Processos de Fabricação

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Universidade Federal da Bahia – Patrícia Nascimento Vaccarezza (Processos de Fabricação) 
 
 
Introdução a Fabricação 
Professora: Helen Rodrigues 
 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
Inicialmente, podemos dizer que o termo Fabricação 
ou Manufatura é a atividade de construir objetos 
essenciais à civilização humana. 
 
ALTERAÇÕES QUÍMICAS NO PROCESSO DE 
FABRICAÇÃO
 
 CONTEXTUALIZAÇÃO 
Após a etapa de projetos, chega-se o momento de 
manufaturar o projeto desejado. A manufatura serve 
para duas coisas em específico: dar forma ao projeto e 
atribuir propriedades mecânicas desejadas. 
 
DAR FORMA 
No processo de fabricação, escolheremos o processo 
o qual mais se encaixa de acordo com aquilo que 
queremos fabricar. Tais como: 
 Geometrias complexas ou mais simples; 
 Dimensões; 
 Níveis de acabamento. 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Quimicamente, podemos alterar as propriedades do 
material no processo de Fabricação. 
 
MICROESTRUTURAS DOS ÁTOMOS 
Podemos fazer alterações na microestrutura do aço, 
ligas de alumínio, titânio e etc. Estes metais são 
formados por grãos ou cristais, os mesmos, possuem 
arranjos bem definidos. Podemos utilizar de 
características como: 
 Temperatura; 
 Tempo; 
 Velocidade de resfriamento; 
Durante à execução do processo de fabricação 
conseguimos alterar quimicamente o arranjo desses 
átomos, através de diversas técnicas. 
 
FUNDIÇÃO
Quando produzimos uma peça ou projeto em si com 
diferentes processos de fabricação conseguimos 
mudar as suas propriedades. Como: 
 Resistência Mecânica; 
 Dureza; 
 Tenacidade; 
 Resistência ao desgaste; 
 Resistência à corrosão; 
Dentro dos processos de Fabricação iniciais, temos: A 
fundição, metalurgia do pó, conformação e usinagem. 
Na fundição, possuímos a capacidade de derreter um 
metal e molda-lo em um molde após seu resfriamento 
e solidificação do material vertido através da gravidade 
 
 
 Capacidade de condução elétrica; 
 
 
 
 
 
METALURGIA DO PÓ 
Compactação de pós metálicos dentro dos moldes e 
sinterização (aquecimento controlado abaixo do ponto 
de fusão) colocado em um molde. 
 
 
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Custo elevado, porém bom para produção de ligas 
metálicas que em outros processos não encontra-se de 
maneira tão fácil para executar. 
 
USINAGEM 
Processo de Fabricação onde ocorre a remoção 
controlada de materiais através de ferramentas de 
corte, como tornos, fresadoras e centros de CNC 
(computer numerical control). Podemos utilizar o 
torneamento (para construção de peças redondas ou 
cilíndricas), fresamento (cortes por meio de rotações 
para obter geometrias específicas), furação (realização 
de furos cilíndricos por meio de peças rotativas) e etc. 
 
CONFORMAÇÃO 
Enquanto o processo de usinagem possui retirada do 
material a conformação aplicaremos tensões que irão 
ultrapassar os limites de escoamento do material. Ou 
seja utilizaremos a deformação plástica do material 
juntamente a quente ou a frio. Dessa forma, se nós 
ultrapassávamos o limite de escoamento de um 
material e utilizamos calor ou frio no mesmo a gente 
consegue aumentar a resistência mecânica do mesmo 
através da mudança de grãos. 
Os metais possuem estruturas como redes cristalinas, 
ou seja, teremos padrões repetitivos e tridimensionais 
que podem ser alterados através dessa força mecânica. 
Podemos utilizar a laminação, forjamento, extrusão, 
dobra, etc. 
 
SIDERURGIA 
Dentro da siderurgia, estudaremos as ligas ferrosas 
(que possuem maior índice percentualmente de ferro). 
Na metalurgia, estuda-se o processo de diversos 
minérios desde a extração até a parte da fabricação em 
si. Já a siderurgia, trata-se apenas de ligas ferrosas. 
 
1. Beneficiamento do Metal 
O Beneficiamento do Metal é o conjunto de operações 
químicas/físicas cujo o objetivo é preparar o minério 
bruto extraído da natureza para o aproveitamento 
industrial, separando a parte de interesse (minerais 
úteis) e as partes sem valor econômico (ganga). 
Dessa maneira, o beneficiamento a gente realiza 
operações no minério bruto a fim de obter um minério 
concentrado com propriedades bem definidas. O 
beneficiamento é dividido em: Fragmentação, 
Classificação e Concentração. 
 
 Fragmentação (Fragmentation): quebra 
do minério bruto. 
 Classificação (Classification): separação 
conforme granulometria. 
 Concentração (Concentration): aumento 
do teor do mineral de interesse. 
 
2. Principais Processos Metalurgicos 
 
a) Pirometalurgia (Pyrometallurgy) 
 Processos que utilizam calor (fogo) para extrair 
metais através de reações químicas de altas 
temperaturas com diferentes tipos de pontos 
de ebulição. 
 Exemplos: 
o Ustulação (Roasting): transforma 
sulfetos em óxidos e escórias (slag) 
para posterior conversão. 
o Conversão (Conversion): injeção de 
oxigênio para remover o enxofre e 
obter metais puros (ex: produção de 
cobre). 
Aplicação prática: 
 
b) Pirometalurgia via Halogenação (Halogenation) 
 Utilizada para metais refratários (ex.: titânio, 
tungstênio). 
 Formação de halogenetos metálicos seguida 
de redução. 
 
 
Agente redutor: magnésio (Mg) ou alumínio (Al). 
 
c) Eletrometalurgia (Electrometallurgy) 
 Extração por eletrólise. 
 
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 Utilizada para metais como alumínio (Al), 
cobre (Cu), zinco (Zn) e níquel (Ni). 
Exemplo de aplicação: Redução eletroquímica por 
meio da captura de elétrons em soluções ou 
fundidos. 
 
 
d) Hidrometalurgia (Hydrometallurgy) 
 Extração por dissolução em soluções aquosas 
(ex.: lixiviação com ácido sulfúrico H₂SO₄). 
 Usada para metais preciosos e de baixa 
concentração. 
Importante para: Processos de extração 
ambientalmente controlados. 
 
 
FUNDIÇÃO 
A fundição é um processo de fabricação no qual um 
metal líquido é vazado dentro de um molde para 
depois solidificar, formando uma peça com o formato 
desejado. É muito utilizada pela versatilidade de 
formas, baixo custo em larga escala e por permitir a 
produção de peças semiacabadas (near net shape). 
Vantagens: 
 Grande liberdade de formas e tamanhos. 
 Compatível com vários tipos de metais. 
 Econômica para produção em série. 
Desvantagens: 
 Possibilidade de defeitos como porosidades, 
trincas e baixa ductilidade. 
 Baixa precisão dimensional em comparação a 
usinagem. 
 Riscos de trabalho (altas temperaturas) e 
impactos ambientais. 
 
⚡️ Fenômenos durante a Solidificação 
(microscópicos): 
 Cristalização: formação de grãos metálicos. O 
tamanho e a forma dos grãos influenciam nas 
propriedades mecânicas. 
 Contração de volume: ocorre em três etapas: 
o Contração líquida (durante o 
resfriamento do líquido), 
o Contração de solidificação (durante a 
mudança de líquido para sólido), 
o Contração sólida (depois de 
solidificado até a temperatura 
ambiente). 
➔ Pode causar chupagens (vazios internos) e 
tensões residuais. 
 Concentração de impurezas: elementos com 
ponto de fusão mais baixo ficam na última 
parte a solidificar, formando segregações que 
causam propriedades diferentes na peça. 
 Desprendimento de gases: bolhas de gases 
como CO e CO₂ podem ficar presas na peça, 
causando defeitos. 
 
🔩 Principais Etapas da Fundição: 
Ordem Etapa Resumo 
1 Desenho da peça 
Planejamento da forma 
desejada. 
2 
Projeto do 
modelo 
Criação do molde para 
formar a cavidade. 
3 
Confecção do 
modelo 
Fabricação do molde 
físico. 
4 Moldagem 
Montagem do molde que 
receberá o metal. 
5 Fusão Derretimento do metal. 
6 Vazamento 
Colocar o metal líquido no 
molde. 
 
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Ordem Etapa Resumo 
7 Desmoldagem 
Retirada da peça 
solidificada do molde. 
8 
Limpeza e 
rebarbação 
Remoção de excessos e 
acabamento.9 
Inspeção de 
qualidade 
Verificação visual, 
dimensional e metalúrgica. 
 
📋 Tabela Comparativa Final – Fundição 
Aspecto Descrição Simples 
Objetivo 
Produzir peças fundindo e 
solidificando metais. 
Vantagens 
Alta liberdade de formas; baixo 
custo para séries. 
Desvantagens 
Porosidade, trincas, baixa precisão e 
riscos. 
Fenômenos 
críticos 
Cristalização, contração, segregação 
e bolhas de gás. 
Defeitos 
comuns 
Chupagens (vazios internos) e 
trincas a quente. 
Etapas básicas 
Desenho → Modelagem → 
Moldagem → Fusão → Vazamento 
→ Desmoldagem → Inspeção. 
 
 
 
 
Variáveis que podem alterar a 
resistência mecânica e 
propriedades durante a fundição 
1. Taxa de Resfriamento: 
Uma taxa de resfriamento elevada favorece a 
formação de grãos pequenos, aumentando a 
resistência mecânica e dureza da peça. Já o 
resfriamento lento gera grãos maiores, reduzindo a 
resistência mecânica e aumentando a ductilidade. 
 
2. Composição química da Liga 
(Chemical Composition): 
A composição química do líquido fundido irá favorecer 
ou não as propriedades mecânicas. Como por exemplo, 
o carbono gera maior dureza, resistência a tração, 
porém diminui a ductibilidade. Já alguns elementos 
pioram as propriedades mecânicas a medida que são 
adicionados aumentando o risco de trincas durante a 
solidificação ou possuem fragilidade a frio. 
 
3. Fenômenos de Solidificação: 
 Cristalização: O modo como os cristais 
crescem (equiaxiais ou colunares) impacta na 
anisotropia das propriedades. 
 Contração de Volume: formação de vazios ou 
trincas (chupagens) pode reduzir 
significativamente a resistência mecânica. 
 Concentração de Impurezas: segregações 
localizadas enfraquecem regiões específicas da 
peça. 
 
3. Gases Retidos (Gas Porosity): 
a. Gases dissolvidos durante a 
solidificação, como CO₂ e H₂, 
podem formar bolhas internas que 
atuam como pontos de 
concentração de tensões, 
diminuindo a resistência à fadiga e 
à tração. 
4. Parâmetros de Moldagem (Mold 
Properties): 
a. A escolha do material de molde e 
sua capacidade de condução 
térmica influenciam o resfriamento 
da peça e, por consequência, sua 
microestrutura. 
b. Moldes metálicos (metal molds) 
favorecem resfriamento rápido, 
enquanto moldes de areia (sand 
molds) promovem resfriamento 
mais lento. 
5. Tratamentos Pós-Fundição (Post-Casting 
Treatments): 
 
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a. Processos como alívio de tensões 
(stress relieving) e tratamento 
térmico (heat treatment) podem 
ser empregados para corrigir 
imperfeições e melhorar as 
propriedades mecânicas após a 
fundição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TIPOS DE FUNDIÇÃO 
Processo 
Tipo de 
Molde 
Vantagens 
Desvantage
ns 
Areia Verde 
Temporár
io 
Baixo 
custo, 
Baixa 
precisão, 
Processo 
Tipo de 
Molde 
Vantagens 
Desvantage
ns 
simplicida
de 
acabamento 
ruim 
Areia Seca 
Temporár
io 
Melhor 
precisão 
que areia 
verde 
Custo e 
tempo de 
produção 
maiores 
Processo 
CO₂ 
Temporár
io 
Resistênci
a rápida 
sem estufa 
Controle 
mais 
complexo da 
reação 
Moldagem 
Plena 
(Poliestireno
) 
Temporár
io 
Moldes 
complexos 
sem 
necessidad
e de 
machos 
Geração de 
gases 
prejudica 
acabamento 
Fundição 
em Casca 
Temporár
io 
Ótimo 
acabament
o, boa 
precisão 
Custo 
elevado, 
limitação de 
tamanho 
Cera 
Perdida 
(Precisão) 
Temporár
io 
Altíssima 
precisão e 
detalhes 
finos 
Custo alto, 
limitado a 
peças 
menores 
Molde 
Metálico 
(Gravidade) 
Permanen
te 
Boa 
resistência 
e 
acabament
o 
Restrito a 
ligas de 
baixo ponto 
de fusão 
Sob Pressão 
Permanen
te 
Alta 
produção, 
peças 
complexas 
e precisas 
Alto custo 
inicial do 
molde 
Centrifugaç
ão 
Permanen
te 
Peças 
tubulares 
resistentes 
e sem 
defeitos 
internos 
Limitado a 
geometrias 
circulares 
 
 
METALURGIA DO PÓ 
1. Definição e Princípios Fundamentais 
A Metalurgia do Pó é o processo de fabricação em que 
partículas metálicas (e, eventualmente, não metálicas) 
 
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são unidas por compactação e aquecimento 
(sinterização), sem que haja fusão do metal-base, 
gerando peças com geometria “net-shape” (forma 
final) ou “near net-shape” (quase forma final) . Em 
inglês, powder metallurgy (metalurgia do pó) e 
sintering (sinterização). 
2. Etapas Básicas do Processo 
 Obtenção e Caracterização dos Pós (Powder 
Production): via atomização (atomization), 
moagem mecânica (milling) ou processos 
químico-termoquímicos, adequando 
distribuição de tamanho de partícula e forma 
para garantir densificação uniforme. 
 Mistura (Mixing): adição de ligantes (binders) 
e lubrificantes para melhorar fluxo e 
compactação, bem como pós de liga (alloying 
powders) para ajuste de propriedades. 
 Compactação (Compaction): aplicação de 
pressão uniaxial ou isostática 
(uniaxial/isostatic pressing) em matriz para 
formar um “verde body” com densidade pré-
determinada. 
 Sinterização (Sintering): aquecimento 
controlado abaixo do ponto de fusão, 
promovendo difusão sólida (solid-state 
diffusion) e coalescência de partículas, 
ajustando tempos e atmosferas para otimizar 
coesão e propriedades mecânicas. 
 Etapas Complementares: calibração, 
tratamentos térmicos, termoquímicos ou 
metalográficos para controle de 
microestrutura e propriedades finais. 
3. Vantagens e Limitações 
 Vantagens: mínimo desperdício de material 
(near-net-shape → menos usinagem), alta 
produtividade em série, controle preciso da 
composição e microestrutura 
(homogeneidade), boa tolerância dimensional 
e acabamento superficial, eficiência energética 
e facilidade de automação . 
 Limitações: elevado custo inicial de pós e 
matrizes, restrições a geometria e tamanho de 
peças, propriedades mecânicas (tração e 
ductilidade) inferior às de peças forjadas, e 
microestrutura porosa que pode comprometer 
resistência . 
4. Porosidade Intrínseca (Intrinsic Porosity) 
A porosidade residual é característica inerente ao 
processo e pode ser indesejada (defeito, ponto de 
origem de trincas) ou vantajosa (filtros, mancais auto-
lubrificantes, amortecimento em órteses dinâmicas) . 
No seu projeto de órteses dinâmicas, essa porosidade 
controlada pode reduzir peso e conferir compliance ao 
dispositivo, alinhando-se à biomecânica do membro 
superior. 
 
	1. Beneficiamento do Metal
	2. Principais Processos Metalurgicos
	a) Pirometalurgia (Pyrometallurgy)
	b) Pirometalurgia via Halogenação (Halogenation)
	c) Eletrometalurgia (Electrometallurgy)
	d) Hidrometalurgia (Hydrometallurgy)
	Vantagens:
	Desvantagens:
	⚡️ Fenômenos durante a Solidificação (microscópicos):
	🔩 Principais Etapas da Fundição:
	📋 Tabela Comparativa Final – Fundição