
Df
)
μ
Di
Df
αcr1
αcr1
Rotacione a tela. 
Aumentando ainda mais o ângulo de abordagem, acima do ângulo crítico responsável pela ocorrência da
falsa matriz, observa-se um novo ângulo crítico a partir do qual ocorre um descascamento do material e o
núcleo do material é separado da parte externa. Nesse caso o diâmetro final, , não sofre qualquer
deformação e o processo não é de conformação mecânica. Esse ângulo crítico, a partir do qual observa-se
o descascamento , pode ser estimado por:
Rotacione a tela. 
Laminação
Processo de laminação
É um processo de conformação mecânica em que o metal é forçado a passar através de um par de rolos,
como mostrado na imagem seguinte.
Processo de laminação
O processo pode ser desenvolvido contínuamente ou em etapas, com um ou mais pares de cilindros de
laminação. Além disso, o processo pode ser realizado a frio ou a quente. Durante a laminação, surgem
tensões de compressão entre os rolos e a matéria-prima, sendo indicado realizar tratamento térmico de
αcr1 = √
3
2
⋅ ln( Di
Df
)
Df
αcr 2
αcr2 =
Di
Df
recozimento, de modo a promover um alívio de tensões internas provenientes da laminação. A laminação é
realizada posteriormente ao processo de lingotamento, mais especificamente na laminação a quente.
No processo de laminação plana, como mostrado na imagem seguinte, o volume do material permanece
constante e a mudança de largura da chapa pode ser considerada desprezível. A redução da espessura
resulta no aumento do comprimento da chapa laminada. Esse aumento de comprimento implica em uma
velocidade no produto laminado maior que a velocidade da matéria-prima antes de passar nos cilindros.
Processo de laminação plana
Outra grandeza a ser considerada é a tensão de compressão (eixo x e y). Essa tensão cresce até a região de
laminação e depois volta a cair. Para tanto, observa-se o comportamento dos esforços e em função
do ângulo de ataque .
A força de compressão nos rolos laminadores é dada pela seguinte fórmula:
Rotacione a tela. 
Em que é a largura da chapa, em mm; é a tensão média de escoamento para o estado plano de
deformação (kgf/mm²); é o arco de contato, determinado pela seguinte expressão: 
 é a redução de espessura da chapa: é o raio do cilindro.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
FN FL
(α)
Fc
Fc = b ⋅ 1, 2 ⋅ σme ⋅ Ac
b σme
Ac
Ac = √R ⋅ Δh; Δh h0 − h1; R

Aspectos da temperatura na conformação mecânica
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
A importância da formação da rebarba no forjamento
Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
Os efeitos da temperatura na fabricação de metais
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
 Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3 Módulo 4 
Questão 1
A força de extrusão para extrudar um tarugo de cobre com diâmetro inicial de e diâmetro final de 
 na temperatura de é
28mm
22mm 900∘C
A 5489N
B 6521N
C 7344N
D 8283N
E 9496N
Parabéns! A alternativa D está correta.
A força de extrusão é dada por:
Pelo gráfico, o valor de K para o Cobre na temperatura de vale
Gráfico- Temperatura versus constante de trefilação (K) 
Gustavo Simão Rodrigues
Dessa forma:
Questão 2
Um laminador possui cilindros com diâmetro de e largura de e reduz a espessura de uma
chapa de aço, com tensão média de escoamento , de para . Qual é a força de
compressão nos rolos laminadores?
20cm 120cm
350MPa 50mm 45mm
A 9568kN
B 10255kN
C 11269kN
D 12314kN
E 13877kN
Parabéns! A alternativa C está correta.
A força de compressão nos rolos é dada por:
Onde:
Dessa forma,
e

3 - Temperatura em polímeros como agente de
transformação
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os efeitos da temperatura na fabricação de
polímeros.
Vamos começar!
Os processos de fabricação de materiais poliméricos
Neste vídeo, você conhecerá um pouco sobre os processos de fabricação de materiais poliméricos.

Processamento do polímero
Polímero
O polímero é processado sob ação da temperatura de trabalho que se encontra acima da temperatura de
fusão do material , como mostrado na imagem a seguir. Para promover o
amolecimento do polímero, normalmente utiliza-se resistência elétrica.
Processamento do polímero
Os processos originários desse método são a extrusão, a injeção, a termoformagem, a rotomoldagem, entre
outros. Tais processos permitem obter produtos para várias aplicações, como nas indústrias
automobilística, eletrodoméstica, eletrônica, entre outras.
Extrusão de termoplástico
O processo de extrusão é muito utilizado entre os processos de fabricação de termoplásticos.
Tipos de processos de extrusão, para obter diferentes produtos.
Além disso, a extrusão é base para muitos processos nos quais se utilizam polímeros na fabricação de
produtos e é empregada tanto para a obtenção de produtos quando para o preparo de blendas, do inglês
(Ttrabalho  > Tfusão )
blend, que significa mistura, e é uma composição de dois ou mais materiais para processos subsequentes.
Esquematicamente, a extrusão é mostrada na imagem adiante.
Máquina de moldagem por injeção
Os principais componentes de uma máquina extrusora são:
Funil
Tem a função de alimentar continuamente a extrusora com diferentes matérias-primas, que são grânulos de
plástico, como mostrado a seguir, e pode ter um misturador para auxiliar o escoamento do material.
Parafuso (rosca)
Tem a função de puxar, transportar, fundir, amolecer, plastificar e homogeneizar o plástico. O formato
geométrico mais comum é o de três zonas, como mostrado na imagem adiante, pois pode processar a
maioria dos termoplásticos. O formato dos filetes do parafuso deve proporcionar o avanço constante e sem
pulsação, resultando em uma peça fundida e homogênea, térmica e mecanicamente. Devido à forma
geométrica da rosca, ao movimento rotacional e ao pouco espaço entre as paredes internas do cilindro,
ocorre o cisalhamento sobre o material.
Rosca utilizada em uma extrusora para polímeros
A rosca em si proporciona cerca de 80% da energia térmica e mecânica necessária para transformar os
polímeros. Logo, a plastificação do polímero se dá por trabalho mecânico, pois para fundir ou amolecer via
mantas elétricas ou outro mecanismo de condução de calor seriam necessários tempos muitos longos.
Sistema de aquecimento
São utilizadas resistências em tiras e serpentinas de líquidos. Já para materiais termicamente sensíveis,
podem ser utilizados parafusos aquecidos.
Motor e caixa de redução
Normalmente deve ser dimensionado com 30% acima da potência requerida e um variador de velocidade
mecânico ou elétrico
Caixa de redução
Normalmente, a rotação do motor elétrico é de 1750rpm e as caixas têm entre 20rpm e 200rpm, ou seja,
reduções de até 1:8.
Esquema completo de uma extrusora mono rosca para polímero
Injeção de termoplástico
As peças fabricadas via moldagempor injeção têm outras formas geométricas comparativamente à
extrusão, como ocas e recipientes com geometrias mais complexas, como as exemplificadas nas imagens a
seguir.
Peças fabricadas via moldagem por injeção
Peça fabricada via moldagem por injeção
O processo de injeção é um método de produção em massa e, por sua simplicidade e reprodutibilidade de
processamento, requer poucas operações de acabamentos e pode ser totalmente automatizado, resultando
em uma alta produtividade. Em linhas gerais, são produzidas peças com diferentes tamanhos e
complexidade variável que podem ser moldadas com insertos metálicos e com massas que variam de 5g a
85kg, além de relativo baixo custo de mão de obra.
Entre as diversas técnicas envolvendo o processo de injeção, temos: injeção convencional; a gás; com água;
microinjeção e nanoinjeção; por compressão; por transferência; de espumas estruturais; de peças com
superfícies microestruturadas; de peças com paredes muito finas; coinjeção; com decoração direta no
molde; de peças com núcleos fundidos, entre outras.
Comentário
Vamos focar no processamento de injeção convencional, uma vez que é o processo mais utilizado dentre os
listados. A máquina injetora de rosca recíproca ou rosca-pistão é um sistema capaz de homogeneizar os
grãos e injetar o polímero fundido. Para tal, um parafuso, semelhante ao das extrusoras, é utilizado para
plastificar o material alimentado no funil. Para peças com peso e dimensões relativamente altas, utiliza-se
um acumulador para prover maior pressão de injeção. Para que o material plastificado e dosado no cilindro
(parafuso canhão) seja injetado, a rosca deve girar por ação de uma transmissão mecânica e avançar com
alta pressão, funcionando como um êmbolo. Esse componente é envolvido por mantas elétricas para
aumentar a temperatura do parafuso canhão e, por conseguinte, aquecer o polímero.
Um molde é montado na unidade de fixação da máquina e tem a finalidade de moldar a massa polimérica
controlada e auxiliar no resfriamento do produto. Para a extração do produto, a máquina é provida de um
mecanismo capaz de executar a ejeção da peça acabada e pode ser provida de válvula para moldes que
tenham formatos restritivos quanto à extração de peças.
Processamento de injeção convencional
A maioria das máquinas atualmente possui essa configuração, em diferentes níveis de sofisticação,
tamanhos e aplicações. Suas principais vantagens são boa plastificação e homogeneidade do polímero na
temperatura de plastificação; boa plastificação de polímeros de alta viscosidade; e bom aproveitamento de
material recuperado.
Para que seja injetado no interior da cavidade do molde, o plástico é aquecido até a temperatura de fusão. É
fundamental que o material tenha as propriedades de baixa viscosidade e alta fluidez. Nessa conjuntura, o
material injetado escorre na saída do bico, podendo causar seu entupimento, requerendo atenção especial
para retirar o material que está no bico. Para tal, utiliza-se um bastão de bronze, de modo a não danificar o
molde e, além disso, o bico é aquecido por meio de um maçarico.
Comentário
Pode-se elencar as seguintes atividades que compõem o ciclo de transformação de termoplásticos: toda
umidade deve ser removida antes de inserir a resina no funil; as etapas seguintes são transporte,
aquecimento (e consequente fusão) da resina, homogeneização do fundido, seguida da injeção na cavidade
interna do molde; por fim, a peça moldada é ejetada. Após retirar os canais de alimentação das peças, eles
podem ser reaproveitados e retornar ao processo após serem moídos.
Termoformagem
g
Termoformagem pode ser definido como um processo no qual folhas planas e filmes são empregados para
moldar termoplásticos, e as características típicas das peças são possuir abertura e espessuras finas. A
alimentação da máquina é feita por um rolo de filmes de termoplásticos que é aquecido até amolecer. Em
seguida, o rolo é puxado e posicionado na região do molde, onde é aplicada uma pressão contra as paredes
do molde para que ocorra formagem.
Depois, o molde é fechado, moldando a região e permanecendo por poucos segundos com o material contra
o molde para que ocorra a efetiva moldagem. Na fase subsequente, acontece o resfriamento em
pouquíssimo tempo e o molde é aberto ocorrendo novo deslocamento para que seja efetuado o corte
Processo de termoformagem
Esse processo é repetido muitas vezes continuamente. Como se pode observar, a temperatura faz parte de
praticamente todo o processo de termoformagem, logo, a termoformagem não é indicada para material
termofixo, uma vez que o calor pode ocasionar a cura desse material.
Muitos termoplásticos podem ser termoformados, como ABS (130°C-180°C), PET (120°C-170°C), PS, PP e
PVC (100°C-155°C). Tais materiais apresentam grande ponto de fusão, elevada resistência ao amolecimento
e elevada resistência térmica.
Atenção!
O plástico ABS é uma resina termoplástica derivada do petróleo. ABS deriva da forma inglesa: Acrylonitrile
Butadiene Styrene, que é um copolímero composto pela combinação de acrilonitrila, butadieno e estireno.
PET, como é conhecido o polímero polietileno tereftalato, chegou para revolucionar o mundo dos tecidos e
embalagens. É um polímero da família dos poliésteres que se tornou muito popular ao ser usado para
fabricar as garrafas de refrigerantes (bebidas carbonatadas).
O poliestireno ou PS é uma resina termoplástica dura, amorfa e transparente polimerizada mediante o
estireno (vinil benzeno).
Polipropileno ou polipropeno (PP) é um polímero termoplástico pertencente ao grupo das poliolefinas,
produzido a partir da polimerização por adição do monômero propileno. Pode ser identificado em materiais
por meio do símbolo triangular de reciclável, com um número "5" por dentro e as letras "PP" por baixo.
Símbolo triangular de reciclável
O policloreto de vinila (PVC) é um dos polímeros sintéticos de plástico mais produzido no mundo, com uma
vasta gama de aplicações, principalmente na construção civil.
Nesse processo, os materiais podem ser incorporados em uma coextrusão para melhorar as propriedades
de barreira em recipientes para o acondicionamento de alimentos.
Rotomoldagem
Rotomoldagem
A rotomoldagem, também conhecida como moldagem rotacional, é um processo de baixa pressão e alta
temperatura utilizada para produzir peças ocas inteiriças. Assim como outros processos de transformação
do plástico, a rotomoldagem também surgiu de outras tecnologias. O principio básico de formação de uma
camada na superfície interna de um molde rotacional data de muitos séculos, mas o processo só ganhou
reconhecimento como método de moldagem para plástico a partir dos anos 1940.
Na Suíça, por volta do ano de 1600, a formação de objetos ocos, como ovos, seguiram o desenvolvimento
dos ovos de chocolate. Uma patente britânica, datada de 1855 (antes da existência dos plásticos, que
datam de 1862), cita uma máquina de rotomoldagem contendo dois eixos girando através de um par de
engrenagens cônicas. Ela se refere a um molde dividido contendo um tubo de ventilação para expulsão dos
gases, água para o resfriamento do molde e o uso de um material fluido ou semifluido para produzir a peça
oca.
Em termos de volume de fabricação, a rotomoldagem é um processo de fabricação de médio volume,
aproximadamente duzentas unidades por semana a partir de uma única ferramenta.
Atenção!
Devido à natureza da ferramenta rotativa, podem ser fabricados produtos com espessuras de paredes
diferentes, ao contrário de artigos produzidos por outros processos, utilizando a mesma forma.
As aplicações incluem carcaça grande e recipientes de transporte, tanques de combustíveis, brinquedos
(como de playground), manequins, lixeiras e caixa d’água, sendo todas peças ocas. A versatilidade do
processo permite a fabricação de produtos que variam de pequenas seringas de orelha de plastisol a
grandes vasos de 22 mil galões em polietileno.
Os produtos descritos anteriormente têm as seguintescaracterísticas em comum: sem linha de solda; sem
pontos de tensões ou com pontos de tensões muito reduzidos e reduzidas pressões internas no molde (até
4psi-27,6kPa).
Máquinas de rotomoldagem
Os principais tipos de máquinas de rotomoldagem são: carrossel shuttle Rock and Roll e clamshell Apesar
Os principais tipos de máquinas de rotomoldagem são: carrossel, shuttle, Rock and Roll e clamshell. Apesar
de máquinas diferentes, todas desempenham as mesmas funções: aquecer e resfriar um molde que é
rotacionado biaxialmente para produção de peças ocas.
Máquinas de rotomoldagem tipo carrossel
Os primeiros tipos de máquinas de rotomoldagem carrossel possuíam três braços, e cada braço possuía um
tipo de estação (aquecimento, resfriamento e carregamento/serviço). Atualmente, algumas dessas
máquinas possuem mais de três braços, com algumas das estações repetidas para aumentar a
produtividade.
Máquina de rotomoldagem carrossel com três braços
O investimento inicial dessa máquina é maior, já que necessita de mais moldes, além do valor da máquina
ser maior também. Entretanto, esse investimento é justificado quando a escala de produção é grande.
Máquinas de rotomoldagem tipo shuttle
Essas máquinas foram desenvolvidas para reduzir a área utilizada no chão de fábrica. Existem vários
modelos desse tipo de máquina, e nas máquinas com apenas um braço, o molde é montado sobre um
carrinho que desliza sobre um trilho da estação de carregamento/resfriamento para dentro do forno e vice-
versa, como mostrado na imagem.
Rotomoldagem tipo Shuttle
Máquinas de rotomoldagem tipo Rock and Roll
As máquinas tipo Rock and Roll são as mais antigas de rotomoldagem. A máquina possui um balanço (rock)
de aproximadamente 35°, enquanto o tambor gira 360° (roll), dando origem ao nome da máquina.
Máquina tipo Rock and Roll
Máquinas de rotomoldagem tipo clamshell
As máquinas de rotomoldagem tipo clamshell, do inglês “concha de marisco”, possuem a característica de
que tanto a estação de aquecimento quanto a estação de resfriamento são na mesma câmara, como
mostrado na imagem a seguir.
Máquina de rotomoldagem tipo clamshell
Para essas máquinas, a área utilizada é menor que uma máquina tipo shuttle de tamanho equivalente.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.

Módulo 3 - Vem que eu te explico!
O material termo�xo e termoplástico
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
O processo de coextrusão
Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
Os efeitos da temperatura na fabricação de metais
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
 Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3 Módulo 4 
Questão 1
O polímero é processado sob ação da temperatura de trabalho que se encontra acima de qual temperatura
do material?
A Temperatura de solidificação
B Temperatura de liquefação
C Temperatura de condensação
D Temperatura de fusão
E Temperatura de ionização
Parabéns! A alternativa D está correta.
Para conseguir conformar o polímero, é necessário que ele esteja fundido, ou seja, a temperatura
de trabalho tem que estar acima da temperatura de fusão.
Questão 2
Embalagens plásticas para alimentos, como da imagem a seguir, são tipicamente fabricadas por:
A extrusão de plástico.
B injeção de termoplástico.
C termoformagem.
4 - Processo de fabricação por adição de material
(polímeros)
Ao �nal deste módulo, você será capaz de aplicar os métodos de adição de material para a
fabricação.
D rotomoldagem.
E trefilação.
Parabéns! A alternativa C está correta.
Termoformagem define-se como o processo que possibilita os materiais serem incorporados em
uma coextrusão, com a finalidade de aprimorar as propriedades de barreira em recipientes para o
acondicionamento de alimentos.

Vamos começar!
Os processos de fabricação por adição de material
Neste vídeo, você conhecerá um pouco sobre os processos de fabricação por adição de material.
Técnica de construção de peças por adição de material
A técnica de construir peças por adição de materiais é relativamente nova, datada do final dos anos 1980.
Tal técnica é conhecida como prototipagem rápida e objetiva construir peças que são consideradas
protótipos para estudos dos produtos finais, barateando custos durante a fase de desenvolvimento do
produto.
Utilizavam-se basicamente duas formas para fundir ou mudar o estado físico do material: laser ou
resistência elétrica. Atualmente, existem várias estratégias para construir um protótipo por adição de
materiais, as quais serão descritas a seguir.
No fluxograma de processo de adição, ainda encaixa-se o processo de junção de dois materiais por fusão
via adição de material. Tal processo é conhecido como soldagem e existem várias técnicas para
desenvolvê-lo, que serão descritas em um dos itens subsequentes.
Fluxograma de processo de adição e junção de dois materiais por fusão

Estereolitogra�a
O processo de estereolitografia é um dos primeiros processos classificados como de TPR (técnica da
prototipagem rápida).
Nesse processo, as peças prototipadas são obtidas por meio de polímeros líquidos em temperatura
ambiente, que solidificam quando expostos à radiação ultravioleta.
Impressão 3D utilizando processo estreolitografia
O modelo é fabricado sobre uma plataforma que é mergulhada décimos de milímetro abaixo da superfície
do polímero líquido, dentro do reservatório que armazena a resina líquida. Por meio do direcionamento de
lentes óticas, a luz ultravioleta, gerada a partir de um canhão de raios laser, é direcionada sobre o material
líquido, que se solidifica pelo processo de polimerização. As regiões da peça em que a luz não incide
permanecem em estado líquido.
Em seguida, a luz solidifica uma segunda camada acima da primeira, e esse processo é repetido
sucessivamente até que o protótipo esteja completo. No final do processo, o protótipo é removido e lavado.
Uma cura adicional do protótipo em um forno de luz ultravioleta finaliza o processo. Essa etapa final dura
por volta de 1 hora. A imagem a seguir mostra o processo.
Esquema de impressão a laser
Modelagem de deposição fundida (FDM)
Outra técnica da prototipagem rápida bastante utilizada é a modelagem de deposição fundida, conhecida
em inglês como Fused Deposition Modeling (FDM). Esse processo consiste na extrusão de filamentos de
plásticos aquecidos. É um dos métodos mais comuns de impressão 3D.
Uma máquina FDM é composta por um cabeçote que se desloca no plano horizontal (plano xy) ao passo
que a plataforma, onde a peça é construída, desloca-se no sentido vertical (eixo z), conforme ilustrado
adiante. O cabeçote possui dois orifícios de saída, sendo um para o material de construção do protótipo e
outro para o material utilizado como suporte para a fabricação de superfícies suspensas.
Máquina de modelagem de deposição fundida
Ao movimentar-se no plano xy, o cabeçote empurra o fio para as guias rotativas no interior do dispositivo
extrusor onde o material é aquecido, extrudado e depositado para formar uma camada de material. Ao final
de cada camada de material, a plataforma se desloca para baixo, com uma distância igual à espessura de
camada (geralmente de 0,25mm) para que o cabeçote inicie a extrusão de novos filamentos para construir
uma nova camada sobre a anterior, repetindo esse procedimento até formar totalmente a peça 3D, como
ilustrado a seguir.
Partes muito finas ou suspensas do modelo necessitam de um suporte para que ocorra a deposição de
material (não é possível depositar o material no ar). Para tal, é utilizado um material de suporte, diferente do
material da peça, que pode ser quebrado ou dissolvido em solução à base de água após a fabricação do
protótipo.
O processo de FDM permite a fabricação de peças coloridas, entretanto as opções de cores são poucas.
Pelo processo de FDM, podem ser produzidas ainda peças em plástico ABS, policarbonatos, elastômeros e
cera, como ilustrado.Exemplo de processo de impressão 3D por FDM.
As principais vantagens do processo FDM são:
Já as desvantagens do processo FDM são:
Facilidade de dimensionar a peça dentro da área de construção, que pode ser ampliada com
trilhos mais longos.
Aceita uma ampla gama de filamentos de diversos tipos de material.
Acessível: tanto a máquina FDM quanto o custo de produção são relativamente baratos
quando comparados com outros processos.
Facilidade de remoção após a impressão, já que a peça pode ser facilmente removida com
uma espátula.
Necessidade de pós processamento pois a espessura do filamento extrudado possui uma
Sinterização seletiva a laser (SLS)
O processo de sinterização seletiva a laser, do inglês Selective Laser Sintering (SLS), é um processo
metalúrgico em que o calor por um feixe de raios laser funde pós metálicos ou não metálicos.
Processo de sinterização a laser seletivo (SLS)
A criação de protótipos por essa técnica tem como princípio básico a sobreposição de camadas de pó que
são fundidas para a fabricação do protótipo. A fonte de informações para esse processo são as fatias de
um modelo sólido representado em sistema CAD (projeto auxiliado por computador, do inglês Computer
Aided Design) que, sobrepostas, construirão o protótipo. A imagem mostra o esquema do processo SLS.
Necessidade de pós-processamento, pois a espessura do filamento extrudado possui uma
espessura fixa de acordo com o bico, dificultando a obtenção de impressões detalhadas.
Deformação, que ocorre quando os materiais extrudados começam a esfriar durante a
solidificação e diferentes partes do objeto diminuem, fazendo com que ele perca a forma.
Ineficiente com produção em massa, já que o tempo de produção é grande bem como o
consumo de energia. Além do mais, a necessidade de pós-processamento consome ainda
mais tempo.
Esquema do processo SLS
No processo SLS, uma fina camada de pó termofundível é espalhada por um rolo sobre uma superfície. Um
feixe de laser funde uma porção de pó abrangida pelo seu foco, uma nova camada de pó é depositada e esta
é novamente fundida até que a peça esteja completa. O raio laser é gerado no tubo, e o conjunto de lentes
ópticas e os espelhos direcionam o foco do raio para a área de trabalho. Um recipiente armazena o material
em pó não sinterizado, enquanto um rolo percorre toda a sua extensão horizontal espalhando o pó a ser
sinterizado no outro recipiente.
A velocidade de deslocamento do feixe do laser e sua potência influenciam o processo de sinterização. A
redução da velocidade caracteriza o fornecimento de maior energia ao material, fazendo com que ele seja
aquecido mais profundamente do que o desejado, provocando, por exemplo, empenamento da peça.
Inversamente, uma velocidade maior que o necessário prejudica a fusão e aderência completa do pó à
camada anterior, causando alterações nas propriedades mecânicas do objeto fabricado. Materiais utilizados
na prototipagem rápida pelo processo de sinterização seletiva são variados, como polímeros, cerâmicas e
metais.
Produto construído pelo processo de sinterização a laser
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
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Módulo 4 - Vem que eu te explico!
A importância da prototipagem rápida na indústria
Módulo 4 - Vem que eu te explico!
O cuidado para posicionar a peça na máquina FDM
Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
Os efeitos da temperatura na fabricação de metais
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
 Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3 Módulo 4 
Questão 1
Em qual processo as peças prototipadas são obtidas por meio de polímeros líquidos em temperatura
ambiente, que solidificam quando expostos à radiação ultravioleta?
A Rotomoldagem
B Termoformagem
C Estereolitografia
D Modelagem de deposição fundida
E Sinterização seletiva a laser
Parabéns! A alternativa C está correta.
Esse modelo permite fabricar produtos poliméricos sobre uma plataforma que se encontra
mergulhada um pouco abaixo da superfície do polímero líquido (décimo de milímetros). Daí,
lentes ópticas são movimentadas para movimentar o feixe de luz ultravioleta sobre o polímero
líquido, e assim, o polímero que recebe a radiação ultravioleta se degrada e se solidifica.
Questão 2
Marque a alternativa que indica uma desvantagem do processo de modelagem de deposição fundida, ou
Fused Deposition Modeling (FDM):
A
Fácil de dimensionar a peça dentro da área de construção, que pode ser ampliada com
trilhos mais longos.
B Aceita uma ampla gama de filamentos de diversos tipos de material.
C
Acessível: tanto a máquina FDM quanto o custo de produção são relativamente baratos
quando comparados com outros processos.
D
Deformação, que ocorre quando os materiais extrudados começam a esfriar durante a
solidificação e diferentes partes do objeto diminuem, fazendo com que ele perca a forma.
Considerações �nais
O conteúdo que estudamos teve por objetivo a apresentação e o estudo dos princípios dos processos de
fabricação utilizando metais e polímeros, pontuando as principais características dos processos de
fabricação, em relação à temperatura e à resistência mecânica.
Foram apresentados os processos de fabricação de metais que utilizam o efeito da temperatura como
agente de transformação, como eletroerosão, laser, plasma, fundição e sinterização. Em seguida,
apresentamos os processos de fabricação de metais que utilizam tanto o efeito da temperatura quanto o
efeito da resistência mecânica como agentes de transformação, como o forjamento, a extrusão, a trefilacão
e a laminação.
Estudamos os principais processos de fabricação de polímeros, que utilizam a temperatura como agente de
transformação, como a extrusão de plástico, a injeção, a termoformagem e a rotomoldagem. Finalmente,
foram apresentados os processos de fabricação por adição de material, como a estereolitografia, a
modelagem de deposição fundida e a sinterização seletiva a laser.
Com isso, é possível observar que tão importante como fabricar um produto é controlar o processo de
fabricação. Para que se tenha uma produção eficiente, é fundamental especificar corretamente todas as
etapas necessárias do processo e controlar de maneira correta a produção, reduzindo desperdícios,
economizando recursos e tempo e aumentando a qualidade dos produtos fabricados.
E
Fácil remoção após a impressão, já que a peça pode ser facilmente removido com uma
espátula.
Parabéns! A alternativa D está correta.
Durante o resfriamento, os materiais começam a se contrair, diminuindo seu volume. Isso causa
deformação. Essa deformação, chamada de deformação de solidificação, faz com que esse
material extrudado perca a sua forma geométrica, o que é uma grande desvantagem do processo
FDM, uma vez que os limites de tolerância não são garantidos.

Podcast
Ouça agora um podcast com o professor Gustavo Simão, abordando os principais pontos dos processos de
fabricação utilizando metais e polímeros.
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Referências
BRASIL, A. N.; MARTINEZ, C. B.; NASCIMENTO FILHO, J. Projeto e construção de um modelo de turbina
Pelton em escala reduzida. 2º Encontro Nacional do Colégio de Engenharia Mecânica da Ordem dos
Engenheiros, João Pessoa, 2002, p. 1-10.
CAMACHO, A. L. D.; MOARES, C. A. M.; MODOLO, R. C. E. Caracterização térmica e microestrutural de casca
cerâmica gerada no processo de fundição de precisão 1. Consultado na internet em: abr. 2022
CHIAVERINI, V. Tratamento Térmicos das Ligas Ferrosas. Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais,
1985.
KIMINAMI, C. S.; DE CASTRO, W. B.; DE OLIVEIRA, M. F. Introdução aos processos de fabricação de produtos
metálicos. São Paulo: Blucher, 2013.
LIRA, V. M. Princípios dos processos de fabricação utilizando metais e polímeros. São Paulo: Blucher, 2016.
LOUHENKILPI, S. Continuous casting of steel. Treatise on process metallurgy. Amesterdã: Elsevier, 2014. p.
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SOARES, G. A. Fundição– mercado, processos e metalurgia. Coppe. Rio de Janeiro, 2000
TOMASI, L. de C. Correlação entre estrutura e propriedade do polietileno com a sinterização no processo de
rotomoldagem. 2013. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas,
Metalúrgica e de Materiais, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2013.
VINARCIK, E. J. High integrity die casting processes. 1. ed. New York: Wiley, 2003, apud VENDRAMETTO, L.
F. Monitoramento e controle de parâmetros de fundição sob pressão através de equipamento eletrônico.
2019. Tese (Doutorado) - Curso de Automação Industrial, Universidade Tecnológica Federal do Paraná,
Curitiba, 2019. Consultado na Internet em: 06 abr. 2022.
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Para se aprofundar sobre o assunto visto, leia o artigo Manufatura Aditiva: o papel da soldagem nesta janela
de oportunidade, de Eduardo André Alberti, Leandro João da Silva, Ana Sofia C. M. d'Oliveira, disponível no
portal Scielo.
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