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Brasília-DF. 
Processos de Fabricação
Elaboração
Tatiana Conceição Machado Barretto
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8
UNIDADE I
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO ................... 11
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO .................................................................. 11
CAPÍTULO 2
OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO: LAMINAÇÃO E TREFILAÇÃO ............................................. 19
CAPÍTULO 3
PRINCIPAIS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO: EXTRUSÃO, FORJAMENTO E ESTAMPAGEM ....... 27
UNIDADE II
FUNDIÇÃO .......................................................................................................................................... 37
CAPÍTULO 1
FUNDIÇÃO ............................................................................................................................. 37
UNIDADE III
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL ......................................................... 49
CAPÍTULO 1
NOÇÕES BÁSICAS SOBRE USINAGEM ..................................................................................... 49
CAPÍTULO 2
USINAGEM CONVENCIONAL: TORNEAMENTO E FRESAMENTO ................................................. 56
CAPÍTULO 3
USINAGEM CONVENCIONAL: FURAÇÃO, MANDRILAMENTO, BRUNIMENTO, ROSCAMENTO, 
APLAINAMENTO ...................................................................................................................... 85
UNIDADE IV
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL ..................................................................................................... 104
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 104
CAPÍTULO 2
USINAGEM CONVENCIONAL: JATO ABRASIVO, JATO D’ÁGUA USINA, USINAGEM POR DESCARGA 
ELÉTRICA, USINAGEM ULTRASSÔNICA ................................................................................... 108
CAPÍTULO 3
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL: QUÍMICA, ELETROQUÍMICA, FEIXE DE ELÉTRONS, laser E 
PLASMA ............................................................................................................................... 129
UNIDADE V
METALURGIA DO PÓ .......................................................................................................................... 149
CAPÍTULO 1
METALURGIA DO PÓ ............................................................................................................. 149
REFERÊNCIAS ................................................................................................................................ 159
5
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
6
Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar 
sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para 
aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
7
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
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Introdução
Processos de fabricação são aplicáveis em todas as áreas de nossas vidas, tanto 
que, muitas vezes, não percebemos ou pensamos sobre isso. Dos carros que 
dirigimos, dos contêineres em que nossa comida chega, dos computadores, da 
TV e de outros dispositivos que usamos, ferramentas elétricas, aquecedores, 
condicionadores de ar, os canos que entregam a nossa água e a lista continua. 
Essas coisas são todas feitas de componentes fabricados. 
Você provavelmente não passa muito tempo pensando em quem faz os produtos 
que preenchem sua casa. Mesmo que o seu negócio conte com os fabricantes, a 
menos que você passe algum tempo em uma fábrica, provavelmente sabe pouco 
sobre o trabalho diário envolvido. Na verdade, há vários tipos de processos 
para os usos do fabricante, e eles podem ser agrupados em quatro categorias 
principais: fundição e moldagem, usinagem, união e corte e modelagem.
Os quatro principais tipos de fabricação aqui discutidos são fundição e 
moldagem, usinagem, conformação, metalurgia do pó. Soldagem também é 
um processo de fabricação, mas teremos uma disciplina exclusiva para ele. 
Se os produtos que você está criando começarem como líquidos, é provável que 
o fabricante use moldagem. Um tipo popular de moldagem é a fundição, que 
envolve aquecer o plástico até que ele se torne líquido e, então, despejá-lo em 
um molde. Quando o plástico esfria, o molde é removido, dando-lhe a forma 
desejada. 
Seria difícil fazer produtos como peças de metal sem o uso de algum tipo de 
máquina. Os fabricantes usam ferramentas como serras, chapas e rodas rotativas 
para alcançar o resultado desejado. Há também ferramentas que usam calor para 
moldar itens. Máquinas a laser podem cortar um pedaço de metal usando um 
feixe de luz de alta energia, e tochas de plasma podem transformar gás em plasma 
usando eletricidade. As máquinas de erosão aplicam um princípio semelhante 
usando água ou eletricidade, e máquinas de controle numérico computadorizado 
introduzem a programaçãode computadores no mix de fabricação.
Ao lidar com chapas metálicas, o cisalhamento entra em jogo. O corte usa lâminas 
de corte para fazer cortes retos em um pedaço de metal. Também conhecido 
como corte, você verá muitas vezes o corte usado em alumínio, latão, bronze e 
aço inoxidável. Outro processo de modelagem de metal está se desenvolvendo, o 
9
qual usa compressão ou outro tipo de estresse para mover os materiais para 
a forma desejada. Embora a formação seja frequentemente usada com metal, 
ela também pode ser usada em outros materiais, incluindo plásticos.
Nesta disciplina iremos ampliar o nosso conhecimento sobre os diferentes 
processos de fabricação.
Este é um material de apoio. Utilize sempre outras bibliografias para 
complementar os estudos. 
Objetivos
 » Desenvolver uma visão ampla dos processos de fabricação mecânica, 
permitindo que o aluno tenha compreensão dos fundamentos dos 
principais processos de fabricação. Desta forma, o aluno será capaz 
de interagir com os diversos níveis da cadeia produtiva, realizar 
planejamento de fluxo de produção, atuar no controle de linhas de 
produção e gerenciar a produção de uma unidade fabril.
 » Fornecer ao futuro engenheiro conhecimentos sobre a fabricação 
de peças utilizando processos tais como: fundição, forjamento, 
laminação, extrusão, trefilação, estampagem e outros.
 » Definir processos de fabricação para transformação de materiais 
metálicos.
 » Relacionar os processos mecânicos ao estudo de materiais, 
equipamentos mecânicos e industriais.
 » Escolher racionalmente os processos de usinagem.
 » Escolher as condições de usinagem na fabricação de peças.
 » Descrever os processos de produção dos metais.
 » Escolher racionalmente os processos metalúrgicos de fabricação. 
 » Escolher racionalmente os processos de conformação mecânica.
 » Reconhecer e diferenciar os tipos de processos de conformação 
mecânica dos metais.
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 » Identificar os equipamentos e ferramentas utilizados em 
conformações mecânicas dos metais.
 » Conhecer os produtos da conformação mecânica e identificar os 
defeitos decorrentes do processo.
 » Compreender os fenômenos físicos e metalúrgicos que ocorrem nos 
processos de conformação mecânica de metais.
 » Apresentar ao aluno os conceitos básicos dos processos de fundição, 
bem como os diferentes processos de fundição.
 » Comparar os processos de fundição estudados e avaliar vantagens e 
desvantagens.
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UNIDADE I
INTRODUÇÃO AOS 
PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO E ÀS 
OPERAÇÕES DE 
CONFORMAÇÃO
CAPÍTULO 1
Introdução aos processos de 
fabricação
Metas e princípios essenciais para todos os 
processos
a. Atendendo aos requisitos de desempenho (ou seja, tolerâncias, 
resistência, peso etc.);
b. Atendendo aos requisitos de custo de produção;
c. Capacidade de reproduzir qualidade constante durante a produção em 
massa;
d. Na grande manufatura, os componentes devem ter propriedades de 
material uniformes em todo o componente.
Consideração principal para um processo de 
fabricação 
Quando diferentes processos e métodos de fabricação são considerados, é 
fundamental desenvolver uma compreensão da relação entre o processo usado 
e as propriedades do produto acabado. Para isso é imprenscidível saber as 
condições do desgaste a que um determinado processo irá submeter um material 
e como diferentes materiais de fabricação respondem a diferentes condições 
(isto é, tensão, calor).
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UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Materiais de fabricação
Todos os produtos fabricados são feitos de algum tipo de material. Semelhante 
à tolerância geométrica, as propriedades do material do produto manufaturado 
final são de extrema importância. Portanto, aqueles que estão interessados em 
fabricar devem estar muito conscientes sobre a seleção de materiais. Uma variedade 
extremamente ampla de materiais está disponível para o fabricante atualmente. 
O fabricante deve considerar as propriedades desses materiais com relação 
às propriedades desejadas dos produtos manufaturados. Simultaneamente, 
deve-se considerar também o processo de fabricação. Embora as propriedades 
de um material possam ser grandes, ele pode não ser capaz de ser eficiente ou 
economicamente processado em uma forma útil. Uma técnica de fabricação 
pode produzir o produto final, portanto, deve haver um feedback constante 
entre o processo de fabricação e a otimização de materiais.
Tipos de materiais 
Os materiais podem ser classificados em três tipos básicos: metais, cerâmicos e 
polímeros. 
Metais
Os metais são duros, maleáveis (significando que podem ser moldados) e 
um pouco flexíveis. Os metais são muito fortes. Sua combinação de força e 
flexibilidade os torna úteis em aplicações estruturais. Quando a superfície de 
um metal é polida, tem uma aparência brilhante; embora este brilho superficial 
seja geralmente obscurecido pela presença de graxa, impurezas e sal. Os metais 
não são transparentes à luz visível. Além disso, os metais são condutores de 
eletricidade e calor extremamente bons.
Um metal é provavelmente um elemento metálico puro (como o ferro) ou uma 
liga, que é uma combinação de dois ou mais elementos metálicos (como o 
cobre-níquel). Os átomos de um metal, semelhantes aos átomos de uma cerâmica 
ou polímero, são mantidos juntos por forças elétricas. A ligação elétrica em 
metais é denominada ligação metálica. A explicação mais simples para esses 
tipos de forças de ligação seria os núcleos de íons carregados positivamente 
do elemento (núcleo dos átomos e todos os elétrons que não estão no nível de 
valência) unidos por um “mar” circundante de elétrons (elétrons de valência dos 
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
átomos). Os elétrons no “mar” se movem e não estão ligados a nenhum átomo 
em particular. Isso é o que dá aos metais suas propriedades: maleabilidade e alta 
condutividade. Processos de fabricação de metal geralmente começam em uma 
fundição.
Cerâmicas
A cerâmica é muito dura e forte, mas tem falta flexibilidade tornando-a frágil. 
As cerâmicas são extremamente resistentes a altas temperaturas e produtos 
químicos. Cerâmica normalmente pode suportar ambientes mais brutais do 
que metais ou polímeros. Cerâmicas normalmente não são bons condutores de 
eletricidade ou calor. 
Cerâmicas são compostos entre elementos metálicos e não metálicos. As ligações 
atômicas são geralmente iônicas, onde um átomo (não metal) retém os elétrons 
de outro (metal). O não metal é então negativamente carregado e o metal é 
carregado positivamente A carga oposta faz com que eles se liguem eletricamente. 
Às vezes, as forças são parcialmente covalentes. A ligação covalente significa que 
os elétrons são compartilhados por ambos os átomos, nesse caso forças elétricas 
entre os dois átomos ainda resultam na diferença de potencial que os mantém 
juntos. Para simplificar, pense em uma estrutura de construção. Isso é o que dá 
às cerâmicas suas propriedades, como força e baixa flexibilidade. 
Polímeros
Polímeros são macios e não tão fortes quanto metais ou cerâmicas. Polímeros 
podem ser extremamente flexíveis. Baixa densidade e comportamento viscoso 
sob temperaturas elevadas são características típicas do polímero. Polímeros 
podem ser isolantes para eletricidade.
Tipos de processos
Este é um resumo dos processos de fabricação básicos e mais usados 
atualmente na indústria. Qualquer um desses processos pode ser empregado 
para produzir uma peça manufaturada. Além disso, lembre-se, ao decidir 
como produzir itens manufaturados, que uma peça pode exigir um desses 
processos para facilitar sua conclusão. Por exemplo, uma peça fundida pode 
exigir alguma usinagem antes de se tornar o produto final. Ou, uma parte 
pode ser produzida por um processo de metalurgia do pó e, em seguida, passar 
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UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
por algum tipo de operação de conformação de metal.A figura 1 descreve os 
métodos e técnicas envolvidos em cada um desses processos de fabricação. 
Tenha sempre em mente como as propriedades do material se relacionam 
com o processo de fabricação. A maioria dos processos de fabricação descritos 
abaixo refere-se a metais. Esses processos são frequentemente similares 
em relação àqueles para metais (e polímeros são essencialmente fundidos 
e formados em diferentes técnicas), porém, eles são diferentes o suficiente 
para serem classificados independentemente.
Figura 1. Fluxograma resumo dos principais processos de fabricação.
Processos de 
Fabricação
Com remoção 
de Cavaco
Usinagem
Convencional
Furação
Mandrilhamento
Torneamento
Fresamento
Aplainamento
Re�ficação
Não 
convencional
Jato Abrasivo
Jato d’água
Eletroerosão
Eletroquímica
Feixe de 
elétrons
Laser
Plasma
Sem remoção 
de Cavaco
Fundição Soldagem Metalurgia do pó Conformação
Laminação
Extrusão
Trefilação
Forjamento
Estampagem
Fonte: Própria autora.
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
Fundição
Fundição de metal é, definitivamente, um dos processos de fabricação mais 
antigos. Fundições foram encontradas datando de 6000 anos. Fundamentalmente, 
a fundição envolve o preenchimento de um material fundido a partir de um 
molde. Esse material, após a solidificação, assume a forma do molde. Existem 
dois tipos básicos de processos de fundição de metais: molde descartável e molde 
permanente. Moldes podem ser feitos na mesma forma que o produto final, 
sendo o processo necessário. Ou, às vezes, a fundição é o processo de fabricação 
na produção de uma peça manufaturada de vários processos. 
Fundição de metal pode ser usada para fazer peças com geometria complicada, 
interna e externa. Com fundição, peças complexas podem ser feitas em um único 
molde, pode-se produzir peças muito pequenas como joias, ou peças enormes 
pesando várias centenas de toneladas, como componentes para máquinas muito 
grandes. Embora a influência cuidadosa dos parâmetros de fundição e técnica 
possa ajudar a controlar as propriedades do material; uma fundição de metal, 
em geral, é o produto final que tende a conter mais falhas e ter menor resistência 
e ductilidade em comparação com outros processos de fabricação, como a 
conformação de metal.
Metalurgia do pó
A metalurgia do pó é uma técnica de fabricação que produz partes do pó 
de certos materiais. Os pós são prensados na forma desejada (chamada de 
prensagem) e aquecidos o suficiente para fazer com que as partículas se unam 
em um componente sólido (chamado de sinterização). O processamento de pó 
é comum em materiais metálicos, no entanto, a cerâmica também pode estar 
sujeita a técnicas de processamento de pó. 
Existem muitas vantagens no processamento de pó. Com o processamento de 
pó, pode-se obter um controle dimensional consistente do produto, mantendo 
tolerâncias relativamente apertadas. Também pode-se produzir peças com 
bom acabamento superficial. As peças podem, portanto, ser feitas em sua 
forma final, não exigindo mais acabamentos. Com o processamento de pó, há 
muito pouco desperdício de material, pois o processamento de pó pode ser 
automatizado, minimiza a necessidade de mão-de-obra, exigindo pequenas 
quantidades de mão de obra especializada. 
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UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Metais difíceis de trabalhar por outros processos podem ser facilmente 
moldados, ou seja, certas combinações de ligas e cermets (cerâmicas e 
metais), que não podem ser formados de outra maneira, podem ser produzidos 
com esta técnica. Por último, as peças podem ser produzidas com um nível 
controlado de porosidade, devido à natureza do processo. Também tem um 
número de desvantagens. O primeiro é o alto custo. Fornos de sinterização 
e prensas especiais são mais complicados para construir do que máquinas 
convencionais. O ferramental também é muito caro. Como os pós não fluem 
facilmente lateralmente em um lado quando pressionados, há limitações 
geométricas nas peças que podem ser fabricadas. Os propulsores têm 
propriedades mecânicas inferiores (a menos que sejam submetidos a um 
processo de forjamento). Finalmente, variações na densidade do material em 
toda a peça podem ser um problema, especialmente com geometrias mais 
complexas. 
A fabricação por processamento de pó é ideal para produzir grandes 
quantidades de peças de tamanho pequeno a médio, moderadamente 
complexas, que não exigem fortes propriedades mecânicas no material 
da peça. Isso não se aplica a alguns processos de pó alternativo, como a 
prensagem isostática a quente, que pode fabricar peças com propriedades 
mecânicas superiores. Um processo como a prensagem isostática a quente, 
no entanto, não seria eficiente na fabricação de grandes quantidades de 
peças.
Usinagem
Na usinagem, uma peça fabricada é criada com as dimensões geométricas 
desejadas pela remoção do excesso de material de uma peça de trabalho, 
através de uma força exercida por uma certa ferramenta de remoção de 
material. As qualidades de um material de fabricação desejável para esta 
finalidade seriam: 
1. Menor resistência ao cisalhamento (para facilitar o corte).
2. Resistência a choques (para resistir a cargas de impacto).
3. Não ter tendência a grudar na ferramenta de corte.
A capacidade relativa do material a ser usinado é denominada usinabilidade. 
A cerâmica tem alta resistência ao cisalhamento, dificultando o corte. Além 
disso, ela não é resistente a choques, o que faz com que se quebre devido à 
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
carga de impacto entre a ferramenta e a peça de trabalho. Polímeros, apesar 
de terem baixo rendimento, derretem com o calor gerado no processo, o que 
os leva a grudar na ferramenta. Além disso, a alta ductilidade nos polímeros 
pode dificultar a remoção do material, e a usinagem é baseada na remoção do 
material. Por essas razões, cerâmicas e polímeros têm baixa usinabilidade. 
Usinagem é geralmente aplicável a metais. A usinabilidade varia entre os 
metais. Os metais endurecidos apresentam um problema particular, devido 
a apresentar uma resistência ao cisalhamento muito alta. Frequentemente, 
os metais são usinados o mais próximo possível de sua forma final antes de 
serem endurecidos. Dessa forma, o material endurecido só precisa passar por 
operações mínimas de acabamento. 
Esse tipo de processo de fabricação tem muitas vantagens. A usinagem pode 
produzir precisão dimensional, muitas vezes mais do que qualquer outro 
processo sozinho. Além disso, pode produzir cantos agudos e planicidade 
em uma peça que pode não ser criada por outros processos. A precisão de 
usinagem permite produzir acabamento superficial e lisura que não podem 
ser alcançados de outra maneira. 
Combinando diferentes usinagens, peças muito complexas podem ser 
fabricadas. Esse tipo de processo de fabricação tem desvantagens. Este é um 
processo de remoção de material, portanto, desperdiça material. Embora 
econômico, se o número de peças a serem produzidas for pequeno, mão de 
obra, energia, equipamento e custo de sucata são relativamente altos para 
grandes tiragens. A usinagem é muito aplicável para operações de acabamento 
em produtos manufaturados.
Conformação mecânica
Conformação mecânica é um termo geral para um grande grupo, que inclui 
uma ampla variedade de processos de fabricação. Processos de formação 
de metal são característicos de que o metal que está sendo processado é 
plasticamente deformado para moldá-lo em uma geometria desejada. 
Os materiais são convertidos em produtos acabados através de diferentes 
processos de fabricação. Os processos de fabricação são classificados em 
moldagem [fundição], formação, união e revestimento, divisão, usinagem e 
modificação da propriedade do material.
18
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Desses processos de fabricação, a formaçãoé um processo amplamente utilizado 
que encontra aplicações nas indústrias automotiva, aeroespacial, defesa e outras.
Formas forjadas de materiais são produzidas por meio de operações de 
formação de chapas ou a granel. Produtos fundidos são feitos por moldagem 
ou moldagem e fundição.
Um automóvel típico utiliza peças moldadas, como jantes, carroçaria, válvulas, 
formas laminadas para chassis, cárter de óleo estampado etc.
No nosso dia a dia, utilizamos inúmeros produtos formados, como recipientes de 
cozinha, recipientes de pasta de dente, corpo de bicicleta, correntes, encaixe de 
tubo, pás de ventilador etc.
Formar é o processo de obtenção da forma e tamanho necessários na 
matéria-prima, submetendo o material à deformação plástica através da aplicação 
de força de tração, força de compressão, flexão ou força de cisalhamento ou 
combinações dessas forças.
Soldagem
Soldagem é um processo de união de metais e outros materiais similares e 
diferentes por aplicação de calor com ou sem aplicação de pressão e adição 
de material de enchimento. É usada como fixador permanente. A soldagem é 
um processo essencial de todas as indústrias de manufatura. A capacidade de 
soldagem foi definida como a capacidade de ser soldada em juntas inseparáveis 
com propriedades especificadas, com a estrutura adequada da força de solda 
definida. A soldabilidade de qualquer metal depende de cinco fatores principais: 
o ponto de fusão, a condutividade térmica, a expansão térmica, a condição da 
superfície e a alteração na microestrutura.
19
CAPÍTULO 2
Operações de conformação: 
laminação e trefilação
Introdução
Os processos de conformação mecânica modificam a geometria do material 
quando uma forca é aplicada. Logo, as operações de conformação mecânica são 
aquelas em que são aplicados esforços mecânicos nos metais, resultando em 
uma mudança permanente em suas dimensões. Os esforços aplicados nesses 
processos podem ser do tipo compressão, tração, dobramento, e têm que ser 
aplicados sobre o material.
É importante saber que, para que ocorram os processos de conformação 
mecânica, duas propriedades são importantes: a elasticidade e a plasticidade. 
A primeira está ligada capacidade de o material ser deformado quando 
aplicado um esforço e, quando o esforço é retirado, ele volta a sua forma 
original. Já no segundo, quando esse esforço é retirado, o material não tem a 
sua forma restaurada.
Existem muitos e distintos processos de conformação mecânica, já que 
eles são desenvolvidos para aplicações específicas. Entretanto, é possível 
dividi-los em um número bem menor de categorias, que os separam de acordo 
com o esforço que provoca a deformação do material, a variação relativa da 
espessura da peça, o regime da operação de conformação, o propósito da 
deformação.
Para a produção de peças de metal, os processos de conformação mecânica 
estão classificados em: laminação, forjamento, trefilação, extrusão, estampagem. 
Aspectos de temperatura na conformação
Quando falamos de temperatura, o processo pode ser classificado como trabalho 
a frio, a morno e a quente, a utilização de um desses tipos de trabalho depende 
das características do material ou da peça, como composição química e estrutura 
metalúrgica e das condições do processo como: grau de deformação, velocidade 
de deformação e temperatura em que o material é deformado.
20
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Trabalho a quente
O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da maioria dos 
metais e ligas. Este trabalho não só requer menos energia para deformar o metal 
e proporciona maior habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de 
trincas como também ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes 
fundidos devido às rápidas taxas de difusão presentes nas temperaturas de trabalho 
a quente. As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporcionam um 
aumento na ductilidade e na tenacidade, comparado ao estado fundido.
Geralmente, a estrutura e as propriedades dos metais trabalhados a quente 
não são tão uniformes ao longo da seção reta como nos metais trabalhados 
a frio e recozidos, já que a deformação é sempre maior nas camadas 
superficiais. O metal possuirá grãos recristalizados de menor tamanho 
nesta região. Como o interior do produto estará submetido a temperaturas 
mais elevadas por um período de tempo maior durante o resfriamento do 
que as superfícies externas, pode ocorrer crescimento de grão no interior 
de peças de grandes dimensões, que resfriam vagarosamente a partir da 
temperatura de trabalho. 
As operações de trabalho a quente são realizadas em muitos estágios. Nos 
intermediários a temperatura é mantida muito acima do limite inferior do 
trabalho a quente (CIMM, 2005).
Trabalho a frio
O trabalho a frio é acompanhado do encruamento (em inglês, strain 
hardening) do metal, que é ocasionado pela interação das discordâncias 
entre si e com outras barreiras – tais como contornos de grão – que 
impedem o seu movimento através da rede cristalina. A deformação 
plástica produz também um aumento no número de discordâncias, as 
quais, em virtude de sua interação, resultam num elevado estado de tensão 
interna na rede cristalina. Um metal cristalino contém em média 106 cm 
a 108 cm de discordâncias por cm3, enquanto que um metal severamente 
encruado apresenta cerca de 1012 cm de discordâncias por cm3. A estrutura 
característica do estado encruado examinada ao microscópio eletrônico 
apresenta, dentro de cada grão, regiões pobres em discordâncias, cercadas 
por um emaranhado altamente denso de discordâncias nos planos de 
deslizamento.
21
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
Tudo isto resulta macroscopicamente num aumento de resistência e 
dureza e num decréscimo da ductilidade do material. Num ensaio de 
tração, isso se traduz no aumento da tensão de escoamento, Y, e do 
limite de resistência, Sr, bem como no decréscimo do alongamento total 
(alongamento na fratura), ef (CIMM, 2005).
Laminação
Depois dos processos para obtenção do lingotamento contínuo, o aço é 
transformado em placas, mesmo que elas estejam com um formato que 
necessitarão passar por novos processos para uma melhor conformação de acordo 
com seu uso. A obtenção de chapas é conseguida pelo processo da laminação.
A laminação é o processo de conformação do aço que deve transformar seções 
grandes retangulares ou redondas em seções menores de formatos diversos, 
ao mesmo tempo modificando sua estrutura interna, ou seja, é a deformação 
plástica dos metais entre os cilindros obtendo-se como resultado uma forma 
desejada ou propriedades definidas no material laminado, conforme Figura 2.
Figura 2. Processo de laminação.
Cilindro superior 
Cilindro inferior 
Fonte: Processos Produtivos (2016).
Os principais objetivos da laminação são:
 » A obtenção do produto final com tamanho e formato especificado, com 
alta taxa de produção e baixo custo;
 » Obtenção de um produto final de boa qualidade, com propriedades 
mecânicas e condições superficiais adequadas.
22
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
O número de operações necessárias para atender a estes objetivos do processo 
de laminação depende das especificações estipuladas para a forma, propriedades 
mecânicas, condições superficiais (rugosidade, revestimento etc.) e em relação à 
macro e microestrutura do produto laminado.
A laminação é um processo muito importante na transformação mecânica do 
aço. Nessa etapa ocorre a elaboração de uma maior quantidade de aço do que 
qualquer outra tecnologia de transformação. Por ser o antecessor de diversos 
processos de adequação do aço – cerca de 90% do aço produzido passa pelo 
processo de laminação – os exemplos mais comuns de transformação do aço 
que dependem do processo de laminação seriam; as barras a serem forjadas, 
os tarugos a seremextrudados, o fio-máquina a ser trefilado e a chapa a ser 
estampada.
A laminação pode ser feita a frio ou a quente. A laminação a quente, geralmente é 
voltada para a operação de desbaste, já, para os acabamentos, usa-se a laminação 
a frio. A diferença entre elas também está nos efeitos do endurecimento e 
amolecimento térmico e nas espessuras dos laminados. É necessário destacar 
que o coeficiente de atrito externo será maior para o metal laminado a quente do 
que o laminado a frio, o que se reflete na força de laminação e no torque. 
Laminação a quente
A laminação a quente é usualmente feita em operações iniciais, desbaste, onde 
há uma necessidade de diminuição das seções. O aquecimento faz parte desse 
tipo de laminação, tendo em vista que o aço usado deverá chegar a temperaturas 
convenientes ao andamento do processo. Essas temperaturas, geralmente 
ocorrem acima de sua temperatura de recristalização, antes da laminação, por 
isso há necessidade da utilização de fornos. Devido às temperaturas utilizadas, há 
uma tendência ao endurecimento do material neste tipo de laminação, contudo, 
esse efeito é reduzido concomitante com o amolecimento térmico.
Geralmente, utiliza-se um ou dois conjuntos de cilindros para a laminação a 
quente, de modo que o lingote passe várias vezes entre os mesmos cilindros, 
Figura 3. As ultimas etapas da laminação a quente e a maior parte da laminação 
a frio são feitas comumente em múltiplos conjuntos de cilindros denominados 
trens de laminação.
23
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
Figura 3. Etapas do processo de laminação a quente.
Placa Faceadeira Forno de pré-aquecimento 
PREPARAÇÃO DE PLACAS 
LAMINAÇÃO A QUENTE 
Laminador 
Desbastador 
Laminador 
Tandem 
Fonte: Processo de laminação, (2014).
Em todos os outros casos desbaste, laminação de perfilados, barras, fio-máquina, 
chapas grossas e médias, utiliza-se laminação a quente.
Laminação a frio
A laminação a frio é geralmente empregada quando as especificações do 
produto exigem um bom acabamento superficial. Com esse processo é 
possível produzir folhas e tiras com acabamento superficial e com tolerâncias 
dimensionais superiores quando comparadas com as tiras produzidas 
por laminação a quente. Este tipo de laminação é realizado à temperatura 
ambiente ou próxima dessa, isto é, o material não precisa ser aquecido, o que 
faz com que haja um aumento de dureza. 
A produção de tiras de aço laminadas a frio é feita por bobinas a quente 
decapadas. Mas a laminação a frio exige a espessura de chapas abaixo de 1,5 
mm. O processo compreende inicialmente a deformação do aço a temperaturas 
abaixo do ponto crítico, ou da temperatura de recristalização. Utiliza-se trens 
laminadores quádruos de alta velocidade com três a cinco cadeiras (Figura 4).
Figura 4. Laminação a frio.
Cilindros 
Horizontais Cilindros 
Verticais 
(A) Laminador duo não reversível 
(B) Laminador duo reversível 
(C) Laminador trio 
(D)-Laminador quádruo 
(E) Laminador Sendzimir 
(F) Laminador universal 
Fonte: Processos de laminação, (2014).
24
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
A laminação contínua tem alta capacidade de produção, o que resulta num 
custo de produção baixo. Se for utilizado um ritmo de deformação muito 
baixo, o material poderá apresentar características de laminação a quente em 
temperaturas relativamente baixas.
A redução a frio resulta numa elevação da resistência à tração, da dureza 
superficial, do limite elástico e numa redução da ductilidade, devido à deformação 
da estrutura cristalina. O material é submetido ao tratamento térmico de 
recozimento para restituir-lhe ductilidade e a um processo de acabamento ou 
de encruamento, para uniformizar a superfície, obtendo assim uma dureza 
determinada e homogênea ao longo de toda a peça. O encruamento resultante da 
redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao produto final.
Trefilação
Trefilagem, ou Trefilação, é o processo de fabricação em que a matéria-prima 
é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente por meio de 
uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz. É o processo de fabricação 
onde são formados arames, barras finas, tubos, entre outros. Existem muitas 
aplicações para a trefilagem como: produção de fios elétricos, cabos, clipes de 
papel, corda para instrumentos musicais e raio para rodas.
O processo acarreta na redução da seção transversal e respectivo aumento no 
comprimento do material. O escoamento plástico é produzido principalmente 
pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material.
Em geral, a forma resultante de simetria circular é muito comum em peças 
trefiladas, embora isto não seja um requisito necessário. 
Da redução sucessiva de diâmetro de uma barra metálica maciça podem 
resultar barras, vergalhões e arames, dependendo do diâmetro do 
produto final. Por outro lado, a trefilação pode também ser realizada em 
tubos ocos e, neste caso, existem diversas técnicas empregadas, com a 
utilização, ou não, de um mandril interno ao tubo que permite um melhor 
controle da espessura final. Geralmente os processos de trefilação são 
realizados à temperatura ambiente; todavia, uma vez que as deformações 
envolvidas são normalmente grandes, ocorre um aumento considerável 
de temperatura durante a operação (NIEHOFF-HERBORN, 2015).
25
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
Figura 5. Representação esquemática do processo de trefilação (estiramento).
Matriz de 
metal duro 
Caixa de aço 
da matriz 
lubrificante 
Retentor da matriz 
garra Carro de 
estiramento 
Bancada de 
estiramento
Fonte: Lima (2006).
Figura 6. Trefilação.
Secção 
de saída 
Rolo de fio 
trefilado 
Rolo de fio 
vergalhão 
Secção de 
entrada 
Detalhe 
da fieira 
Rolos de tração Fieira 
ɸ 2,00 mm ɸ 9,52 mm 
Fonte: Méetodos de Conformação (2010).
Trefilação a frio
Tipo de trefilação aplicada em metais com estrutura cristalina cúbica de face 
centrada (CFC). O fio é preso na tarracha da trefila, e “puxado”, à medida que o fio 
é puxado, o volume permanece o mesmo, o diâmetro diminui e o seu comprimento 
aumenta. 
26
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
São utilizadas, em geral, as tarrachas seguidas umas das outras e, aos poucos, o 
diâmetro vai sendo reduzido sucessivamente. É desejável que o fio deslize com 
menos resistência a uma velocidade constante com o objetivo de não deixar que 
o fio fique preso, enfraqueça e quebre. Essa velocidade varia de acordo com o 
material e a dimensão da redução. 
Como no trabalho a frio, não existe um aquecimento antes da trefilação, e 
será exigida uma maior força da máquina. Este tipo de esforço pode causar 
um desgaste da máquina e fadigas no metal. Para diminuir os efeitos causados 
pelos esforços, se faz necessária a lubrificação. Essa lubrificação aumenta a 
durabilidade do equipamento e melhora o acabamento da trefilagem.
Existem vários tipos de lubrificação: trefilação úmida, trefilação seca, cobertura 
metálica e vibração ultrasônica. Na trefilação úmida, as fieiras e o fio ficam 
completamente imersos no lubrificante. Na trefilação seca, o fio ou barra passa 
entre um reservatório de lubrificante o que deixa a superfície preparada para 
a trefilação. Quando o fio é coberto com uma camada de metal que funciona 
como um lubrificante sólido, chamamos de cobertura metálica. Já na vibração 
ultrassônica, as fieiras e os mandris, ou carcaças de aço, são vibrados, o que 
ajuda a reduzir os esforços mecânicos e permitir maiores reduções por passada.
Trefilação a quente
Esse processo é aplicado em metais com estrutura cristalina cúbica de corpo 
centrado (CCC) e em unsm poucos metais com estrutura hexagonal Compacta 
(HC). Esse tipo de trefilação é utilizado nesses metais, pelo fato deles serem 
pouco maleáveis. Logo,é preciso aquecê-los até uma temperatura que faça 
com que esses materiais fiquem com empacotamento igual às redes CFC, 
para poderem, então, serem trefilados. Após resfriamento recuperam sua 
característica original.
27
CAPÍTULO 3
Principais processos de conformação: 
extrusão, forjamento e estampagem
Extrusão 
Na extrusão, um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado através 
de uma abertura de matriz por um pistão hidráulico. Essa abertura pode ser 
circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta, hidrostática 
ou por impacto. A extrusão também pode ser definida como um processo de 
compressão indireta, pois são as paredes internas da ferramenta que provocam, 
devido à reação à pressão do pistão, a ação de compressão sobre o tarugo.
A extrusão é um método muito comum que faz parte do processo produtivo de 
filmes plásticos, chapas, barras e peças de metal e até mesmo de alimentos. 
Basicamente, seu principal componente é a prensa hidráulica, ou extrusora, que 
irá forçar a passagem do material pela matriz e controlar o curso e a velocidade 
de extrusão (Figura 7).
Figura 7. Processo de Extrusão.
Pré-aquecimento 
das matrizes 
Mesa de 
arrefecimento, 
Esticador 
Prensa de 
extrusão 
Pré-aquecimento 
dos bilhetes 
Corte em bilhetes 
para extrusão 
Varões com 5 e 6 
(“logs”) 
Pré-preparação 
superficial Lacagem 
Anodização 
Embalagem 
Entrega 
ao cliente 
Inspeção 
final 
Envelhecimento 
Corte em 
dimensões 
comerciais 
Fonte: Faria (2016).
Extrusão indireta 
Na extrusão indireta, a matriz se desloca na direção do tarugo, do recipiente 
fixo e da matriz móvel. O movimento do material extrudado ocorre no sentido 
contrário ao de avanço do embolo (oco e móvel), ou seja, a força. Trata-se de 
um processo vantajoso, pois não há atrito do tarugo com o recipiente, mas é 
28
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
limitado, pois o êmbolo oco, para barras, ou esbelto, para tubos, não permite a 
obtenção de produtos com seções reduzidas. Aqui, o acabamento superficial não 
é tão bom. Na extrusão indireta, as matrizes são mais pesadas, é necessário fazer 
furo e a força utilizada é menor que a do método direto. 
Figura 8. Extrusão Indireta.
Recipiente 
Bilhete de 
trabalho 
Morto 
Forma final do trabalho 
Ram oco 
Forma final do trabalho 
Morto 
Bilhete de 
trabalho 
Ram 
Recipiente 
Fonte: IFSC (2016).
Extrusão direta 
Na extrusão indireta, o movimento do material extrudado ocorre no mesmo 
sentido de avanço do embolo. A matriz e os recipiente são fixos. O material 
extrudado passa pela matriz e flui no sentido da força aplicada. As peças aqui 
têm um melhor acabamento superficial.
29
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
A extrusão direta necessita de sistema de injeção contínua de lubrificação. Nela, as 
ferramentas são mais baratas e o tipo de extrusão mais utilizado é aquela em que 
a maioria dos metais são extrudados a quente devido à diminuição da tensão de 
escoamento (Figura 9).
Figura 9. Extrusão Direta.
Ram Forma final do trabalho 
Recipiente 
Morto Bilhete de trabalho 
Mandril 
Fonte: IFSC (2016).
Extrusão lateral 
Já na Extrusão Lateral, o material do tarugo é forçado através de abertura lateral 
da câmara. Esse método consiste na extrusão sem que haja contato do material 
com a superfície da câmara, o que reduz o atrito. Os eixos do punção e da peça têm 
diferentes direções, em ângulo reto.
O material é colocado em uma câmara de diâmetro maior que o seu e contendo 
um fluido de lubrificação (que pode ser um óleo vegetal). Então, ele é empurrado 
em direção à matriz por meio de pressão hidrostática.
Outros processos de extrusão
De acordo com a temperatura, o processo de extrusão do metal pode ser 
classificado em: extrusão a quente ou extrusão a frio. A extrusão a quente torna 
mais fácil o processo de conformação, mas a extrusão a frio permite um melhor 
acabamento e elimina a oxidação do material. O que irá determinar qual desses 
processos será usado é a ductilidade da peça, o custo e exigências técnicas. 
Qualquer processo de extrusão, seja de materiais plásticos ou alimentos, pode 
variar de temperatura de acordo com as características do material.
30
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Quadro 1. Outros processos de Extrusão.
Extrusão a frio Extrusão semiaquecida Extrusão a quente
Elevada economia; Combinação 
com outros processos;
Alta qualidade dimensional e 
superficial; 
Fabricação de peças complexas, 
de precisão;
Melhores propriedades mecânicas;
Pequenas reduções de seção em 
vários estágios
Propriedades semelhantes às dos 
extrudados a frio;
Menor tensão de escoamento; 
Importância cada vez maior
Melhora da trabalhabilidade;
Grandes reduções de seção numa 
só etapa;
Maioria dos processos para obter 
produtos contínuos semiacabados 
(barras) e acabados (perfis e 
tubos);
Desgaste acentuado das 
ferramentas;
Oxidação superficial;
Menor força de extrusão;
Grafite, talco, sebo e vidro são os 
lubrificantes mais utilizados;
Fonte: Própria autora.
Na extrusão hidrostática, o diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da 
câmara, que é preenchida por um fluido. A pressão é transmitida ao tarugo 
através de um pistão. Não há fricção nas paredes da câmara.
Figura 10. Extrusão Hidrostática.
Ram 
Forma extrudida 
Recipiente 
Morto 
Bilhete de trabalho Fluido 
Fonte: IFSC (2016).
Vantagens e desvantagens da extrusão 
Hidroestática
Vantagens 
 » Não há fricção entre o tarugo e o recipiente; 
 » Devido ao baixo atrito entre a matriz e o tarugo, pode-se usar baixos 
ângulos de extrusão;
31
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
 » Resistência mais alta do produto devido à ausência de vazios e poros;
 » O processo é versátil na troca das matrizes;
 » A própria pressão assenta a matriz no recipiente;
 » Menor restrição quanto à forma da seção transversal 
Desvantagens 
 » Perda de energia e eficiência devido à compressão do fluido com o 
aumento considerável da pressão; 
 » A ponta do tarugo deve ser cônica e ser posicionada por pressãoν 
contra a matriz para promover a vedação inicial; 
 » É difícil controlar a velocidade de extrusão; 
 » Apresenta problemas associados à vedação do pistão carregamentoν 
cíclicos (fadiga dos componentes do equipamento).
Forjamento
O forjamento é uma operação de conformação mecânica que tem como objetivo dar 
forma aos metais através de martelamento ou esforço de compressão. Acredita-se que 
os forjamentos mais antigos tenham se iniciado em algumas regiões do Oriente Médio 
8.000 a.C, onde ferro e bronze fundidos foram forjados pelo processo a quente, pelos 
homens da antiguidade para produzir ferramentas manuais, instrumentos e armas, 
como facas, adagas e lanças.
Durante a Segunda Guerra Mundial, o forjamento a frio foi aplicado e aprimorado na 
Alemanha para a fabricação de peças de aeronaves e munição para armas. 
No decorrer do tempo, diferentes tipos de máquinas para forjamento foram 
desenvolvidas e introduzidas. Procurou-se obter maiores forças de conformação, 
aperfeiçoar o processo de duplicação de peças através de moldes fechados ou aumentar 
a resposta das ferramentas no trabalho a altas temperaturas. 
Na atualidade, o forjamento é um processo que permite um bom custo-benefício 
na fabricação de peças.
32
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
Forjamento a quente
O forjamento a quente é o processo de conformação em que o metal a ser forjado 
se encontra acima da temperatura de recristalização. Isto faz com que, durante 
a deformação, os mecanismos de recuperação e recristalização aconteçam, 
inibindo a geração de tensões internas e favorecendo a ductilidade pela formação 
e aumento dos grãos. O quadro 2 apresenta as relações de alguns metais e suas 
faixas de temperatura para forjamento: 
Quadro2. Metais e suas faixas de temperatura para forjamento.
Metal ou ligas
Faixa aproximada de temperatura de 
forjamento, °C
Ligas de alumínio 400-550
Ligas de cobre 600-900
Aços carbono e de baixa liga 850-1150
Aços inoxidáveis martensiticos 1100-1250
Aços “Maraging” 1100-1250
Aços inoxidáveis austeníticos 1100-1125
Ligas de níquel 1100-1250
Aços inoxidáveis semiausteníticos PH 700-950
Ligas de titânio 1050-1180
Superligas a base de ferro 1180-1250
Superligas a base de cobalto 950-1150
Ligas de nióbio 1050-1350
Ligas de tântalo 1150-1350
Superligas a base de níquel 1050-1200
Ligas de tungstênio 1220-1300
Fonte: Chaves (2015).
Para que o forjamento seja bem sucedido, é necessário que todo o corpo esteja 
a uma temperatura uniforme, que é conseguida através de fornos de câmara, de 
indução e de atmosfera controlada, quando necessário.
No forjamento a quente, deve-se ter um cuidado especial por conta da formação 
da carepa (um óxido originado ao redor da peça aquecida que pode chegar 
de 2% a 4% do peso) que, como qualquer óxido, tem como característica uma 
dureza elevada podendo ocasionar defeitos na peça ou até mesmo danificar a 
matriz. 
Assim como no forjamento a frio, este processo se utiliza de prensas martelo, 
hidráulicas e excêntricas diferindo na energia/força que será aplicada (menor, 
pois o metal aquecido flui com maior facilidade) e na resistência as altas 
temperaturas. 
33
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
As matrizes podem ser tanto abertas (livres) quanto fechadas, sendo que a 
primeira é bastante utilizada para se consegui as dimensões necessárias à 
segunda. Normalmente são necessárias várias etapas para se obter a peça final. 
Figura 11. Etapas de forjamento.
Estágio 1 
Estágio 2 
Estágio 3 
Estágio 4 
Tarugo 
Deformado 
Reaquecimento 
indutivo 
Refundido 
Punção 
Punção 
Punção 
Punção 
Matriz 
Matriz Matriz Matriz 
Extrato
Extrato Extrato Extrato
Fonte: Borges (2016).
Figura 12. Forjamento.
Matriz Superior 
Matriz Superior 
Matriz Inferior Matriz Inferior 
Tarugo Tarugo 
Peça Forjada 
Rebarba 
Fonte: Borges (2016).
Vantagens do processo:
 » O processo a quente necessita de menor energia para deformar o 
metal, já que a tensão de escoamento decresce com o aumento da 
temperatura, que, por sua vez, aumenta a capacidade do material de 
escoar sem se romper (ductilidade);
34
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
 » Maior conformabilidade/forjabilidade;
 » Homogeneização química da estrutura;
Desvantagens do processo:
 » As matrizes fechadas devem possuir calha de rebarba;
 » O acabamento superficial e a tolerância geométrica (devido à expansão 
e contração do metal) são inferiores ao tratamento a frio;
 » Geração de carepa;
 » Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores etc.) 
e gasto de energia para aquecimento das peças;
 » Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil.
Forjamento a frio
O forjamento a frio tem esse nome, pois o processo é realizado abaixo da 
temperatura de recristalização do material forjado.
A carga utilizada para a conformação por forjamento a frio é muito grande, 
podendo chegar até a 15000 toneladas para prensas de grande porte. Isso causa 
um grande desgaste das ferramentas e da matriz.
A velocidade de trabalho também influencia na vida da ferramenta, e um 
patamar de velocidade deve ser escolhido de acordo com a carga aplicada.
O acabamento superficial e a exatidão dimensional de uma peça forjada a frio são 
superiores ao do forjamento a quente e até de outros processos de conformação 
e fundição. Geralmente, as peças forjadas a frio já saem da matriz prontas para 
serem utilizadas, sem necessidade de ajustes de superfície ou dimensão.
Acesse o site: <http://www.fbmferramentas.com.br/forjaria/processo-
forjamento.html>, para conhecer o processo de forjamento.
35
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO │ UNIDADE I
Estampagem 
A estampagem é o processo de fabricação de peças, pelo corte ou deformação 
de chapas. O processo de conformação de chapas é realizado geralmente a 
frio, e compreende um conjunto de operações por meio das quais uma chapa 
é submetida de modo a adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca. 
Conformação de chapas é definida como a transição de uma dada forma de um 
semiacabado plano em outra forma. Os processos de conformação de chapas 
têm uma importância especial na fabricação de carrocerias automotivas e 
componentes da indústria eletroeletrônica, na fabricação de peças de uso 
diário (para-lamas, portas de carro, banheiras, rodas etc.).
Figura 13. Estampagem em chapas.
Fonte: Própria autora.
Este processo de fabricação e apropriado para grandes series de peças, 
obtendo-se grandes vantagens, tais como: alta produção, redução do custo da 
peça, bom acabamento sem a necessidade de processamento posterior, maior 
resistência das peças por causa da conformação que ocasiona o encruamento 
no material, baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da 
produção e a facilidade para detecção de desvios.
Como desvantagem, destaca-se o alto custo ferramental, que só pode ser amortizado 
se a quantidade de peças a produzir for elevada.
Para melhorar o rendimento do processo, é importante que se tenha boa 
lubrificação. Com isso, reduzem-se os esforços de conformação e o desgaste do 
material.
36
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E ÀS OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
A estampagem é o processo pelo qual a chapa plana adquire a forma de uma 
matriz imposta pela ação de uma punção. A estampagem compreende as 
seguintes operações: corte, dobramento e encurvamento, estampagem profunda 
e prensagem. 
Operações de estampagem
Corte: Consiste em separar de uma chapa, mediante golpe, uma porção de 
material com contorno determinado, utilizando-se ferramental apropriado, 
chamado de estampo de corte.
Dobra: Consiste em obter uma peça formada por um ou mais dobras de uma 
chapa plana. Para isto, é utilizada uma ferramenta denominada estampo de 
dobra.
Embutimento ou repuxo: Esta operação tem como finalidade obter peças em 
forma de recipientes, obtidas pela deformação da chapa, a golpes de prensa e 
empregando ferramental especial denominado estampo de repuxo.
Prensagem: pode ser plena ou compacta, quando o material é levado à 
fluência (prensagem entre moldes, como acabamento de peças já prensadas); ou 
prensagem côncava de peças em chapas (placas).
37
UNIDADE IIFUNDIÇÃO
CAPÍTULO 1
Fundição
Este tópico foi todo escrito baseado no livro Tecnologia Mecânica, volume II, de 
Vicente Chiaverini e na apostila de Processo de Fabricação do Telecurso 2000 
profissionalizante.
Dos processos de transformação dos metais e ligas metálicas, a fundição se 
destaca, não só por ser um dos mais antigos, mas também porque é um dos 
mais versáteis, principalmente quando se consideram os diferentes formatos e 
tamanhos das peças que se pode produzir por esse processo. 
Este processo de fabricação de peças metálicas baseia-se em encher com metal 
líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça 
a ser fabricada. A fundição permite a obtenção de peças com formas praticamente 
definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade. É 
também o processo pelo qual se fabricam os lingotes. 
Teoria 
A fundição é um processo de solidificação, o que significa que o fenômeno da 
solidificação controla a maioria das propriedades da fundição. Além disso, 
a maioria dos defeitos de fundição ocorre durante a solidificação, como a 
porosidade do gás e o encolhimento da solidificação. 
A solidificação ocorre em duas etapas: nucleação e crescimento de cristais. 
Na fase de nucleação, formam-se partículas sólidas no líquido. Quando essas 
partículas se formam, sua energia interna é menor que o líquido envolvido, 
o que cria uma interface de energia entre os dois.A formação da superfície 
nessa interface requer energia, de modo que, quando ocorre a nucleação, o 
38
UNIDADE II │ FUNDIÇÃO
material realmente subarreia, ou seja, ele resfria abaixo de sua temperatura 
de congelamento, devido à energia extra necessária para formar as superfícies 
de interface. Em seguida, recalca ou aquece de volta à sua temperatura de 
congelamento, para o estágio de crescimento do cristal. Observe que a nucleação 
ocorre em uma superfície sólida pré-existente, porque não é necessária muita 
energia para uma superfície de interface parcial, como para uma superfície de 
interface esférica completa. Isso pode ser vantajoso porque os fundidos de grãos 
finos possuem melhores propriedades do que os fundidos de granulação grossa. 
Uma estrutura de grãos finos pode ser induzida pelo refinamento ou inoculação 
de grãos, que é o processo de adicionar impurezas para induzir a nucleação. 
Todas as nucleações representam um cristal, que cresce à medida que o calor 
da fusão é extraído do líquido até que não haja mais líquido. A direção, taxa e 
tipo de crescimento podem ser controlados para maximizar as propriedades da 
fundição. A solidificação direcional é quando o material se solidifica em uma 
extremidade e prossegue para solidificar na outra extremidade. Este é o tipo 
ideal de crescimento de grãos porque permite que o material líquido compense 
o encolhimento. 
Processo de fundição
As etapas de fundição que veremos são as que normalmente se seguem no 
processo de fundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado. O processo 
de fundição ocorre nas seguintes etapas: 
a. Confecção do modelo: É nesta etapa que o modelo é 
confeccionado. Ele possui uma forma aproximada da peça final, e 
irá ser utilizado para a construção do molde. Suas dimensões devem 
prever a contração do metal quando ele se solidificar bem como um 
eventual sobremetal para posterior usinagem da peça. Pode ser de 
madeira, alumínio, aço, resina plástica e até isopor.
b. Confecção do molde: O molde é o dispositivo no qual o 
metal fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. 
Confeccionado de material refratário composto de areia e 
aglomerante. Esse material é moldado sobre o modelo que, após 
retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a ser fundida.
c. Confecção dos machos: Macho é um dispositivo, feito também de 
areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias 
39
FUNDIÇÃO │ UNIDADE II
da peça. São colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para 
receber o metal líquido.
d. Fusão: Etapa em que acontece a fusão do metal.
e. Vazamento: O vazamento é o enchimento do molde com metal líquido.
f. Desmoldagem: Após determinado período de tempo em que a 
peça se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de peça, do 
tipo de molde e do metal (ou liga metálica), ela é retirada do molde 
(desmoldagem) manualmente ou por processos mecânicos.
g. Rebarbação: A rebarbação é a retirada dos canais de alimentação, 
massalotes e rebarbas que se formam durante a fundição. Ela é 
realizada quando a peça atinge temperatura próxima à do ambiente.
h. Limpeza: A limpeza é necessária porque a peça apresenta uma 
série de incrustações da areia usada na confecção do molde. 
Geralmente ela é feita por meio de jatos abrasivos.
Processo de fundição por gravidade 
O processo de fundição por gravidade com moldagem em areia apresenta 
variações. As principais são: fundição com moldagem em areia aglomerada com 
argila e fundição com moldagem em areia aglomerada com resinas. É um tipo de 
fundição que utiliza também moldes cerâmicos, a fundição de precisão. O outro 
processo de fundição por gravidade utiliza moldes metálicos. Para esse tipo de 
molde não são necessárias as etapas de confecção do modelo e dos moldes, por 
nós descritas. A fundição sob pressão também utiliza o molde metálico.
A qualidade da peça fundida está diretamente ligada à qualidade do molde. 
Peças fundidas de qualidade não podem ser produzidas sem moldes. Por isso, os 
autores usam tanto o material quanto o método pelo qual o molde é fabricado 
como critério para classificar os processos de fundição. Portanto, é possível 
classificar os processos de fundição em dois grupos: Fundição em moldes de 
areia e fundição em moldes metálicos.
O processo em areia, destacando a moldagem em areia verde, é o mais simples 
e utilizado por empresas do ramo. Aqui a preparação do molde consiste em 
compactar mecânica ou manualmente uma mistura refratária plástica chamada 
areia de fundição, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar. O 
40
UNIDADE II │ FUNDIÇÃO
processo tem esse nome pelo fato da mistura com a qual o molde é feito manter 
sua umidade original, quer dizer, não passar por um processo de secagem. 
Todo tipo de metal pode ser utilizado. Os moldes são preparados, o metal 
é vazado por gravidade, e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclos 
de produção. Após a utilização, praticamente toda a areia (98%) pode ser 
reutilizada.
Vantagens:
1. A moldagem por areia verde é o mais barato dentre os métodos de 
produção de moldes;
2. á menor distorção de formato do que nos métodos que usam areia 
seca, porque não há necessidade de aquecimento;
3. s caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em um mínimo 
espaço de tempo;
4. oa estabilidade dimensional;
5. enor possibilidade de surgimento de trincas.
Desvantagens:
1. O controle da areia é mais crítico do que nos outros processos que 
também usam areia;
2. Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho;
3. O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso;
A estabilidade dimensional é menor nas peças de maior tamanho. (Borges, 2018)
Outros processos de fundição: fundição em areia seca, fundição em moldes de 
cimento, fundição CO2, fundição em moldes especiais, fundição de precisão, molde 
permanente ou coquilha, fundição sob pressão, fundição centrífuga, (fundição 
centrífuga verdadeira, fundição semicentrífuga, centrifugando).
Fornos de fundição
Existem diversos tipos de fornos utilizados para fundir diferentes metais. O tipo de 
forno de fundição a ser utilizado é determinado por alguns fatores: o tipo de metal 
a ser fundido, a taxa de produção do metal fundido e a pureza desejada. 
41
FUNDIÇÃO │ UNIDADE II
Entre os principais tipos de fornos utilizados para a fundição estão: Fornos Cubilô, 
Fornos de Reverberação, Fornos de Crisol, Fornos Elétricos a Arco, Fornos Elétricos 
por Indução, Fornos Elétricos por Resistência.
Forno Cubilot: Esse é o tipo de forno mais utilizado para produzir ferro fundido 
cinzento.
Figura 14. Forno Cubilot.
Porta de carga 
Carrinho de carga 
Revestimento 
Refratário
Ventaneira 
Calha de 
corrida 
de ferro 
Panela 
Piso do nível de carga 
Caixa de 
vento 
Portas de 
limpeza 
Bico de corrida 
de escória 
Ar 
Fonte: CIMM (2016).
Forno Crisol: Amplamente utilizado para todo tipo de fundições: fundição de 
ferro, aço, ligas leves e bronzes.
Figura 15. Forno Crisol.
Fonte: CIMM (2016).
42
UNIDADE II │ FUNDIÇÃO
Fornos de Chama Direta: O forno de chama direta (ou forno de reverbação) é 
usado para um tipo de fundição de bronze, latão, ou ferro nodular.
Fornos de Cadinho (ou panela): Metais não ferrosos como bronze, latão, 
alumínio e ligas de zinco normalmente são fundidos em fornos de panela. 
Fornos elétricos: São normalmente usados quando há necessidade de um 
controle fino dos elementos constituintes da liga e quando são exigidas alta pureza 
e qualidade no fundido. Esses fornos também são empregados quando se fundem 
ligas de alto ponto de fusão. Podem ser: forno de arco elétrico; forno de resistência 
e forno de indução.
Tipos de fundição
Em metalografia, como já vimos, a fundição é um processo em que um metal 
líquido é de alguma forma entregue em um molde (geralmente por um cadinho) 
que contém uma forma oca da forma pretendida. O metal é derramado no molde 
através de um canal oco. O metal e o molde são então resfriados e a peça demetal 
é extraída. Fundição é mais frequentemente usada para fazer formas complexas 
que seriam difíceis ou não econômicas de fazer por outros métodos.
O processo moderno de fundição é subdividido em duas categorias principais: 
fundição descartável e não descartável. Além disso, ele é dividido pelo material 
do molde, como areia ou metal, e pelo método de vazamento, como gravidade, 
vácuo ou baixa pressão. 
Os processos de fundição são conhecidos há milhares de anos e têm sido 
amplamente utilizados para escultura (especialmente em bronze), joalharia 
em metais preciosos e armas e ferramentas. As técnicas tradicionais incluem 
fundição por cera perdida (que pode ser ainda dividida em fundição centrífuga 
e vácuo para ajudar na fundição direta), fundição em molde de gesso e fundição 
em areia.
Fundição de molde descartável
Fundição de molde descartável é uma classificação genérica que inclui moldes 
de areia, plástico, concha, gesso e investimento (técnica de cera perdida). 
Este método de moldagem do molde envolve o uso de moldes temporários e 
não reutilizáveis.
43
FUNDIÇÃO │ UNIDADE II
Fundição em areia
A fundição em areia é um dos mais populares e mais simples tipos de fundição, 
e tem sido usada há séculos. A fundição em areia permite lotes menores do 
que a fundição a molde permanente e a um custo muito razoável. Esse método 
não apenas permite que os fabricantes criem produtos a um baixo custo, mas 
também oferece outros benefícios para a moldagem em areia, como operações de 
tamanho muito pequeno. O processo permite que os fundidos sejam pequenos 
o suficiente, caibam na palma da mão, até ou que seja produzidos fundidos 
grandes, apenas para camas de trem (um modelo pode criar a cama inteira para 
um vagão). A fundição em areia também permite que a maioria dos metais seja 
moldada, dependendo do tipo de areia usada para os moldes. 
Fundição em areia requer um tempo de espera de dias, ou até semanas, às vezes, 
para produção em altas taxas de produção (1 a 20 peças/hr-molde) e é insuperável 
para a produção de peças grandes. A areia verde (úmida), que é preta, quase não 
tem limite de peso, enquanto a areia seca tem um limite prático de massa de 
peças de 2.300 kg a 2.700 kg. O peso mínimo da peça varia de 0,075 a 0,1 kg. 
A areia é unida usando argilas, ligantes químicos ou óleos polimerizados (como 
óleo de motor). Ela pode ser reciclada muitas vezes na maioria das operações e 
requer pouca manutenção.
Moldagem de gesso
A fundição em gesso é semelhante à fundição em areia, exceto pelo Gesso de paris 
usado em vez de areia como material de molde. Geralmente, o formulário leva 
menos de uma semana para ser preparado, após o qual uma taxa de produção 
de 1-10 unidades/hr-molde é alcançada, com itens de até 45 kg ou tão pequenos 
quanto 30 g, com muito bom acabamento superficial e tolerâncias estreitas. A 
fundição de gesso é uma alternativa barata a outros processos de moldagem de 
peças complexas, devido ao baixo custo do reboco e à sua capacidade de produzir 
fundições de forma quase líquida. A maior desvantagem é que ele só pode ser 
usado com materiais não ferrosos de baixo ponto de fusão, como alumínio, cobre, 
magnésio e zinco. 
Moldagem de casca 
A moldagem por concha é semelhante à moldagem em areia, mas a cavidade 
de moldagem é formada por uma “concha” endurecida de areia, em vez de um 
frasco cheio de areia. A areia usada é mais fina do que a de fundição em areia e é 
44
UNIDADE II │ FUNDIÇÃO
misturada com uma resina para que possa ser aquecida pelo padrão e endurecida 
em uma concha ao redor do padrão. Por causa da resina e da areia mais fina, ela 
proporciona um acabamento superficial muito mais fino. O processo é facilmente 
automatizado e mais preciso que a fundição em areia. Os metais comuns que 
são moldados incluem ferro fundido, alumínio, magnésio e ligas de cobre. Esse 
processo é ideal para itens complexos de pequeno a médio porte.
Carcaça de investimento 
A fundição de investimento (conhecida como fundição de cera perdida na arte) 
é um processo que tem sido praticado há milhares de anos, sendo o processo de 
cera perdida uma das técnicas mais antigas de formação de metal conhecidas. 
Há 5000 anos, quando cera de abelha formou o padrão, até as ceras de alta 
tecnologia, materiais refratários e ligas especializadas de hoje, as peças fundidas 
garantem que componentes de alta qualidade ejam produzidos com os principais 
benefícios de precisão, repetibilidade, versatilidade e integridade.
Carcaça de investimento deriva seu nome do fato de que o padrão é investido, 
ou cercado, com um material refratário. Os padrões de cera exigem extremo 
cuidado, pois não são fortes o suficiente para resistir às forças encontradas 
durante a fabricação do molde. Uma vantagem da fundição de investimento é 
que a cera pode ser reutilizada. 
O processo é adequado para a produção repetida de componentes de forma 
líquida a partir de uma variedade de diferentes metais e ligas de alto 
desempenho. Embora geralmente utilizado para pequenas peças fundidas, 
este processo foi utilizado para produzir caixilhos de portas de aeronaves 
completos, com fundições de aço de até 300 kg e fundições de alumínio de 
até 30 kg. Em comparação com outros processos de fundição, como fundição 
sob pressão ou fundição em areia, pode ser um processo dispendioso. No 
entanto, os componentes que podem ser produzidos usando fundição de 
precisão podem incorporar contornos intrincados e, na maioria dos casos, 
os componentes são moldados próximos da forma da rede, portanto, exigem 
pouco ou nenhum retrabalho uma vez lançados.
Moldagem de resíduos de gesso
Um intermediário de gesso durável é frequentemente usado como um estágio 
em direção à produção de uma escultura de bronze ou como um guia apontador 
para a criação de uma pedra esculpida. Com a conclusão de um gesso, o trabalho 
45
FUNDIÇÃO │ UNIDADE II
é mais durável (se armazenado em ambientes fechados) do que um original de 
barro que deve ser mantido úmido para evitar rachaduras. Com o gesso de baixo 
custo à mão, o dispendioso trabalho de fundição de bronze ou escultura em 
pedra pode ser adiado até que um patrono seja encontrado e, como tal trabalho é 
considerado um processo técnico, e não artístico, pode até ser adiado para além 
do tempo de vida do artista.
Na moldagem de resíduos, um molde de gesso simples e fino, reforçado por sisal 
ou juta, é moldado sobre a mistura de argila original. Quando curado é removido 
do barro úmido, incidentemente destruindo os detalhes finos em subcortes 
presentes no barro, mas que agora são capturados no molde. O molde pode, 
então, em qualquer momento posterior (mas apenas uma vez), ser usado para 
moldar uma imagem positiva em gesso, idêntica à argila original. A superfície 
deste emplastro pode ser ainda mais refinada e ser pintada e encerada para se 
assemelhar a uma peça de bronze acabada.
Carcaça de padrão evaporativo 
Esta é uma classe de processos de fundição que usa materiais padrão que 
evaporam durante o vazamento, o que significa que não há necessidade de 
remover o material padrão do molde antes da fundição. Os dois processos 
principais são fundição com espuma perdida e fundição com molde completo.
Fundição de espuma perdida 
A fundição com espuma perdida é um tipo de processo de fundição com 
padrão evaporativo semelhante à fundição de investimento, exceto pelo 
fato de que a espuma é usada para o padrão em vez da cera. Este processo 
tira proveito do baixo ponto de ebulição da espuma para simplificar o 
processo de fundição, removendo a necessidade de derreter a cera do 
molde.
Moldagem de molde completo 
Fundição de molde completo é um processo de fundição de padrão evaporativo 
que é uma combinação de fundição em areia e fundição de espuma perdida. 
Ele usa um padrão de espuma de poliestireno expandido que é então cercado 
por areia, muito parecido com areia de fundição. O metal é então despejado 
diretamente no molde, que vaporiza a espuma em contato.
46
UNIDADEII │ FUNDIÇÃO
Fundição de molde não descartável
Fundição de molde não descartável difere dos processos descartáveis, pois o 
molde não precisa ser reformado após cada ciclo de produção. Essa técnica 
inclui pelo menos quatro métodos diferentes: fundição permanente, matriz, 
centrífuga e contínua. Essa forma de moldagem também resulta em repetibilidade 
aprimorada nas peças produzidas.
Fundição de molde permanente 
Fundição de 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 preencher o molde. No entanto, 
pressão de gás ou vácuo também são usados. Uma variação do processo típico de 
fundição por gravidade, chamado de vazamento de lama, produz fundições ocas. 
Metais de fundição comuns são ligas de alumínio, magnésio e cobre. Outros 
materiais incluem estanho, zinco e ligas de chumbo e de ferro e aço também 
fundidos em moldes de grafite. Moldes permanentes, que duram mais do que 
uma fundição ainda têm uma vida útil limitada antes de se desgastarem.
Sob pressão
O processo de fundição sob pressão força o metal fundido sob alta pressão 
em cavidades de molde (que são usinadas em matrizes). A maioria das peças 
fundidas é feita de metais não ferrosos, especificamente ligas à base de zinco, 
cobre e alumínio, mas peças fundidas de metal ferroso são possíveis. O método 
de fundição sob pressão é especialmente adequado para aplicações em que 
muitas peças de tamanho pequeno a médio são necessárias com bons detalhes, 
uma qualidade de superfície fina e consistência dimensional.
Fundição de metal semissólido 
A fundição de metal semissólido (SSM) é um processo de fundição modificado 
que reduz ou elimina a porosidade residual presente na maioria das peças 
fundidas. Em vez de usar metal líquido como material de alimentação, a 
fundição SSM usa um material de alimentação de viscosidade mais alta que 
é parcialmente sólido e parcialmente líquido. Uma máquina de fundição 
modificada é usada para injetar a suspensão semissólida em matrizes de aço 
endurecido reutilizáveis. A alta viscosidade do metal semissólido, juntamente 
com o uso de condições controladas de enchimento da matriz, garante que o 
47
FUNDIÇÃO │ UNIDADE II
metal semissólido preencha a matriz de maneira não turbulenta, de modo que 
a porosidade prejudicial possa ser essencialmente eliminada.
Usado comercialmente principalmente para ligas de alumínio e magnésio, as 
peças moldadas SSM podem ser tratadas termicamente com os temperantes T4, 
T5 ou T6. A combinação de tratamento térmico, taxas de resfriamento rápido 
(usando matrizes de aço não revestidas) e porosidade mínima fornece excelentes 
combinações de resistência e ductilidade. Outras vantagens da fundição 
SSM incluem a capacidade de produzir formas complexas, formato de rede, 
estanqueidade, tolerâncias dimensionais apertadas e a capacidade de moldar 
paredes finas. 
Fundição centrífuga
Neste processo, o metal derretido é derramado no molde e deixado solidificar 
enquanto o molde está girando. O metal é derramado no centro do molde no seu 
eixo de rotação. Devido à força centrífuga, o metal líquido é expulso para a periferia.
Fundição centrífuga depende da gravidade e independente da pressão, uma 
vez que cria a sua própria alimentação de força utilizando um molde de areia 
temporário realizado numa câmara de fiação de até 900 N. O prazo de entrega 
varia de acordo com o aplicativo. Processamento centrífugo semiverdadeiro e 
verdadeiro permitem a produção de 30 a 50 peças/h de molde, com um limite 
prático para o processamento em lote de aproximadamente 9000 kg de massa 
total, e um limite típico por item de 2,3 Kg a 4,5 kg.
Industrialmente, a fundição centrífuga de rodas ferroviárias foi uma aplicação 
precoce do método desenvolvido pela empresa industrial alemã Krupp e essa 
capacidade permitiu o rápido crescimento da empresa.
Pequenas peças de arte, como joias, são frequentemente moldadas por esse 
método usando o processo de cera perdida, pois as forças permitem que os 
metais líquidos, bastante viscosos, fluam através de passagens muito pequenas e 
em detalhes finos, como folhas e pétalas. Este efeito é semelhante aos benefícios 
da fundição a vácuo, também aplicada à fundição de joias.
Fundição contínua
A fundição contínua é um refinamento do processo de fundição para a produção 
contínua de alto volume de seções metálicas com seção transversal constante. O 
metal fundido é vertido em um molde aberto, resfriado a água, que permite que 
48
UNIDADE II │ FUNDIÇÃO
uma “pele” de metal sólido se forme sobre o centro ainda líquido, solidificando 
gradualmente o metal a partir do exterior. Após a solidificação, o fio, como às vezes 
é chamado, é continuamente retirado do molde. Comprimentos predeterminados do 
cordão podem ser cortados por tesouras mecânicas ou maçaricos de oxiacetileno em 
movimento e transferidos para outros processos de formação, ou para um estoque. 
Os tamanhos de molde podem variar de faixa (alguns milímetros de espessura por 
cerca de cinco metros de largura) a tarugos (90 mm a 160 mm quadrados) a lajes 
(1,25 m de largura por 230 mm de espessura). Às vezes, esse processo é realizado 
antes de ser cortado.
A fundição contínua é usada devido aos custos mais baixos associados à 
produção contínua de um produto padrão e também ao aumento da qualidade 
do produto final. Metais como aço, cobre, alumínio e chumbo são moldados 
continuamente, sendo o aço o metal com maior tonelagem de vazamento 
usando este método
49
UNIDADE III
NOÇÕES BÁSICAS DE 
USINAGEM E USINAGEM 
CONVENCIONAL
CAPÍTULO 1
Noções básicas sobre usinagem
Corte
O corte é talvez o tipo mais familiar de processo de fabricação. Embora poucos de 
nós tenham moldado polímeros ou formado metal, moldar o material cortando 
faz parte da experiência cotidiana. Provavelmente, você já utilizou tesouras, 
serras, lixas, cinzéis ou mesmo lixa em algum momento para remover material 
indesejado. Todos estes são métodos mecânicos em que uma força é aplicada 
através da ferramenta de corte (seja à lixa ou com a borda de metal de uma serra) 
ao material, e um corte é feito em uma escala macroscópica ou microscópica.
O corte é frequentemente usado como um processo secundário ou de acabamento, 
em que o produto a ser cortado terá sido feito por um dos processos descritos 
anteriormente. Em uma base similar, se você faz bricolagem em casa, usando 
madeira, então você comprará madeira preparada pronta como ponto de 
partida, em vez de fabricá-la a partir da matéria-prima, neste caso, as árvores. 
Você pode ter que cortar a madeira para fazer um trabalho em particular, mas 
vários processos anteriores terão produzido material de dimensões adequadas, 
economizando tempo e muito trabalho pesado.
Há várias razões para usar o corte como uma operação de fabricação secundária 
na produção de um artefato em particular:
 » para melhorar a precisão dimensional;
 » para melhorar o acabamento da superfície;
 » para produzir características geométricas, como furos e fendas, que são 
difíceis de produzir no processo de fabricação primário.
50
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
De fato, a maioria dos componentes produzidos pela moldagem e fundição 
requer alguma remoção subsequente de material antes de chegar ao serviço.
No entanto, em algumas circunstâncias, pode ser mais econômico produzir a 
forma básica do produto cortando a haste ou placa sólida (embora alguma forma 
de modelagem tenha sido usada para fabricar até mesmo essas formas básicas 
de partida), do que por qualquer outro processo. Como o corte normalmente usa 
máquinas com poucas ferramentas dedicadas, isso é particularmente verdadeiro 
para baixas produções.
Se os custos de material para o produto forem baixos, então o desperdício 
de corte constituirá apenas uma pequena parte do custo total. A utilização 
de materiais inerentemente pobres nos processos de corte pode sertolerada 
e a automação pode tornar o corte atraente em volumes de produção muito 
maiores. O corte pode então competir diretamente com a fundição e a formação 
para a fabricação de alguns produtos.
Processos de corte
As operações de corte mais comuns são realizadas em máquinas-ferramentas 
elétricas; ferramentas manuais, que incluem brocas elétricas, lixadeiras orbitais e 
similares, também são usadas extensivamente, mas, devido ao número limitado de 
itens que podem ser produzidos economicamente, não é um método de fabricação 
viável para a produção em massa. 
Na indústria, o corte era tradicionalmente realizado em grandes máquinas, com 
uma série de nomes especializados, como tornos, moinhos, broachers, shapers e 
muitos outros. Cada tipo de máquina era capaz de um método particular de corte. 
Algo confusamente, essas máquinas de corte são coletivamente conhecidas como 
máquinas-ferramentas e os processos são conhecidos como usinagem. 
Os operadores qualificados dessas máquinas-ferramentas tiveram uma 
influência significativa na prática de engenharia e nas relações de trabalho 
por muitos anos. No entanto, nas últimas décadas, houve um crescimento 
substancial no uso de centros de usinagem flexíveis controlados por computador 
que incorporam instalações para troca de ferramentas e peças de trabalho. A 
introdução de tais máquinas, juntamente com a redução da necessidade de uma 
mão de obra qualificada para operá-las, reduziu os custos operacionais, de modo 
que o corte agora pode ser considerado para volumes de produção que antes 
eram considerados antieconômicos.
51
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Usinagem
Usinagem é um termo de fabricação que engloba uma ampla gama de tecnologias 
e técnicas. Ele pode ser definido, de forma grosseira, como o processo de remoção 
de material de uma peça de trabalho usando ferramentas mecânicas acionadas 
por energia para moldá-lo em um projeto planejado. A maioria dos componentes 
e peças de metal requer alguma forma de usinagem durante o processo de 
fabricação. Outros materiais, como plásticos, borrachas e produtos de papel, 
também são comumente fabricados por meio de processos de usinagem.
Durante qualquer operação de usinagem, a ferramenta de corte entra em 
contato com o material a ser cortado, chamado de peça de trabalho. A máquina 
de corte deve segurar a ferramenta e a peça de trabalho, e mover uma em 
relação à outra para que a operação de corte seja executada.
Todos os processos de corte são essencialmente arranjos complexos de uma 
simples operação de corte de ponto único: uma lâmina de serra é apenas uma 
coleção de ferramentas de corte de ponto único; lixa é um monte de grãos de 
corte de ponto único preso em um pedaço de papel.
Tipos de ferramentas de usinagem
Existem muitos tipos de ferramentas de usinagem, e eles podem ser usados 
sozinhos ou em conjunto com outras ferramentas em várias etapas do processo 
de fabricação para obter a geometria da peça desejada. As principais categorias 
de ferramentas de usinagem são:
 » Ferramentas de perfuração: normalmente são usadas como 
equipamento de acabamento para ampliar furos previamente cortados 
no material.
 » Ferramentas de corte: Dispositivos como serras e tesouras são 
exemplos típicos de implementos de corte. Eles são frequentemente 
usados para cortar materiais com dimensões predeterminadas, como 
chapas metálicas, na forma desejada.
 » Ferramentas de perfuração: Esta categoria consiste em dispositivos 
rotativos de dois gumes que criam furos redondos paralelos ao eixo de 
rotação.
52
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
 » Ferramentas de afiação: Esses instrumentos aplicam uma roda 
giratória para obter um acabamento fino ou para fazer cortes leves em 
uma peça de trabalho.
 » Ferramentas de fresagem: Uma ferramenta de fresagem emprega 
uma superfície de corte rotativa com várias lâminas para criar 
orifícios não circulares ou cortar projetos exclusivos do material.
 » Ferramentas de torneamento: Essas ferramentas giram uma peça 
de trabalho em seu eixo enquanto uma ferramenta de corte a molda 
para formar. Tornos são o tipo mais comum de equipamento de 
torneamento.
Tipos de tecnologias de usinagem de queima
As máquinas de soldar e queimar usam o calor para moldar uma peça de trabalho. 
Os tipos mais comuns de tecnologias de usinagem de solda e queima incluem:
 » Corte a laser: uma máquina a laser emite um feixe de luz estreito e de 
alta energia que efetivamente derrete, vaporiza ou queima o material. 
Os lasers de CO2 e Nd: YAG são os tipos mais comuns usados na 
usinagem. O processo de corte a laser é adequado para furar madeira 
ou moldar padrões em uma peça de material. Seus benefícios incluem 
acabamentos superficiais de alta qualidade e extrema precisão de 
corte.
 » Corte Oxicorte: Também conhecido como corte a gás, este método 
de usinagem emprega uma mistura de gases combustíveis e oxigênio 
para derreter e cortar material. O acetileno, a gasolina, o hidrogênio 
e o propano frequentemente servem como meio gasoso devido à 
sua alta inflamabilidade. Os benefícios deste método incluem alta 
portabilidade, baixa dependência de fontes de energia primária e 
capacidade de cortar materiais espessos ou duros, como grades de aço 
resistentes.
 » Corte a plasma: as tochas de plasma disparam um arco elétrico para 
transformar gás inerte em plasma. Este plasma atinge temperaturas 
extremamente elevadas e é aplicado à peça em alta velocidade para 
derreter o material indesejado. O processo é frequentemente usado 
em metais eletricamente condutivos que exigem uma largura de corte 
precisa e um tempo mínimo de preparação.
53
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Tipos de tecnologias de usinagem de erosão
Enquanto as ferramentas de queima aplicam calor para derreter o estoque em 
excesso, os dispositivos de usinagem de erosão usam água ou eletricidade para 
corroer o material da peça de trabalho. Os dois principais tipos de tecnologias de 
usinagem de erosão são:
 » Corte a jato de água: Este processo usa uma corrente de alta pressão 
para cortar o material. Pó abrasivo pode ser adicionado ao fluxo de 
água para facilitar a erosão. O corte por jato de água é normalmente 
usado em materiais que podem sofrer danos ou deformação a partir de 
uma zona afetada pelo calor.
 » Usinagem por descarga elétrica: Também conhecido como usinagem 
de faíscas, esse processo usa descargas de arco elétrico para criar 
microcrateras que resultam rapidamente em cortes completos. É 
usado em aplicações que exigem formas geométricas complexas em 
materiais duros e com tolerâncias estreitas. A Usinagem por descarga 
elétrica exige que o material de base seja eletricamente condutor, o 
que limita seu uso a ligas ferrosas.
Usinagem CNC
O controle numérico por computador, ou usinagem CNC, é uma técnica auxiliada 
por computador que pode ser usada em conjunto com uma ampla gama de 
equipamentos. 
Ela requer software e programação, geralmente na linguagem de código G, para 
orientar uma ferramenta de usinagem na modelagem da peça de acordo com os 
parâmetros predefinidos. Alguns de seus benefícios incluem:
 » Altos ciclos de produção: Uma vez que a máquina CNC tenha sido 
devidamente codificada, ela normalmente precisa de manutenção 
mínima ou tempo de inatividade, permitindo uma taxa de produção 
mais rápida.
 » Baixos custos de fabricação: Devido à sua velocidade de rotatividade 
e baixos requisitos de mão de obra, a usinagem CNC pode ser um 
processo econômico, particularmente para operações de produção de 
alto volume.
54
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
 » Produção uniforme: a usinagem CNC é tipicamente precisa e produz 
um alto nível de consistência de projeto entre seus produtos.
Usinagem de precisão
Qualquer processo de usinagem que exija tolerâncias de corte excepcionalmente 
pequenas (entre 0,013 mm e 0,0005 mm, como regra geral) ou acabamentode 
superfície mais fino que 32T pode ser considerado uma forma de usinagem de 
precisão. Como a usinagem CNC, a usinagem de precisão pode ser aplicada a um 
grande número de métodos e ferramentas de fabricação. Fatores como rigidez, 
amortecimento e precisão geométrica podem influenciar a exatidão do corte de uma 
ferramenta de precisão. O controle de movimento e a capacidade da máquina de 
responder com taxas de avanço rápidas também são importantes em aplicações de 
usinagem de precisão.
Tipos de usinagem
Diante dos muitos métodos e processos de produção disponíveis, são muitos os 
profissionais da área que encontram dificuldades para discernir qual a melhor 
solução para cada necessidade de produção.
As máquinas-ferramentas clássicas realizam, com muita facilidade, movimentos 
retilíneos e de rotação. Combinações simples permitem obter formas helicoidais 
como roscas e perfis de dentes de engrenagens.
Os processos de transformação de metais e ligas metálicas em peças para a 
utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: pode-se fundir, 
soldar, utilizar a metalurgia em pó ou usinar o metal a fim de obter a peça 
desejada. Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se 
escolhe um processo de fabricação. Como por exemplo:
1. Forma e dimensão da peça;
2. Material a ser empregado e suas propriedades;
3. Quantidade de peças a serem produzidas;
4. Tolerâncias e acabamento superficial requerido;
5. Custo total do processamento.
55
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Os principais processos de Usinagem convencional são: torneamento, fresamento, 
furação, retificação, mandrilamento, brunimento, serramento, roscamento, 
aplainamento, alargamento, rebaixamento.
Os principais tipos de usinagem não convencional são:
1. Usinagem ultrassônica (USM)
2. Usinagem a jato de água e jato abrasivo
3. Usinagem química
4. Usinagem eletroquímica
5. Usinagem por descarga elétrica 
6. Usinagem de feixes de alta energia
 › Usinagem por raio laser
 › Usinagem de feixe de elétrons
56
CAPÍTULO 2
Usinagem convencional: torneamento e 
fresamento
Torneamento
Torneamento é uma forma de usinagem, um processo de remoção de material, 
que é usado para criar peças rotacionais cortando material indesejado. O processo 
de torneamento requer uma máquina de tornear ou torno, peça de trabalho, 
fixação e ferramenta de corte. A peça de trabalho é de material pré-moldado presa 
ao dispositivo, que, por sua vez, é acoplado ao torno, e permite girar em altas 
velocidades. O cortador é tipicamente uma ferramenta de corte de ponto único que 
também é presa na máquina, embora algumas operações façam uso de ferramentas 
multipontos. A ferramenta de corte alimenta a peça de trabalho rotativa e corta o 
material na forma de pequenos cavacos para criar a forma desejada.
O torneamento é usado para produzir peças rotacionais, tipicamente axi-simétricas, 
que têm muitos recursos, como furos, ranhuras, roscas, cones, vários degraus de 
diâmetro e até mesmo superfícies com contornos. As peças que são fabricadas 
completamente por meio de torneamento geralmente incluem componentes 
usados em quantidades limitadas, talvez para protótipos, como eixos e fixadores 
personalizados. O torneamento também é comumente usado como um processo 
secundário para adicionar ou refinar recursos em peças que foram fabricadas usando 
um processo diferente. Devido às altas tolerâncias e acabamentos de superfície que 
o torneamento pode oferecer, é ideal para adicionar recursos de rotação precisos a 
uma peça cuja forma básica já tenha sido formada.
Trajétorias da ferramento
A trajetória da ferramenta pode ser retilínea ou curvilínea.
I. Retilínea – A trajetória da ferramenta se dá em linha reta. Pode ser:
a. Cilíndrica: A ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao 
eixo principal da máquina podendo ser externo ou interno.
57
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
b. Cônica: A ferramenta se desloca segundo uma trajetória inclinada em 
relação ao eixo principal de rotação da máquina podendo ser externo 
ou interno.
c. Radial: A ferramenta se desloca segundo uma trajetória perpendicular 
ao eixo principal de rotação da máquina. Quando esse processo visa 
à obtenção de uma superfície plana, é chamado de faceamento, 
já, quando visa à obtenção de um entalhe circular, é chamado de 
sangramento radial.
d. Perlifamento: A ferramenta se desloca segundo uma trajetória 
retilínea radial ou axial visando obter uma forma definida pelo perfil 
da ferramenta.
II. Curvilínea – processo em que a ferramenta se desloca segundo uma 
trajetória que forma curvas. Pode ser:
a. Torneamento de acabamento: Para produzir na peça as dimensões finais, 
o acabamento superficial especificado, ou ambos.
b. Torneamento de desbaste: operação de usinagem, que precede o 
acabamento, visando produzir na peça a forma e dimensões próximas 
das finais.
Ciclo de processos
O tempo necessário para produzir uma determinada quantidade de peças inclui 
o tempo de configuração inicial e o tempo de ciclo de cada peça. O tempo de 
preparação é composto pelo tempo necessário para configurar o torno, planejar 
os movimentos da ferramenta (executados manualmente ou por máquina) e 
instalar o dispositivo de fixação no torno. O tempo de ciclo pode ser dividido 
nos seguintes tempos:
I. Load/Unload time (Tempo de carga/descarga) – É o tempo 
necessário para carregar a peça de trabalho no torno e prendê-la ao 
equipamento, bem como o tempo para descarregar a peça finalizada. O 
tempo de carregamento pode depender do tamanho, peso e complexidade 
da peça de trabalho, bem como do tipo de aparelho.
II. TemZpo de corte – É o tempo necessário para que a ferramenta 
de corte faça todos os cortes necessários na peça de trabalho para 
cada operação. O tempo de corte para qualquer operação é calculado 
58
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
dividindo-se o comprimento total de corte para essa operação pela 
taxa de avanço, que é a velocidade da ferramenta em relação à peça de 
trabalho.
III. Tempo ocioso – Também conhecido como tempo não produtivo, 
esse é o tempo necessário para quaisquer tarefas que ocorram durante 
o ciclo do processo que não envolvam a peça de trabalho e, portanto, 
removam o material. Esse tempo ocioso inclui a aproximação e 
retração da ferramenta a partir da peça de trabalho, os movimentos da 
ferramenta entre os recursos, o ajuste das configurações da máquina 
e a troca de ferramentas.
IV. Tempo de substituição da ferramenta – É o tempo necessário para 
substituir uma ferramenta que tenha excedido sua vida útil e, portanto, 
tenha se desgastado para cortar de forma eficaz. Normalmente, esse 
tempo não é executado em todos os ciclos, mas apenas após o tempo de 
vida da ferramenta ter sido atingido. Ao determinar o tempo de ciclo, 
o tempo de substituição da ferramenta é ajustado para a produção 
de uma peça única, multiplicando pela frequência de substituição de 
uma ferramenta, que é o tempo de corte dividido pela vida útil da 
ferramenta.
Após o ciclo do processo de conversão, não há pós-processamento necessário. No 
entanto, processos secundários podem ser usados para melhorar o acabamento 
superficial da peça, se necessário. O material da sucata, na forma de pequenos 
pedaços de material cortados da peça de trabalho, é afastado da peça de trabalho 
pelo movimento da ferramenta de corte e pela pulverização do lubrificante. 
Portanto, nenhuma etapa do ciclo do processo é necessária para remover o 
material da sucata, que pode ser coletado e descartado após a produção.
Parâmetros de corte
Ao girar, a velocidade e o movimento da ferramenta de corte são especificados através 
de vários parâmetros. Esses parâmetros são selecionados para cada operação com 
base no material da peça, no material da ferramenta, no tamanho da ferramenta e 
muito mais.
 » A distância que a ferramenta de corte ou a peça de trabalho avança 
durante umarotação do eixo. Em algumas operações, a ferramenta 
alimenta a peça de trabalho e, em outras, a peça de trabalho é 
59
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
alimentada na ferramenta. Para uma ferramenta multiponto, a 
alimentação de corte também é igual à alimentação por dente.
 » Velocidade de corte – A velocidade da superfície da peça de trabalho 
em relação à borda da ferramenta de corte durante um corte.
 » Velocidade do fuso – A velocidade de rotação do fuso e da peça de 
trabalho em rotações por minuto (RPM). A velocidade do fuso é igual 
à velocidade de corte dividida pela circunferência da peça de trabalho 
onde o corte está sendo feito. Para manter uma velocidade de corte 
constante, a velocidade do fuso deve variar com base no diâmetro do 
corte. Se a velocidade do fuso for mantida constante, a velocidade de 
corte irá variar.
 » Taxa de avanço – A velocidade do movimento da ferramenta de 
corte em relação à peça de trabalho quando a ferramenta faz um 
corte. 
 » Profundidade axial de corte – A profundidade da ferramenta 
ao longo do eixo da peça de trabalho à medida que faz um corte, 
como em uma operação de face. Uma grande profundidade axial 
de corte exigirá uma baixa taxa de avanço, ou então resultará em 
uma alta carga na ferramenta e reduzirá a vida útil da ferramenta. 
Portanto, um recurso normalmente é usinado em várias passagens 
conforme a ferramenta se move para a profundidade axial de corte 
especificada para cada passagem.
 » Profundidade de corte radial – A profundidade da ferramenta 
ao longo do raio da peça de trabalho à medida que ela corta, como 
em uma operação de torneamento ou perfuração. Uma grande 
profundidade de corte radial exigirá uma baixa taxa de avanço, ou 
então resultará em uma alta carga na ferramenta e reduzirá a sua 
vida útil. Portanto, um recurso geralmente é usinado em várias 
etapas à medida que a ferramenta se move na profundidade de 
corte radial.
Operações
Durante o ciclo do processo, uma série de operações pode ser executada na peça 
de trabalho para produzir a forma da peça desejada. Essas operações podem 
ser classificadas como externas ou internas. Operações externas modificam o 
60
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
diâmetro externo da peça de trabalho, enquanto as operações internas modificam 
o diâmetro interno. As seguintes operações são definidas pelo tipo de cortador 
usado e pelo caminho do cortador para remover o material da peça de trabalho.
Operações externas
 » Torneamento – Uma ferramenta de torneamento de ponto único 
move-se axialmente ao longo da peça de trabalho, removendo o 
material para formar recursos diferentes, incluindo degraus, cones, 
chanfros e contornos. Esses recursos são normalmente usinados em 
uma pequena profundidade radial de corte e várias passagens são 
feitas até o diâmetro final ser atingido.
Figura 16. Torneamento.
Rotação da peça de trabalho 
Ferramenta de torneamento 
Direção de alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
 » Faceamento – Uma ferramenta de torneamento de ponto único 
move-se radialmente ao longo da extremidade da peça de trabalho, 
removendo uma camada fina de material para fornecer uma 
superfície plana e lisa. A profundidade da face, normalmente muito 
pequena, pode ser usinada em uma única passagem ou pode ser 
alcançada usinando em uma profundidade de corte axial menor e 
fazendo múltiplas passagens.
61
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Figura 17. Faceamento.
Rotação da peça de trabalho 
Ferramenta de torneamento Direção de alimentação 
Profundidade 
Fonte: CUMSTOMPART, (2018).
 » Ranhura – Uma ferramenta de torneamento de ponto único move-se 
radialmente para o lado da peça de trabalho, cortando uma ranhura 
com largura igual à da ferramenta de corte. Cortes múltiplos podem 
ser feitos para formar ranhuras maiores que a largura da ferramenta 
e ferramentas especiais podem ser usadas para criar ranhuras de 
diferentes geometrias.
Figura 18. Ranhura.
Rotação da peça de trabalho 
Ferramenta de torneamento Direção de alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
62
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
 » Corte – Semelhante ao canal, uma ferramenta de corte de ponto único 
move-se radialmente para o lado da peça de trabalho e continua até 
que o centro ou o diâmetro interno da peça de trabalho seja alcançado, 
separando ou cortando uma seção da peça de trabalho.
Figura 19: Corte.
Rotação da peça de trabalho 
Ferramenta de torneamento 
Direção de alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
 » Corte de rosca – Uma ferramenta de rosqueamento de ponto único, 
normalmente com ponta de 60º, move-se axialmente ao longo da peça 
de trabalho, cortando roscas na superfície externa. As roscas podem ser 
cortadas em um comprimento e passo especificados e podem requerer 
múltiplas passagens a serem formadas.
Figura 20. Rosca.
 
Rotação da peça de trabalho 
Ferramenta de torneamento Direção de alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
63
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Operações internas
 » Perfuração – Uma broca entra na peça axialmente pela extremidade 
e corta um orifício com um diâmetro igual ao da ferramenta.
Figura 21. Perfuração.
Peça de trabalho 
Rotação da Ferramenta 
Direção de alimentação 
Broca helicoidal 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
 » Mandrilamento – Uma ferramenta de perfuração entra na 
peça axialmente e corta ao longo de uma superfície interna para 
formar diferentes características, como degraus, cones, chanfros e 
contornos. A ferramenta de perfuração é uma ferramenta de corte de 
ponto único, que pode ser ajustada para cortar o diâmetro desejado 
usando uma cabeça de mandrilamento ajustável. O mandrilamento 
é comumente realizado após a perfuração de um furo, a fim de 
ampliar o diâmetro ou obter dimensões mais precisas.
Figura 22. Mandrilhamento.
Peça de trabalho 
Rotação da 
Ferramenta 
Direção de alimentação 
Ferramenta chata 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
64
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
 » Mandrilagem – Um alargador entra na peça axialmente pela 
extremidade e aumenta um orifício existente até o diâmetro da 
ferramenta. A fresagem remove uma quantidade mínima de material 
e geralmente é executada após a perfuração para obter um diâmetro 
mais preciso e um acabamento interno mais suave.
Figura 23. Mandrilhagem.
Rotação da 
Ferramenta 
Direção de alimentação 
Mandril 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
 » Rosqueamento – Uma torneira entra na peça axialmente pela 
extremidade e corta roscas internas em um orifício existente. O orifício 
existente é tipicamente perfurado pelo tamanho necessário da broca da 
torneira que acomodará a torneira desejada.
Figura 24. Rosqueamento.
Rotação da Ferramenta 
Direção de alimentação 
Torque 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
65
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Equipamento
As máquinas rotativas, normalmente chamadas de tornos, podem ser encontradas 
em uma série de tamanhos e modelos. Enquanto a maioria dos tornos são 
máquinas de torneamento horizontais, às vezes são usadas máquinas verticais, 
principalmente para peças de grande diâmetro. As máquinas de torneamento 
também podem ser classificadas pelo tipo de controle que é oferecido. Um torno 
manual requer que o operador controle o movimento da ferramenta de corte 
durante a operação de torneamento. As máquinas de torneamento também 
podem ser controladas por computador, caso em que são referidas como um 
torno de controle numérico computadorizado (CNC). Os tornos CNC giram 
a peça de trabalho e movem a ferramenta de corte com base nos comandos 
pré-programados e oferecem uma precisão muito alta. Nesta variedade de 
máquinas de torneamento, os principais componentes que permitem que a peça 
de trabalho seja girada e que a ferramenta de corte seja alimentada na peça 
permanecem os mesmos. Esses componentes incluemo seguinte:
Figura 25. Torno.
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Cama – A cama do torno é simplesmente uma grande base que fica no chão ou em uma 
mesa e suporta os outros componentes da máquina.
Montagem do cabeçote – O conjunto do cabeçote é a seção frontal da máquina 
que está presa à cama. Este conjunto contém o motor e o sistema de acionamento 
que alimenta o fuso. O fuso sustenta e gira a peça de trabalho, que é presa em um 
suporte de peça de trabalho, como um mandril ou uma pinça.
66
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Montagem do cabeçote traseiro – O conjunto do cabeçote móvel é a seção 
traseira da máquina que está presa à cama. O objetivo deste conjunto é apoiar a outra 
extremidade da peça de trabalho e permitir que ela gire, pois ela é acionada pelo 
fuso. Para algumas operações de torneamento, a peça de trabalho não é suportada 
pelo contraponto, de modo que o material pode ser removido da extremidade.
Carruagem – A carruagem é uma plataforma que desliza ao lado da peça de 
trabalho, permitindo que a ferramenta de corte, corte o material à medida que 
ele se move. A carruagem repousa sobre trilhos que ficam na cama, chamados 
de “caminhos”, e é avançada por um parafuso de avanço acionado por um motor 
ou roda de mão.
Carro transversal – A corrediça transversal é fixada na parte superior do carro 
e permite que a ferramenta se mova na direção da peça de trabalho ou para longe 
dela, alterando a profundidade de corte. Tal como acontece com o carro, a corrediça 
transversal é alimentada por um motor ou volante.
Composto – O composto é fixado no topo da corrediça transversal e suporta a 
ferramenta de corte. A ferramenta de corte é fixada em um poste de ferramenta 
que é fixado ao composto. O composto pode girar para alterar o ângulo da 
ferramenta de corte em relação à peça de trabalho.
Revólver – Algumas máquinas incluem uma torre, que pode conter várias 
ferramentas de corte e gira a ferramenta necessária para a posição de corte da peça 
de trabalho. A torre também se move ao longo da peça de trabalho, alimentando 
a ferramenta de corte no material. Enquanto a maioria das ferramentas de corte 
são estacionárias na torre, ferramentas ao vivo também podem ser usadas. 
Ferramentas ao vivo referem-se a ferramentas motorizadas, como moinhos, 
brocas, alargadores e torneiras, que giram e cortam a peça de trabalho.
Ferramental
O ferramental necessário para torneamento é normalmente uma ferramenta de 
corte afiada de ponto único que é uma única peça de metal ou uma haste longa 
de ferramenta retangular com uma pastilha afiada presa à extremidade. Essas 
inserções podem variar em tamanho e forma, mas são tipicamente uma peça 
quadrada, triangular ou em forma de diamante. Essas ferramentas de corte são 
inseridas na torre ou em um porta-ferramentas e na peça rotativa para cortar o 
material. Estas ferramentas de corte de ponto único estão disponíveis em uma 
série de formas que permitem a formação de diferentes características. Alguns 
tipos comuns de ferramentas são os seguintes:
67
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
I. Estilo A – ferramentas de torneamento de ângulo de 0 grau.
II. Estilo B – ferramentas de torneamento de ângulo de 15 graus.
III. Estilo C – ferramentas de ponta quadrada de 0 grau.
IV. Estilo D – Ferramentas de ponta pontiaguda com ângulo de 80 graus.
V. Estilo E – 60 graus de ângulo incluído ferramentas de ponta de nariz.
VI. Ferramentas de corte.
VII. Ferramentas de formulário.
As ferramentas acima são frequentemente especificadas como sendo destras ou 
canhotas, o que indica em qual direção elas se movem ao longo da peça enquanto 
fazem um corte.
As ferramentas também podem ser usadas para torneamento, o que inclui o 
uso de moinhos, brocas, alargadores e torneiras. Estas são ferramentas de corte 
multiponto cilíndricas que têm dentes afiados espaçados ao redor do exterior. Os 
espaços entre os dentes são chamados de canais e permitem que os cavacos de 
material se afastem da peça de trabalho. Os dentes podem estar alinhados ao longo 
do lado do cortador, mas são mais comumente dispostos em uma hélice. O ângulo 
da hélice reduz a carga nos dentes distribuindo as forças. Além disso, o número 
de dentes em um cortador varia. Um maior número de dentes proporcionará um 
melhor acabamento superficial. Os dentes de corte cobrem apenas uma parte da 
ferramenta, enquanto o comprimento restante é uma superfície lisa, chamada de 
haste. A haste é a seção do cortador que está presa dentro do porta-ferramentas.
Todas as ferramentas de corte usadas no torneamento podem ser encontradas 
em diferentes materiais, que determinarão as propriedades da ferramenta e os 
materiais da peça para os quais ela é mais adequada. Essas propriedades incluem 
a dureza, tenacidade e resistência ao desgaste da ferramenta. Os materiais de 
ferramentas mais comuns usados são os seguintes: aço de alta velocidade, 
carboneto, aço carbono, aço de alta velocidade cobalto.
O material da ferramenta é escolhido com base em vários fatores, incluindo 
o material da peça de trabalho, custo e vida útil da ferramenta. A vida útil da 
ferramenta é uma característica importante a ser considerada ao selecionar 
uma ferramenta, pois afeta muito os custos de fabricação. Uma vida útil curta 
não exigirá apenas ferramentas adicionais para serem adquiridas, mas também 
exigirá tempo para mudar a ferramenta toda vez que ela ficar muito gasta.
68
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Materiais
Ao girar, a forma bruta do material é um pedaço de material do qual as peças 
são cortadas. Este material está disponível em diferentes formas, como barras 
cilíndricas sólidas e tubos ocos. Extrusões personalizadas ou peças existentes, 
como peças fundidas ou forjadas, também são usadas às vezes.
O torneamento pode ser realizado em uma série de materiais, incluindo a maioria 
dos metais e plásticos. Materiais comuns que são usados no torneamento incluem 
o seguinte: alumínio, latão, magnésio, níquel, aço, plásticos termofixos, titânio 
e zinco.
Ao selecionar um material, vários fatores devem ser considerados, incluindo 
custo, resistência, resistência ao desgaste e usinabilidade. A usinabilidade de 
um material é difícil de quantificar, mas pode-se dizer que possui as seguintes 
características:
 » Resulta em um bom acabamento superficial;
 » Promove longa vida útil;
 » Requer baixa força e poder para virar;
 » Fornece coleção fácil de chips.
Possíveis defeitos
A maioria dos defeitos no torneamento são imprecisões nas dimensões de um 
recurso ou na rugosidade da superfície. Existem várias causas possíveis para esses 
defeitos, incluindo os seguintes:
 » Parâmetros de corte incorretos – Se os parâmetros de corte, 
como taxa de avanço, velocidade do fuso ou profundidade de corte, 
forem muito altos, a superfície da peça de trabalho será mais áspera do 
que o desejado e poderá conter riscos ou marcas de queimadura. Além 
disso, uma grande profundidade de corte pode resultar em vibração 
da ferramenta e causar imprecisões no corte.
 » Ferramenta de corte maçante – Como a ferramenta é usada, a 
borda afiada se desgastará e ficará sem brilho. Uma ferramenta sem 
brilho é menos capaz de fazer cortes precisos.
69
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
 » Peça de trabalho insegura – Se a peça de trabalho não estiver 
fixada com segurança no equipamento, o atrito do giro pode fazer com 
que ele mude e altere os cortes desejados.
Fresamento
O fresamento é a forma mais comum de usinagem, um processo de remoção 
de material, que pode criar uma variedade de características em uma peça ao 
cortar o material indesejado. O processo de fresagem requer uma fresadora, 
peça de trabalho, fixação e cortador. A peça de trabalho é uma peça de material 
pré-moldado presa ao dispositivo, que, por sua vez, está preso a uma plataforma 
dentro da máquina de fresar. O cortador é uma ferramenta de corte com 
dentesafiados que também é presa na fresadora e gira em altas velocidades. 
Alimentando a peça de trabalho no cortador rotativo, o material é cortado desta 
peça de trabalho na forma de pequenos cavacos para criar a forma desejada.
O fresamento é normalmente usado para produzir peças que não são axialmente 
simétricas e possuem muitos recursos, como furos, ranhuras, bolsos e até 
mesmo contornos de superfície tridimensionais. As peças que são fabricadas 
completamente através de fresamento geralmente incluem componentes usados 
em quantidades limitadas, talvez para protótipos, como fixadores ou suportes 
personalizados. Outra aplicação do fresamento é a fabricação de ferramentas 
para outros processos. Por exemplo, moldes tridimensionais são tipicamente 
fresados. O fresamento também é comumente usado como um processo secundário 
para adicionar ou refinar recursos em peças que foram fabricadas usando um 
processo diferente. Devido às altas tolerâncias e acabamentos de superfície que 
a fresagem pode oferecer, é ideal para adicionar recursos de precisão a uma peça 
cuja forma básica já tenha sido formada.
Ciclo de processos
O tempo necessário para produzir uma determinada quantidade de peças inclui 
o tempo de configuração inicial e o tempo de ciclo de cada peça. O tempo de 
preparação é composto pelo tempo para configurar a fresadora, planejar os 
movimentos da ferramenta (executados manualmente ou por máquina) e instalar 
o dispositivo de fixação na fresadora. O tempo de ciclo pode ser dividido nos 
seguintes tempos:
70
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
I. Load/Unload time (Tempo de carga/descarga) – É o 
tempo necessário para carregar a peça de trabalho na fresadora e 
prendê-la ao equipamento, bem como o tempo para descarregar 
a peça acabada. O tempo de carregamento pode depender do 
tamanho, peso e complexidade da peça de trabalho, bem como 
do tipo de aparelho.
II. Tempo de corte – É o tempo necessário para que o cortador faça 
todos os cortes necessários na peça de trabalho para cada operação. 
O tempo de corte para qualquer operação é calculado dividindo-se o 
comprimento total de corte para essa operação pela taxa de avanço, 
que é a velocidade do cortador em relação à peça de trabalho.
III. Tempo ocioso – Também conhecido como tempo não produtivo, 
esse é o tempo necessário para quaisquer tarefas que ocorram 
durante o ciclo do processo que não envolvam a peça de trabalho 
e, portanto, removam o material. Esse tempo ocioso inclui a 
aproximação e retração da ferramenta a partir da peça de trabalho, 
os movimentos da ferramenta entre os recursos, o ajuste das 
configurações da máquina e a troca de ferramentas.
IV. Tempo de substituição da ferramenta – É o tempo necessário para 
substituir uma ferramenta que tenha excedido sua vida útil e, portanto, 
tenha se desgastado para cortar de forma eficaz. Normalmente, esse 
tempo não é executado em todos os ciclos, mas apenas após o tempo de 
vida da ferramenta ter sido atingido. Ao determinar o tempo de ciclo, 
o tempo de substituição da ferramenta é ajustado para a produção 
de uma peça única, multiplicando pela frequência de substituição de 
uma ferramenta, que é o tempo de corte dividido pela vida útil da 
ferramenta.
Após o ciclo do processo de fresamento, não há pós-processamento necessário. 
No entanto, processos secundários podem ser usados para melhorar o 
acabamento superficial da peça, se necessário. O material da sucata, na 
forma de pequenos pedaços de material cortados da peça de trabalho, é 
afastado da peça de trabalho pelo movimento do cortador e da pulverização 
do lubrificante. Portanto, nenhuma etapa do ciclo do processo é necessária 
para remover o material da sucata, que pode ser coletado e descartado após 
a produção.
71
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Parâmetros de corte
Na fresagem, a velocidade e o movimento da ferramenta de corte são 
especificados através de vários parâmetros. Esses parâmetros são selecionados 
para cada operação com base no material da peça, no material da ferramenta, 
no tamanho da ferramenta e muito mais.
1. Alimentador de corte – É a distância que a ferramenta de corte 
ou a peça de trabalho avança durante uma rotação do fuso e da 
ferramenta, medida em polegadas por rotação (IPR). Em algumas 
operações, a ferramenta alimenta a peça de trabalho e, em outras, a 
peça de trabalho é alimentada na ferramenta. Para uma ferramenta 
multiponto, a alimentação de corte também é igual à alimentação 
por dente, medida em polegadas por dente (IPT), multiplicada pelo 
número de dentes na ferramenta de corte.
2. Velocidade de corte – É a velocidade da superfície da peça de 
trabalho em relação à borda da ferramenta de corte durante um corte, 
medida em pés de superfície por minuto (SFM).
3. Velocidade do fuso – É a velocidade de rotação do fuso e da 
ferramenta em rotações por minuto (RPM). A velocidade do 
fuso é igual à velocidade de corte dividida pela circunferência da 
ferramenta.
4. Taxa de avanço – É a velocidade do movimento da ferramenta de 
corte em relação à peça de trabalho quando a ferramenta faz um corte. 
A taxa de alimentação é medida em polegadas por minuto (IPM) e é o 
produto da alimentação de corte (IPR) e da velocidade do fuso (RPM).
5. Profundidade axial de corte – É a profundidade da 
ferramenta ao longo de seu eixo na peça de trabalho à medida 
que faz um corte. Uma grande profundidade axial de corte 
exigirá uma baixa taxa de avanço, ou resultará em uma alta 
carga na ferramenta e reduzirá sua vida útil. Portanto, um 
recurso normalmente é usinado em várias passagens conforme 
a ferramenta se move para a profundidade axial de corte 
especificada para cada passagem.
72
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Figura 26. Profundidade axial de corte.
Moinho de extremidade plana 
Peça de trabalho 
Direção de 
alimentação 
Profundidade 
Axial de Corte 
Rotação da ferramenta 
Fonte: CUMSTOMPART, (2018).
1. Profundidade radial de corte – É a profundidade da ferramenta ao 
longo de seu raio na peça de trabalho à medida que faz um corte. Se a 
profundidade de corte radial for menor que o raio da ferramenta, essa 
é apenas parcialmente encaixada e está fazendo um corte periférico. Se 
a profundidade de corte radial for igual ao diâmetro da ferramenta, a 
ferramenta de corte está totalmente encaixada e está cortando a ranhura. 
Uma grande profundidade de corte radial exigirá uma baixa taxa de 
avanço, ou resultará em uma alta carga na ferramenta e reduzirá sua 
vida útil. Portanto, um recurso geralmente é usinado em várias etapas 
à medida que a ferramenta se move pela distância de avanço e faz outro 
corte na profundidade de corte radial.
Figura 27. Profundidade radial de corte.
Moinho de extremidade plana 
Peça de trabalho 
Direção de 
alimentação 
Profundidade 
Radial de Corte 
Rotação da ferramenta 
Fonte: CUMSTOMPART, (2018).
73
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Operações
Durante o ciclo do processo, uma variedade de operações pode ser executada 
na peça de trabalho para produzir a forma da peça desejada. As seguintes 
operações são definidas pelo tipo de cortador usado e pelo caminho do 
cortador para remover o material da peça de trabalho.
Fresa de topo – Uma fresa de topo faz cortes periféricos ou de ranhura, 
determinados pela distância de avanço, através da peça de trabalho para 
usinar um recurso especificado, como perfil, ranhura, bolsão ou até mesmo um 
contorno de superfície complexo. A profundidade da característica pode ser 
usinada em uma passagem única ou pode ser alcançada usinando em uma menor 
profundidade axial de corte e fazendo múltiplas passagens.
Figura 28. Fresa de topo.
Peça de trabalho 
Moinho de bolas 
Superfície usinada 
Rotação da ferramenta 
Direção de 
alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Fresagem de chanfro – Uma fresa de chanfro faz um corte periférico ao 
longode uma borda da peça de trabalho ou um recurso para criar uma superfície 
inclinada, conhecida como um chanfro. Este chanfro, normalmente com um 
ângulo de 45 graus, pode ser usinado no exterior ou no interior de uma peça e 
pode seguir um caminho reto ou curvo.
74
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Figura 29. Fresagem de chanfro.
Direção de 
alimentação
Superfície usinada 
Peça de trabalho 
Rotação da ferramenta 
Moinho Chamfer 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Fresamento de face – O fresamento de face faz uma superfície plana da peça 
de trabalho para proporcionar um acabamento suave. A profundidade da face, 
normalmente muito pequena, pode ser usinada em uma única passagem ou pode 
ser alcançada usinando em uma profundidade de corte axial menor e fazendo 
múltiplas passagens.
Figura 30. Fresamento de face.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
Superfície usinada Moinho de face 
Direção de 
alimentação
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
75
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Perfuração – Uma broca entra na peça axialmente e corta um orifício com um 
diâmetro igual ao da ferramenta. Uma operação de perfuração pode produzir um 
furo cego, que se estende até alguma profundidade dentro da peça de trabalho, 
ou um furo de passagem, que se estende completamente através da peça de 
trabalho.
Figura 31. Perfuração.
Peça de trabalho 
Broca helicoidal 
Direção de 
alimentação 
Rotação da ferramenta 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Mandrilamento – Uma ferramenta de perfuração entra na peça 
axialmente e corta ao longo de uma superfície interna para formar diferentes 
características. A ferramenta de perfuração é uma ferramenta de corte de 
ponto único, que pode ser ajustada para cortar o diâmetro desejado usando 
uma cabeça de mandrilamento ajustável. O mandrilamento é comumente 
realizado após a perfuração de um furo, a fim de ampliar o diâmetro ou 
obter dimensões mais precisas.
76
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Figura 32. Mandrilamento.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
Direção de 
alimentação 
Ferramenta chata 
Cabeça chata 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Contrafuração – Uma ferramenta de rebaixamento entra na peça axialmente 
e aumenta a parte superior de um furo existente até o diâmetro da ferramenta. A 
escareação é frequentemente realizada após a perfuração para fornecer espaço para a 
cabeça de um fixador, como um parafuso, para se encaixar abaixo da superfície de uma 
peça. A ferramenta de contraperfuração tem um piloto no final para guiá-lo diretamente 
para o furo existente.
Figura 33. Contrafuração.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
Rebaixo 
Direção de 
alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
77
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Rebaixamento – Uma ferramenta de escareador entra na peça axialmente 
e amplia a parte superior de um furo existente para uma abertura em forma 
de cone. O rebaixamento é frequentemente executado após a perfuração para 
fornecer espaço para a cabeça de um fixador, como um parafuso, para ficar 
nivelado com a superfície da peça de trabalho. Ângulos comuns incluídos para 
um escareador incluem 60, 82, 90, 100, 118 e 120 graus.
Figura 34. Rebaixamento.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
Escareador 
Direção de 
alimentação 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Mandrilagem – Um alargador entra na peça axialmente e amplia um orifício 
existente até o diâmetro da ferramenta. A fresagem remove uma quantidade 
mínima de material e geralmente é executada após a perfuração para obter um 
diâmetro mais preciso e um acabamento interno mais suave.
78
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Figura 35. Mandrilagem.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
 
Direção de 
alimentação 
Alargador 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Rosqueamento – Uma ferramenta entra na peça axialmente e corta roscas 
internas em um orifício existente. O orifício existente é tipicamente perfurado 
pelo tamanho necessário da broca da torneira que acomodará a torneira desejada. 
As linhas podem ser cortadas em uma profundidade especificada dentro do furo 
(torneira inferior) ou a profundidade completa de um furo passante (através da 
torneira).
Figura 36. Rosqueamento.
Rotação da ferramenta 
Peça de trabalho 
 
Direção de 
alimentação 
Toque 
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
79
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Equipamento
As fresadoras podem ser encontradas em diversos tamanhos e desenhos, mas 
ainda possuem os mesmos componentes principais que permitem que a peça 
de trabalho seja movida em três direções em relação à ferramenta. Esses 
componentes incluem o seguinte:
Figura 37. Fresa.
Fonte: CUMSTOMPART (2018).
Base e coluna – A base de uma fresadora é simplesmente a plataforma que fica 
no chão e suporta a máquina. Uma coluna grande é conectada à base e aos outros 
componentes.
Tabela – A peça de trabalho a ser fresada é montada em uma plataforma chamada 
mesa, que normalmente tem ranhuras em forma de “T” ao longo de sua superfície. 
A peça de trabalho pode ser presa em um dispositivo chamado de torno, que é 
fixado nos slots T, ou a peça de trabalho pode ser fixada diretamente nesses 
slots. A mesa fornece o movimento horizontal da peça de trabalho na direção X, 
deslizando ao longo de uma plataforma abaixo dela, chamada de selim.
Sela – A sela é a plataforma que suporta a mesa e permite o seu movimento 
longitudinal. A sela também é capaz de se mover e fornece o movimento horizontal 
da peça de trabalho na direção Y, deslizando transversalmente ao longo de outra 
plataforma chamada joelho.
80
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Joelho – O joelho é a plataforma que suporta a sela e a mesa. Na maioria das 
máquinas fresadoras, às vezes chamadas de fresadoras de colunas e joelhos, o 
joelho fornece o movimento vertical (direção Z) da peça de trabalho. O joelho 
pode se mover verticalmente ao longo da coluna, movendo a peça verticalmente 
enquanto o cortador permanece estacionário acima dela. No entanto, em uma 
máquina de leito fixo, o joelho é fixado enquanto o cortador se move verticalmente 
para cortar a peça de trabalho.
Os componentes acima da fresadora podem ser orientados na vertical ou na 
horizontal, criando duas formas muito distintas de fresadora. Uma fresadora 
horizontal usa um cortador montado em um eixo horizontal, chamado de 
mandril, acima da peça de trabalho. Por esta razão, a fresagem horizontal é, 
por vezes, referida como moagem de mandril. O mandril é suportado em um 
lado por um overarm, que é conectado à coluna, e no outro lado pelo spindle. O 
fuso é acionado por um motor e, portanto, gira o mandril. Durante a fresagem, 
o cortador gira ao longo de um eixo horizontal e o lado do cortador remove o 
material da peça de trabalho. Uma fresadora vertical, por outro lado, orienta o 
cortador verticalmente. O cortador é fixado dentro de uma peça chamada pinça, 
que é então anexada ao eixo orientado verticalmente. O fuso está localizado dentro 
da cabeça de fresagem, que é anexada à coluna. As operações de fresamento 
realizadas em uma fresadora vertical removem o material usando a parte inferior 
e as laterais do cortador.
As fresadoras também podem ser classificadas pelo tipo de controle usado. Uma 
fresadora manual requer que o operador controle o movimento do cortador 
durante a operação de fresamento. O operador ajusta a posição do cortador 
usando manivelas que movem a mesa, o selim e o joelho. As máquinas de 
fresagem também podem ser controladas por computador e, nesse caso, elas 
são chamadas de fresadoras de controle numérico computadorizado (CNC). As 
fresadoras CNC movem a peça de trabalho e o cortador com base em comandos 
que são pré-programados e oferecem precisão muito alta. Os programas escritos 
são frequentemente chamados de códigos G ou códigos NC. Muitas fresadoras 
CNC também contêmoutro eixo de movimento além do movimento padrão 
X-Y-Z. O ângulo do fuso e cortador pode ser alterado, permitindo que formas 
ainda mais complexas sejam fresadas.
Ferramental
O ferramental necessário para fresamento é um cortador afiado que será 
girado pelo fuso. O cortador é uma ferramenta cilíndrica com dentes afiados 
espaçados ao redor do exterior. Os espaços entre os dentes são chamados de 
81
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
canais e permitem que os cavacos de material se afastem da peça de trabalho. 
Os dentes podem estar alinhados ao longo do lado do cortador, mas são mais 
comumente dispostos em uma hélice. O ângulo da hélice reduz a carga nos dentes 
distribuindo as forças. Além disso, o número de dentes em um cortador varia. 
Um maior número de dentes proporcionará um melhor acabamento superficial. 
Os cortadores que podem ser usados para operações de fresagem são altamente 
diversificados, permitindo assim a formação de uma série de características. 
Estes cortadores diferem grandemente em diâmetro, comprimento e pela forma 
do corte que irão formar, bem como com base na sua orientação, se serão usados 
horizontal ou verticalmente.
Um cortador que será usado em uma fresadora horizontal fará com que os 
dentes se estendam ao longo de todo o comprimento da ferramenta. O interior 
da ferramenta será oco para poder ser montado no mandril. Com esta forma 
básica, ainda existem muitos tipos diferentes de fresas que podem ser usadas na 
fresagem horizontal, incluindo as listadas abaixo.
 » De avião (helicoidal).
 » De forma aliviada.
 » De dente escalonado.
 » De ângulo duplo.
Outra operação conhecida como fresamento de escareamento também é 
possível com uma fresadora horizontal. Esta forma de moagem refere-se ao 
uso de múltiplos cortadores ligados ao mandril e usados simultaneamente. O 
fresamento de bandejas pode ser usado para formar um recurso complexo com 
um único corte.
Para fresadoras verticais, os cortadores assumem uma forma muito diferente. 
Os dentes de corte cobrem apenas uma parte da ferramenta, enquanto o 
comprimento restante é uma superfície lisa, chamada de haste. A haste é a seção 
do cortador presa dentro da pinça, para fixação ao eixo. Além disso, muitos 
cortadores verticais são projetados para cortar usando ambos os lados e a parte 
inferior do cortador. Listados abaixo estão vários cortadores verticais comuns.
 » De extremidade plana.
 » De bolas.
 » Chamfer.
82
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
 » De cara.
 » Broca helicoidal.
 » Alargador.
 » Toque.
Todos os cortadores usados na fresagem podem ser encontrados em diversos 
materiais, que determinarão as propriedades do cortador e os materiais da 
peça para os quais ele é mais adequado. Essas propriedades incluem dureza, 
tenacidade e resistência ao desgaste do cortador. Os materiais de corte mais 
comuns utilizados são os seguintes:
 » Aço de alta velocidade (HSS).
 » Carboneto.
 » Aço carbono.
 » Aço de alta velocidade cobalto.
O material do cortador é escolhido com base em vários fatores, incluindo o 
material da peça de trabalho, custo e vida útil da ferramenta. A vida útil da 
ferramenta é uma característica importante a ser considerada ao selecionar 
um cortador, pois afeta muito os custos de fabricação. Uma vida útil curta 
não exigirá apenas ferramentas adicionais a serem adquiridas, mas também 
exigirá tempo para mudar a ferramenta toda vez que ela ficar muito gasta. 
Os cortadores listados acima frequentemente têm os dentes revestidos 
com um material diferente para fornecer resistência adicional ao desgaste, 
prolongando assim a vida útil da ferramenta. O desgaste da ferramenta 
também pode ser reduzido pulverizando um lubrificante e/ou refrigerante 
no cortador e na peça de trabalho durante o fresamento. Este fluido é usado 
para reduzir a temperatura do cortador, que pode ficar bastante quente 
durante o fresamento e reduzir o atrito na interface entre o cortador e a peça 
de trabalho, aumentando assim a vida útil da ferramenta. Além disso, ao 
pulverizar um fluido durante a fresagem, taxas de avanço mais altas podem 
ser usadas, o acabamento da superfície pode ser melhorado e os cavacos de 
material podem ser empurrados para fora. Os fluidos de corte típicos incluem 
óleos minerais, sintéticos e solúveis em água.
83
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Materiais
Na fresagem, a forma bruta do material é um pedaço de estoque do qual as peças são 
cortadas. Este estoque está disponível em diversas formas, tais como chapas planas, 
barras sólidas (retangulares, cilíndricas, hexagonais etc.), tubos ocos (retangulares, 
cilíndricos etc.) e vigas moldadas (vigas I, L-vigas, Vigas em T etc.). Extrusões 
personalizadas ou peças existentes, como peças fundidas ou forjadas, também são 
usadas às vezes.
 » Barra retangular.
 » Barra retangular.
 » Tubo retangular.
 » Viga retangular em tubo.
A fresagem pode ser executada em peças de trabalho em diversos materiais, 
incluindo a maioria dos metais e plásticos. Materiais comuns que são usados no 
fresamento incluem o seguinte: alumínio, latão, magnésio, níquel, aço, plásticos 
termofixos, titânio, zinco.
Ao selecionar um material, vários fatores devem ser considerados, incluindo 
custo, resistência, resistência ao desgaste e usinabilidade. A usinabilidade de 
um material é difícil de quantificar, mas pode-se dizer que possui as seguintes 
características:
 » Resulta em um bom acabamento superficial.
 » Promove longa vida útil.
 » Requer baixa força e poder para moer.
 » Fornece coleção fácil de chips.
Possíveis defeitos
A maioria dos defeitos no fresamento são imprecisões nas dimensões de um 
recurso ou na rugosidade da superfície. Existem várias causas possíveis para 
esses defeitos, incluindo os seguintes:
Parâmetros de corte incorretos – Se os parâmetros de corte, como taxa de 
avanço, velocidade do fuso ou profundidade de corte axial forem muito altos, 
84
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
a superfície da peça de trabalho será mais áspera do que o desejado e poderá 
conter riscos ou marcas de queimadura. Além disso, uma grande profundidade 
de corte pode resultar em vibração do cortador e causar imprecisões no corte.
Cortador fosco – Quando um cortador é usado, os dentes se desgastam e ficam 
sem brilho. Um cortador sem brilho é menos capaz de fazer cortes precisos.
Peça de trabalho insegura – Se a peça de trabalho não estiver firmemente presa 
no equipamento, a fricção pode fazer com que ela mude e altere os cortes desejados.
85
CAPÍTULO 3
Usinagem convencional: furação, 
mandrilamento, brunimento, 
roscamento, aplainamento
Furação
Uma máquina de perfuração vem em muitas formas e tamanhos, desde pequenas 
furadeiras elétricas manuais até modelos montados em bancada e, finalmente, 
montados no piso. Eles podem executar operações diferentes de perfuração, 
como escarear, rebaixar, fresar e escarificar furos grandes ou pequenos. 
Como as máquinas de perfuração podem realizar todas essas operações, este 
capítulo também abordará os tipos de brocas, furos e fórmulas de fábrica para a 
configuração de cada operação.
A segurança desempenha um papel crítico em qualquer operação que envolva 
equipamentos de energia. Abordaremos aqui os procedimentos de manutenção, 
manutenção e configuração do trabalho, os métodos adequados de seleção de 
ferramentas e os dispositivos de suporte para realizar o trabalho com segurança, 
sem causar danos ao equipamento, a você ou a alguém próximo.
Utilização 
Uma furadeira é usada para cortar furos em ou através de metal, madeira ou 
outros materiais. As máquinas de perfuração usam uma ferramenta de perfuração 
que possui arestas de corte em seu ponto. Essa ferramenta de corte é mantida na 
perfuradora por um mandril ou cone Morse e é girada e alimentada no trabalho 
em velocidades variáveis. As máquinas de perfuração podem ser usadas para 
realizar outrasoperações. Elas podem executar escareamento, perfuração, 
rebaixamento, face, escareamento e rosqueamento. 
Os operadores de furadeira devem saber como configurar o trabalho, definir a 
velocidade e a alimentação e fornecer refrigerante para obter um produto acabado 
aceitável. O tamanho ou capacidade da máquina de perfuração é geralmente 
determinado pelo maior pedaço de estoque que pode ser perfurado no centro. 
Por exemplo, uma máquina de perfuração de 15 polegadas pode perfurar um 
pedaço de 30 polegadas de diâmetro. Outras formas de determinar o tamanho 
86
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
da furadeira são pelo furo maior que pode ser perfurado, a distância entre o eixo 
e a coluna, e a distância vertical entre a mesa de trabalho e o fuso.
Características
Todas as máquinas de perfuração possuem as seguintes características de 
construção: um fuso, manga ou pena, coluna, cabeça, mesa de trabalho e base.
O fuso segura a broca ou ferramentas de corte e gira em uma posição fixa em 
uma luva. Na maioria das máquinas de perfuração, o fuso é vertical e o trabalho 
é suportado em uma mesa horizontal.
Figura 38. Furadeira.
1: Cabeçote fixo; 2: Conjunto de polias; 3: Motor elétrico; 4: Eixo (árvore); 5: Porta ferramenta (Mandril); 6: 
Ferramenta (Broca); 7: Mesa ajustável; 8: Coluna e 9: Base.
Fonte: BORGES, (2018).
O conjunto de manga ou pena não gira, mas pode deslizar em seu rolamento em 
uma direção paralela ao seu eixo. Quando a manga que transporta o fuso com uma 
ferramenta de corte é baixada, a ferramenta de corte é introduzida no trabalho. 
Quando é movida para cima, a ferramenta de corte é retirada do trabalho. A pressão 
de alimentação aplicada à luva, à mão ou à potência faz com que a broca giratória 
entre no trabalho alguns milésimos de polegada por revolução.
A coluna da maioria das perfuratrizes é circular e construída de forma robusta e 
sólida. A coluna suporta a cabeça e o conjunto de manga ou pena.
A cabeça da broca é composta pela luva, fuso, motor elétrico e mecanismo de 
alimentação. A cabeça está aparafusada à coluna.
87
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
A mesa de trabalho é suportada em um braço montado na coluna. A mesa de 
trabalho pode ser ajustada verticalmente para acomodar diferentes alturas de 
trabalho ou pode estar completamente fora do caminho. Ela pode ser inclinada 
até 90° em qualquer direção, para permitir que peças longas sejam perfuradas 
ou anguladas.
A base da máquina de perfuração suporta toda a máquina e, quando aparafusada 
ao chão, proporciona uma operação sem vibrações e a melhor precisão de 
usinagem. A parte superior da base é semelhante a uma mesa de trabalho e 
talvez equipada com ranhuras em T para trabalhos de montagem muito grandes 
para a mesa.
Cuidado de máquinas de perfuração
Lubrificação
A lubrificação é importante por causa do calor e do atrito gerados pelas partes 
móveis. Siga o manual do fabricante para obter métodos de lubrificação 
adequados. Limpe cada máquina após o uso. Limpe as ranhuras em T, ranhuras 
e sujeira de correias e polias. Remova as aparas para evitar danos nas partes 
móveis. Deixe todos os fusos e mangas livres de areia para evitar danificar o 
encaixe de precisão. Coloque uma leve camada de óleo em todas as superfícies 
não pintadas para evitar ferrugem. Opere todas as máquinas com cuidado para 
evitar sobrecarregar o motor elétrico.
Operações sob condições adversas
Operações sob condições adversas exigem cuidados especiais. Se as máquinas 
forem operadas sob condições extremamente poeirentas, opere nas velocidades 
mais lentas para evitar desgaste abrasivo rápido nas partes móveis e lubrifique 
as máquinas com mais frequência. Sob condições extremas de frio, inicie as 
máquinas a uma velocidade lenta e deixe as peças e os lubrificantes aquecerem 
antes de aumentar as velocidades. Metal torna-se muito frágil em extremo 
frio, por isso não bata nas máquinas com ferramentas duras. O calor extremo 
pode causar o superaquecimento do motor, então use intermitente, ou ligado e 
desligado, operações para manter o motor funcionando frio.
Tipos de máquinas de perfuração
Existem dois tipos de máquinas de perfuração usadas pelo pessoal de 
manutenção para reparar e fabricar as peças necessárias: alimentação manual ou 
88
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
alimentação elétrica. Outros tipos de máquinas de perfuração, como a furadeira 
radial, máquina de perfuração controlada numericamente, perfuradora de fuso 
múltiplo, furadeira de gangue e prensa de furadeira de torre, são todas variações 
das máquinas básicas de perfuração de mão e de alimentação de energia. Elas 
são projetadas para produção de alta velocidade e lojas industriais.
A profundidade de perfuração é controlada por um mecanismo de parada de 
profundidade localizado na lateral do fuso. O operador da máquina deve usarde 
sensibilidade ao alimentar a ferramenta de corte no trabalho. O operador 
deve prestar atenção e estar alerta quando a broca rompe o trabalho, devido à 
tendência da broca de agarrar ou prender a peça de trabalho, libertando-a do 
dispositivo de retenção. Devido à alta velocidade dessas máquinas, operações 
que exigem velocidades de perfuração inferiores a 450 rotações por minuto não 
podem ser executadas.
Mandrilagem, contraescoramento e contra-afundamento podem exigir 
velocidades mais lentas que a perfuração e podem não ser executadas para todos 
os materiais nessas máquinas.
Alimentação manual
As máquinas de perfuração com alimentação manual são o tipo mais simples 
e mais comum de máquinas de perfuração em uso atualmente. Essas são 
máquinas leves alimentadas manualmente pelo operador, usando uma alça de 
alimentação. para que o operador possa “sentir” a ação da ferramenta de corte 
ao cortar a peça de trabalho. Essas máquinas de perfuração podem ser montadas 
em bancada ou no chão. Elas são acionadas por um motor elétrico que gira uma 
correia de transmissão em uma polia do motor que se conecta à polia do fuso. 
As máquinas de alimentação manual são essencialmente de alta velocidade e 
usadas em pequenos locais de trabalho que requerem furos de 1/2 polegada 
ou menores. Normalmente, a cabeça pode ser movida para cima e para baixo 
na coluna, soltando os parafusos de travamento, o que permite que a máquina 
perfure diferentes alturas de trabalho.
Fonte de energia
As máquinas de perfuração de alimentação de energia são geralmente maiores 
e mais pesadas do que as de alimentação manual. Elas são equipadas com a 
capacidade de alimentar a ferramenta de corte no trabalho automaticamente, 
a uma profundidade de corte predefinida por rotação do fuso, geralmente em 
milésimos de polegada por revolução.
89
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Essas máquinas são usadas em oficinas de manutenção para trabalhos médios 
ou em trabalhos que usam brocas grandes que exigem alimentação elétrica. A 
capacidade de alimentação é necessária para perfurações ou cortes com mais de 
1 cm de diâmetro, porque exigem mais força para cortar do que aquela que pode 
ser fornecida usando pressão manual. As velocidades disponíveis nas máquinas de 
alimentação de energia podem variar de cerca de 50 RPM a cerca de 1.800 RPM. 
As velocidades mais lentas permitem operações especiais, como escareamento, 
contracorrente e alargamento.
Os tamanhos dessas máquinas variam de 17 polegadas a uma capacidade de 
perfuração central de 22 polegadas, e geralmente são montados no piso. Elas 
podem lidar com brocas de até 2 polegadas de diâmetro, que montam em soquetes 
cônicos Morse. Locais de trabalho maiores são normalmente fixados diretamente 
na mesa ou base usando parafusos em T e grampos, enquanto pequenos locais de 
trabalho são mantidos em um torno. Um mecanismo de parada de profundidade 
está localizado na cabeça, perto do fuso, para auxiliar na perfuração até uma 
profundidade precisa.
Principais movimentos
Figura 39.Movimentos de Furação.
A – movimento de corte.
B – movimento de avanço.
Fonte: Jasinevicius (2018).
Tipos de furação
Figura 40. Tipos de Furação.
Execução de um furo em material cheio, ou seja, que ainda não foi furado Execução de furo em material previamente furado.
Fonte: Jasinevicius (2018).
90
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Principais modalidades de furação
Figura 41. Principais modalidades de furação.
Furação Furação 
Escalonada 
Alargamento 
de Precisão 
Broqueamento 
Rebaixamento 
de Furo 
Escarea
mento 
Alargamento 
de Precisão 
Fonte: Jasinevicius (2018).
Ferramentas especiais usadas nas furadeiras
Figura 42. Ferramentas especiais usadas nas furadeiras.
Broca para furos profundos Broca de centrar Broca de sangrar discos ou recortar
Fonte: Jasinevicius (2018).
91
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Mandrilagem, rebaixos, escareadela, 
contrapunçoado e faceamento
Figura 43. Mandrilagem, rebaixos, escareadela, contrapunçoado e faceamento.
Fonte: Jasinevicius (2018).
a. Alargamento (mandrilagem) de um furo previamente aberto.
b. Rebaixo cilíndrico para alojar parafusos com cabeça cilíndrica.
c. Contrapunçoado para alojar parafusos com cabeça de embeber ou rebites.
d. Escareadela ou rebaixamento de furos.
e. Faceamento de superfícies de apoio.
Tipos de máquinas de furar
Figura 44. Mandrilagem, rebaixos, escareadela, contrapunçoado e faceamento.
 
Furadeira de coluna, usada para furos de até 25 mm de diâmetro, desaconselhável para furos 
muito profundos.
Esse tipo de furadeira é muito versátil, e realiza operações de furação comuns ou trabalhos 
em série mediante o emprego de gabaritos. 
Furadeira de coluna, usada para abrir grandes furos devido ao seu grande peso e rigidez.
92
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Furadeira de bancada, usada para furos de até 10 mm de diâmetro.
Furadeira múltipla ou de várias árvores, usada na fabricação de grandes séries de peças 
munidas de furos, uma vez que permite ao operador executar vários furos simultaneamente 
em uma peça.
Furadeira em série ou de árvores múltiplas, usada na fabricação em série por permitir executar 
várias operações seguidas em uma peça.
Cada coluna possui um mandril em que permanece constantemente montada uma 
determinada ferramenta, até a furação final de todas as peças com essa broca. Diversas 
operações podem ser levadas a cabo em um mesmo orifício ou diversos orifícios podem ser 
confeccionados em vários pontos de uma mesma peça.
Furadeira radial permite ao operador furar a peça em qualquer lugar sem precisar alterar a 
posição de fixação da peça.
Fonte: Jasinevicius (2018).
93
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Fixação de brocas
Figura 45. Fixação de brocas.
Ao fixar a broca o mais importante é ter certeza que ela esteja girando 
concentricamente, caso contrário ela se quebrará facilmente durante o trabalho.
Fixação de brocas com cabo cônico:
a – Topo da árvore/porta-mandrilb – Orifício transversalc – Cabo do mandril
Fonte: Jasinevicius (2018).
Fixação das peças na máquina de furar
Figura 46. Fixação das peças na máquina de furar.
A peça deve sempre ficar posicionada 
horizontalmente e a broca sempre acima de 
uma das aberturas.
Fixação de pequenas peças usando torno de 
mão.
Fixação usando prensa de apertos.
Fixação no cabedal boca-de-lobo com 
grampo de aperto.
Prato de furar danificado pela broca. Fixação insegura de peças compridas.
Fonte: Jasinevicius (2018).
94
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Retificação
Processo de usinagem em que se remove material da peça estabelecendo-se 
contato entre a peça e uma ferramenta abrasiva chamada rebolo, que gira em alta 
velocidade em torno do seu próprio eixo, além de poder executar movimento de 
translação. A peça a retificar também pode se movimentar. O processo é de alta 
precisão e proporciona grau de acabamento superior (polimento). Normalmente 
a taxa de remoção de material da peça é pequena, porque o rebolo arranca 
minúsculos cavacos na operação de corte. Este processo também é capaz de 
retirar grande quantidade de material no tempo (elevada taxa de remoção), mas, 
para isso, são necessárias retificadoras de elevada potência e rigidez. Com a 
retificação, obtém-se a correção das imperfeições das peças mecânicas que foram 
submetidas a processos de tratamento térmico, como, por exemplo, a têmpera.
Mandrilamento
Na usinagem, mandrilamento é o processo de ampliação de um furo que já foi 
perfurado (ou moldado) por meio de uma ferramenta de corte de ponto único 
(ou de uma cabeça de mandrilamento contendo várias ferramentas), como na 
perfuração de um cano de uma pistola ou cilindro do motor. O mandrilamento é 
usado para obter maior precisão do diâmetro de um furo e pode ser usado para 
cortar um furo cônico. O mandrilamento pode ser visto como a contrapartida do 
diâmetro interno ao torneamento, que corta os diâmetros externos.
Existem vários tipos de mandril. A barra de mandrilar pode ser apoiada em 
ambas as extremidades (que só funciona se o orifício existente for um passante), 
ou pode ser suportada em uma extremidade (que funciona para ambos, através 
de orifícios e orifícios cegos). 
Devido às limitações no projeto de ferramentas impostas pelo fato de que a peça 
de trabalho envolve a ferramenta, a perfuração é inerentemente mais difícil do 
que girar, em termos de menor rigidez do ferramental, maior necessidade de 
ângulo de folga (limitando a quantidade de suporte que pode ser dada à aresta 
de corte) e dificuldade de inspeção da superfície resultante (tamanho, forma, 
rugosidade da superfície). Essas são as razões pelas quais o mandrilamento é 
visto como uma área de prática de usinagem por si só, separada da transformação, 
com suas próprias dicas, truques, desafios e corpo de especialização, apesar de 
serem, de alguma forma, idênticas.
95
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
O mandrilamento e o torneamento têm contrapartes abrasivas na retificação 
cilíndrica interna e externa. Cada processo é escolhido com base nos requisitos e 
valores de parâmetros de um aplicativo específico.
Máquinas-ferramentas usadas
O processo de perfuração pode ser executado em várias máquinas-ferramentas, 
incluindo (1) máquinas de uso geral ou universais, como tornos (centros de 
torneamento) ou fresadoras (centros de usinagem), e (2) máquinas projetadas 
para se especializar em perfuração. Uma função primária, como perfuratrizes e 
perfuradoras, que incluem fresas verticais (a peça gira em torno de um eixo vertical 
enquanto a barra de mandíbula se move linearmente; essencialmente, um torno 
vertical) e fresas horizontais (a peça fica sobre uma mesa enquanto a barra de 
mandrilar gira em torno de um eixo horizontal), essencialmente uma fresadora 
horizontal especializada.
Moinhos de mandrilar e fresadoras
As dimensões entre a peça e o bit da ferramenta podem ser alteradas em torno de 
dois eixos para cortar vertical e horizontalmente na superfície interna. A ferramenta 
de corte é geralmente um ponto único, feito de aço rápido de alta velocidade M2 ou 
M3 ou de carboneto P10 e P01. Um furo cônico também pode ser feito girando a 
cabeça.
As máquinas de mandrilar vêm em uma grande variedade de tamanhos e 
estilos. Operações de mandrilamento em peças de trabalho pequeno podem 
ser realizadas em um torno, enquanto peças de trabalho maiores são usinadas 
em moinhos de mandrilar. Peças de trabalho comumente têm 1 a 4 metros de 
diâmetro, mas podem ser tão grandes quanto 20 m. Os requisitos de energia 
podem chegar a 200 cavalos (150 kW). O resfriamento dos furos é feito através de 
uma passagem oca através da barra de mandrilar, onde o refrigerante pode fluir 
livremente. Discos de liga de tungstênio são selados na barra para neutralizar a 
vibração durante a perfuração. Os sistemas de controle podem ser baseados em 
computador,permitindo automação e maior consistência.
Como a perfuração se destina a diminuir as tolerâncias do produto em furos 
pré-existentes, várias considerações de projeto se aplicam. Em primeiro lugar, 
não são preferidos grandes diâmetros de comprimento devido à deflexão da 
ferramenta de corte. Em seguida, os furos passantes são preferidos em relação 
aos furos cegos (furos que não atravessam a espessura da peça de trabalho). 
96
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Superfícies de trabalho internas interrompidas – onde a ferramenta de corte e 
a superfície têm contato descontínuo – são evitadas de preferência. A barra de 
mandrilar é o braço protuberante da máquina que segura a(s) ferramenta(s) de 
corte e deve ser muito rígida. 
Por causa dos fatores mencionados, a perfuração profunda refere-se a áreas de 
prática inerentemente desafiadoras que exigem ferramentas e técnicas especiais. 
No entanto, foram desenvolvidas tecnologias que produzem furos profundos com 
precisão impressionante. Na maioria dos casos, envolvem múltiplos pontos de corte, 
diametralmente opostos, cujas forças de deflexão se anulam mutuamente. Eles 
também podem envolver a entrega de fluido de corte bombeado sob pressão através 
da ferramenta para orifícios próximos às arestas de corte. Perfuração de armas e 
perfuração de canhões são exemplos clássicos. Desenvolvidas primeiramente para 
fabricar os barris de armas de fogo e artilharia, essas técnicas de usinagem hoje são 
amplamente utilizadas para fabricação em muitas indústrias.
Vários ciclos fixos para mandrilamento estão disponíveis em controles CNC. 
Essas são sub-rotinas pré-programadas que movem a ferramenta através 
de passes sucessivos de corte, retração, avanço, corte novamente, retração 
novamente, retorno à posição inicial e assim por diante. Estes são os chamados 
códigos G, como G76, G85, G86, G87, G88, G89; e também por outros códigos 
menos comuns específicos para determinados construtores de controle ou 
construtores de máquinas-ferramenta.
Tornos
O torneamento é uma operação de corte que usa uma ferramenta de corte de 
ponto único ou uma cabeça de perfuração para produzir superfícies cônicas ou 
cilíndricas, ampliando uma abertura existente em uma peça de trabalho. Para furos 
não perfurados, a ferramenta de corte se move paralelamente ao eixo de rotação. 
Para furos cônicos, a ferramenta de corte se move em um ângulo em relação ao 
eixo de rotação. Geometrias que variam de simples a extremamente complexas em 
uma variedade de diâmetros podem ser produzidas usando aplicações chatas. O 
mandrilamento é uma das operações mais básicas do torno ao lado de torneamento 
e furação.
O torneamento geralmente requer que a peça seja mantida no mandril e girada. 
À medida que a peça de trabalho é girada, uma barra de mandrilar com uma 
inserção presa à ponta da barra é alimentada em um orifício existente. Quando a 
ferramenta de corte engata na peça de trabalho, um chip é formado. Dependendo 
97
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
do tipo de ferramenta utilizada, do material e da taxa de avanço, o chip pode ser 
contínuo ou segmentado. A superfície produzida é chamada de furo.
A geometria produzida pelo torno mecânico é geralmente de dois tipos: furos 
retos e furos cônicos. Diversos diâmetros também podem ser adicionados a cada 
furo da forma, se necessário. Para produzir um cone, a ferramenta pode ser 
alimentada em ângulo com o eixo de rotação ou com a alimentação axial e de 
avanço.
Brunimento
Brunimento é um processo de usinagem por abrasão utilizado em furos com o objetivo 
de corrigir problemas tais como:
 » Diâmetro interno do furo;
 » Geometria interna do furo (cilindricidade e circularidade);
 » Acabamento da superfície usinada (ângulo de cruzamento dos riscos e 
rugosidade);
 » Alinhamento entre furos.
É um processo de alta precisão e rápida remoção de material, que pode ser realizado 
nos mais diferentes tipos de materiais, como ferro fundido, aço temperado, aço 
mole, bronze, latão, cromo duro, cerâmica, alumínio, entre outros.
O brunimento é feito por meio de quatro componentes principais: máquina 
brunidora, óleo lubrificante, ferramenta de brunir e réguas super abrasivas 
diamantadas ou de CBN (Borazon).
As réguas super abrasivas brunidoras são fabricadas com um aglomerante metálico 
e com o tipo de grão especificado para brunir cada tipo de material, que, em 
contato com a superfície de trabalho, realizam a remoção por abrasão e atingem 
o acabamento especificado. Os superabrasivos (diamantes ou CBN) possuem alta 
resistência abrasiva e condutividade térmica, o que permite trabalhar com alta 
velocidade de corte e variadas pressões de contato, proporcionando ganhos de 
produtividade, durabilidade e qualidade no processo de brunimento.
As ferramentas de brunir (brunidor ou mandril) são fabricadas de acordo com o 
diâmetro e tipo do produto a ser usinado. Elas possuem suportes expansivos nos 
quais se alocam as réguas brunidoras. Ao expandirem-se os suportes, as réguas 
98
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
brunidoras entram em contato com o produto e iniciam a remoção do material a ser 
brunido.
A máquina de brunir é onde fixamos a ferramenta de brunir e suas principais 
funções são: expandir a ferramenta quando necessário, fornecer movimento 
axial e radial à ferramenta e refrigerar e lubrificar o processo de brunimento 
através de um óleo específico para cada tipo de material a ser usinado.
Serramento
Uma serra é uma ferramenta que consiste em uma lâmina, arame ou corrente 
resistente com uma borda dentada dura. É usado para cortar material, muitas 
vezes madeira, embora às vezes metal ou pedra. O corte é feito colocando a borda 
dentada contra o material e movendo-a com força para frente e com menos 
força para trás ou continuamente para frente. Esta força pode ser aplicada 
manualmente ou alimentada por vapor, água, eletricidade ou outra fonte de 
energia. Uma serra abrasiva tem uma lâmina circular motorizada projetada para 
cortar metal ou cerâmica.
Roscamento
Roscamento é o processo de criação de uma rosca para aparafusar a porca e o 
parafuso. Mais roscas de parafuso são produzidas a cada ano do que qualquer 
outro elemento da máquina. Existem muitos métodos de geração de threads, 
incluindo métodos subtrativos (muitos tipos de corte e retificação de roscas, 
como detalhado abaixo); métodos deformativos ou transformadores (laminagem 
e moldagem; moldagem e fundição); métodos aditivos (como impressão 3D); ou 
combinações dos mesmos.
Existem vários métodos para gerar roscas de parafuso. O método escolhido para 
qualquer aplicação é escolhido com base em restrições – tempo, dinheiro, grau de 
precisão necessário (ou não necessário), qual equipamento já está disponível, quais 
compras de equipamentos poderiam ser justificadas com base no preço unitário 
resultante da peça roscada (que depende de quantas partes estão planejadas) etc.
Em geral, certos processos geradores de rosca tendem a cair ao longo de 
certas partes do espectro, desde peças feitas em sala de ferramentas até peças 
produzidas em massa, embora possa haver considerável sobreposição. Fios de 
fixadores de metal são geralmente criados em uma máquina de laminação de 
99
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
roscas. Eles também podem ser cortados com um torno, tocar ou morrer . As 
roscas laminadas são mais fortes que as roscas cortadas, com aumentos de 10% 
a 20% na resistência à tração e possivelmente mais na resistência à fadiga e 
resistência ao desgaste. 
Métodos deformativos ou transformativos 
Rosca formando e rolando 
A formação de roscas e a laminação de roscas são processos para a formação de 
roscas, sendo que a primeira se refere à criação de roscas internas e as últimas, 
roscas externas. Em ambos os processos, os fios são formados em um espaço em 
branco, pressionando-se uma ferramenta moldada, comumente chamada de‘rosca rolante’ contra o branco, em um processo similar ao recartilhamento. Esses 
processos são usados para grandes execuções de produção, pois as taxas de produção 
típicas são em torno de uma peça por segundo. Formar e enrolar não produzem 
limalha e menos material é necessário porque o tamanho da peça em branco começa 
menor do que um espaço em branco necessário para cortar os fios. Há normalmente 
uma economia de material de 15% a 20% no branco, em peso. Um fio laminado 
pode ser facilmente reconhecido em fixadores que foram formados a partir de um 
branco sem parada, porque o fio tem um diâmetro maior do que a barra em branco 
a partir da qual foi feito. No entanto, os gargalos e entalhes podem ser cortados ou 
enrolados com roscas que não são laminadas, e alguns fixadores são feitos de blanks 
com uma haste reduzida na região a ser rolada para manter um diâmetro maior 
constante da rosca à haste não rosqueada. A menos que sejam revestidas, as roscas 
de extremidade de um fixador laminado têm uma extremidade em concha, à medida 
que o material excedente nas roscas finais afuniladas colapsa uniformemente sobre 
o final da estrutura. 
Os materiais são limitados a materiais dúcteis porque os fios são formados a frio. 
No entanto, isso aumenta a resistência ao escoamento da rosca, o acabamento da 
superfície, a dureza e a resistência ao desgaste. Além disso, materiais com boas 
características de deformação são necessários para laminação. Esses materiais 
incluem metais mais macios (mais dúcteis) e excluem materiais frágeis, como 
ferro fundido. As tolerâncias são tipicamente ± 0,025 mm, mas tolerâncias tão 
estreitas quanto ± 0,015 mm são alcançáveis. Os acabamentos de superfície 
variam de 6 a 32 micro-polegadas. 
100
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
Existem quatro tipos principais de laminação de roscas, nomeadas após a 
configuração das matrizes: matrizes planas, matrizes cilíndricas de dois, três 
matrizes cilíndricas e planetárias. O sistema de matriz plana possui duas 
matrizes planas. O inferior é mantido parado e os outros slides. A peça em branco 
é colocada em uma extremidade da matriz estacionária e, em seguida, a matriz 
em movimento desliza sobre a peça em branco, o que faz com que a peça em 
branco role entre as duas matrizes que formam as roscas. Antes que o dado em 
movimento atinja o fim de seu curso, o espaço vazio rola do dado estacionário em 
uma forma acabada. O processo cilíndrico de dois moldes é usado para produzir 
roscas de até 6 pol (150 mm) de diâmetro e 20 pol (510 mm) de comprimento. 
Existem dois tipos de processos de três fases; o primeiro tem as três matrizes 
movidas radialmente para fora do centro para permitir que a peça em branco 
entre nas matrizes e, em seguida, feche e gire para enrolar as roscas. Este tipo de 
processo é comumente empregado em tornos de torre e máquinas de parafuso. 
O segundo tipo assume a forma de uma cabeça de fenda auto-aberta. Esse tipo 
é mais comum que o anterior, mas é limitado por não poder formar os últimos 
1,5 a 2 encadeamentos contra ombros. Os moldes planetários são usados para 
produzir em massa roscas de até 25 mm (1 pol.) de diâmetro. 
A formação de roscas é realizada usando uma torneira sem dedos, ou uma torneira 
de rolo, que se assemelha a uma torneira de corte sem as flautas. Existem lobos 
periodicamente espaçados ao redor da torneira que realmente fazem a rosca 
se formando à medida que a torneira é avançada em um buraco de tamanho 
adequado. Como a torneira não produz cavacos, não há necessidade de recuá-la 
periodicamente para retirar os cavacos, o que, em uma torneira de corte, pode 
obstruir e quebrar a torneira. Assim, a conformação de roscas é particularmente 
adequada para rosquear furos cegos, que são mais difíceis de bater com uma 
torneira de corte devido ao acúmulo de cavacos no orifício. Observe que o 
tamanho da broca da torneira difere daquele usado para uma torneira de corte 
e que um tamanho de furo preciso é necessário porque um furo levemente 
subdimensionado pode quebrar a torneira. A lubrificação adequada é essencial 
por causa das forças de atrito envolvidas, portanto, um óleo lubrificante é usado 
em vez de óleo de corte. 
Ao considerar a tolerância do diâmetro da placa, uma alteração no diâmetro da 
placa afetará o diâmetro maior por uma taxa aproximada de 3 para 1. As taxas de 
produção são geralmente três a cinco vezes mais rápidas do que o corte da linha
101
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
Fundição de rosca e moldagem 
Na fundição e moldagem, os fios são formados diretamente pela geometria da 
cavidade do molde no molde ou matriz. Quando o material congela no molde, 
ele retém a forma depois que o molde é removido. O material é aquecido em 
um líquido ou misturado com um líquido que secará ou curará (como gesso ou 
cimento). Alternativamente, o material pode ser forçado em um molde como um pó 
e comprimido em um sólido, como com grafite.
Embora os primeiros pensamentos que vêm à mente para a maioria dos 
maquinistas sobre rosqueamento sejam de processos de corte de roscas (como 
rosqueamento, fresamento helicoidal ou de ponta única), ressalta-se que, quando 
garrafas plásticas para alimentos, bebidas, produtos de cuidados pessoais 
e outros produtos de consumo são considerados, é, na verdade, a moldagem 
de plástico o método principal (pelo grande volume) de geração de rosca na 
fabricação. Naturalmente, este fato destaca a importância dos fabricantes de 
moldes obterem o molde da maneira correta (em preparação para milhões de 
ciclos, geralmente em alta velocidade).
As roscas fundidas em peças metálicas podem ser acabadas por usinagem, ou 
podem ser deixadas no estado fundido. O mesmo pode ser dito dos dentes da 
engrenagem fundida. O fato de se preocupar ou não com a despesa adicional de 
uma operação de usinagem depende da aplicação. Para peças em que a precisão 
extra e o acabamento superficial não são estritamente necessários, a usinagem 
é perdida para obter um custo menor. Com peças de fundição em areia, isso 
significa um acabamento bastante áspero; mas, com plástico moldado ou metal 
fundido, os fios podem ser muito bonitos, na verdade, feitos diretamente 
do molde ou da matriz. Um exemplo comum de roscas plásticas moldadas é 
em garrafas de refrigerante (pop), e de roscas fundidas é em prensa-cabos 
(conectores/encaixes).
Métodos aditivos
As peças roscadas têm potencial para serem geradas por meio de aditivo de fabrico 
(impressão em 3D), da qual existem muitas variantes, incluindo a modelação 
fundido deposição, a sinterização seletiva por laser, de metal laser de sinterizao 
direta, fusão seletiva por laser, de electrões de fusão por feixe, em camadas 
fabricação de objetos e estereolitografia. Para a maioria das tecnologias aditivas, 
não faz muito tempo que elas emergiram do final do seu desenvolvimento histórico 
em laboratório, mas a comercialização adicional está ganhando velocidade. Até 
102
UNIDADE III │ NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL
hoje, a maioria dos métodos aditivos tende a produzir acabamento de superfície e 
a ser restrito nas propriedades do material que podem produzir, e, portanto, suas 
primeiras vitórias comerciais foram em partes para as quais essas restrições eram 
aceitáveis. No entanto, os recursos estão crescendo continuamente.
Bons exemplos de partes roscadas produzidas com aditivo de fabrico 
encontram-se ns implante dentais e parafusos de osso, campos em que a sinterização 
seletiva por laser e de soldadura a laser seletiva produziram implantes de titânio 
com rosca.
Aplainamento
O aplainamento é um processo de fabricação de remoção de material no qual 
a peça retrocede contra uma ferramenta de corte estacionária produzindo uma 
superfície plana ou esculpida. Aplainar é análogo a modelar. A principal diferença 
entre esses dois processos é que, ao moldar a ferramenta, ela alterna entre a 
peça estacionária. O movimento de aplanar é o opostoda modelagem. Tanto o 
aplainamento quanto a modelagem estão sendo rapidamente substituídos por 
fresamento.
O mecanismo usado para esse processo é conhecido como uma plaina. O tamanho 
da plaina é determinado pela maior peça de trabalho que pode ser usinada. As 
ferramentas de corte são geralmente de metal duro ou feitas de aço de alta velocidade 
e se assemelham àquelas usadas no revestimento e torneamento.
Processo
Na modelagem, a ferramenta é colocada em posição com a peça de trabalho. A 
ferramenta então se move repetidamente em uma linha reta enquanto a peça de 
trabalho é incrementalmente alimentada na linha de movimento da ferramenta, 
o que produz uma superfície plana, lisa e esculpida. Para peças moldadas, a 
ferramenta retrocede através da peça de trabalho estacionária. As ferramentas são 
geralmente inclinadas ou levantadas após cada golpe. Isso é feito hidraulicamente 
ou manualmente para evitar que a superfície da ferramenta se lasque quando a peça 
de trabalho se deslocar para trás.
Geometria da peça de trabalho
Aplainamento pode ser usado para produzir superfícies planas. Da mesma 
forma, seções transversais com sulcos e entalhes são produzidos ao longo do 
103
NOÇÕES BÁSICAS DE USINAGEM E USINAGEM CONVENCIONAL │ UNIDADE III
comprimento da peça de trabalho. A modelagem é basicamente a mesma do 
aplainamento, exceto que a peça geralmente é menor, sendo a ferramenta que 
se move e não a peça de trabalho. O aplainamento pode ser usado para produzir 
superfícies planas horizontais, verticais ou inclinadas em peças geralmente 
grandes demais para moldar. A modelagem é usada não apenas para superfícies 
planas, mas também para superfícies externas ou internas (horizontais ou 
inclinadas). Superfícies curvas e irregulares também podem ser produzidas 
usando acessórios especiais.
Configuração e equipamento
Superfícies planas, angulares e contornadas são feitas por shapers horizontais. 
No que diz respeito à conformação, o dispositivo que segura a peça a ser 
trabalhada tem uma mandíbula móvel muito pesada para suportar forças de 
corte. O tamanho da plaina necessária é determinado pela peça de trabalho. 
Dependendo do tamanho da peça de trabalho, muitas braçadeiras e dispositivos 
de suporte podem ser usados para segurá-la na plaina.
Ferramentas típicas e geometria produzidas 
As ferramentas para modelar/aplainar geralmente são feitas de aço rápido ou 
com ponta de metal duro. Exceto por alguma pequena diferença angular, as 
ferramentas de corte se assemelham àquelas usadas no revestimento e no giro. 
Como algumas vantagens do uso de ferramentas de corte de ponto único sobre 
ferramentas multiponto citamos que elas são mais facilmente afiadas e fabricadas. 
Formas internas podem ser feitas usando uma ferramenta de extensão especial.
104
UNIDADE IVUSINAGEM NÃO 
CONVENCIONAL
CAPÍTULO 1
Introdução
Como vimos, a usinagem é um termo amplo para descrever remoção de material 
de uma peça de trabalho. Dividida nas seguintes categorias:
 » O corte envolve corte de ponto único ou multiponto das ferramentas, 
cada uma com uma geometria claramente definida.
 » Processos abrasivos, como moagem.
 » Usinagem não tradicional, utilizando elétrica, fontes de energia, química 
e óptica.
Os principais tipos de usinagem não convencional são:
I. Usinagem ultra-sônica (USM).
II. Usinagem a jato de água e jato abrasivo.
III. Usinagem Química.
IV. Usinagem eletroquímica.
V. Usinagem por Descarga Elétrica.
VI. Usinagem de feixes de alta energia.
VII. Usinagem por raio laser.
VIII. Usinagem de feixe de elétrons.
105
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Convencional vs. não convencional
Quadro 3. Convencional vs. Não Convencional.
Convencional Não Convencional
Fonte primária de energia mecânica elétrico, químico, óptico
Método primário de remoção de material corte não usa tosquia (por exemplo, utilizações de corte a jato de 
água erosão)
Fonte: Próprio Autor.
Por que usinagem não convencional?
A usinagem tradicional baseia-se principalmente na remoção de materiais usando 
ferramentas mais duras do que os próprios materiais.
Novos materiais, por causa de suas propriedades químicas, mecânicas e térmicas 
extremamente aprimoradas, são, às vezes, impossíveis de usinar com os processos 
tradicionais de usinagem.
Métodos de usinagem tradicionais são frequentemente ineficazes na usinagem de 
materiais duros, como cerâmicas e compósitos, ou na usinagem sob tolerâncias 
muito apertadas, como em componentes microusinados.
Há necessidade de evitar danos superficiais que frequentemente acompanham as 
tensões criadas pela usinagem convencional. Exemplo: indústrias aeroespacial e 
eletrônica.
Eles são classificados no domínio de processos não tradicionais.
Situações em que os processos tradicionais de usinagem são insatisfatórios ou 
antieconômicos:
 » O material da peça é muito duro, forte ou resistente;
 » A peça de trabalho é muito flexível para resistir a forças de corte ou é 
muito difícil para prender;
 » A forma da peça é muito complexa com perfis internos ou externos ou 
pequenos buracos;
 » Os requisitos para acabamento superficial e tolerâncias são muito altos;
 » Aumento de temperatura ou tensões residuais é indesejável ou inaceitável.
106
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Classificação de usinagem não tradicional
Essa podem ser classificada de acordo com a fonte de energia usada para gerar tal 
ação de usinagem: mecânica, térmica, química e eletroquímica.
Mecânica: Erosão do material de trabalho por um fluxo de alta velocidade de 
abrasivos ou fluidos (ou ambos).
Térmica: A energia térmica é aplicada a uma porção muito pequena da superfície 
de trabalho, fazendo com que essa porção seja removida por fusão e/ou 
vaporização do material. A energia térmica é gerada pela conversão de energia 
elétrica.
Eletroquímica: o mecanismo é inverso da eletrodeposição.
Produto químico: A maioria dos materiais (metais em particular) são 
suscetíveis ao ataque químico por certos ácidos. Na usinagem química, os 
produtos químicos removem seletivamente o material de partes da peça 
de trabalho, enquanto outras partes da superfície são protegidas por uma 
máscara.
Usinagem mecânica
Usinagem Ultrassônica e Usinagem por Jato de Água são exemplos típicos de 
processos de usinagem de ação simples, não tradicionais, mecânicos.
O meio de usinagem é de grãos sólidos suspensos em uma pasta abrasiva, no 
primeiro caso; enquanto um fluido é empregado no processo Jato d’ água.
A introdução de abrasivos no jato de fluido aumenta a eficiência e é conhecido 
como usinagem de jato de água abrasiva. Caso semelhante acontece quando 
partículas de gelo são introduzidas como na usinagem de jato de gelo.
Usinagem térmica
A usinagem térmica remove materiais por fusão ou vaporização do material da 
peça de trabalho. Muitos fenômenos secundários ocorrem durante a usinagem, 
como microfissuramento, formação de zonas afetadas pelo calor, estrias etc. A 
fonte de calor pode ser plasma, como ocorre durante a Usinagem por Descarga 
Elétrica, ou fótons como durante a Usinagem por raio laser, elétrons ou em 
Usinagem de feixe de elétrons.
107
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Usinagem química e eletroquímica
Fresagem química e usinagem fotoquímica ou blanqueamento fotoquímico usam 
uma ação de dissolução química para remover a permissão de usinagem através 
de íons em um condicionador.
A usinagem eletroquímica usa a dissolução eletroquímica para remover a permissão 
de usinagem usando transferência de íons em uma célula eletrolítica.
Vantagens e desvantagens
Vantagens
 » Fornece alta precisão e acabamento superficial;
 » Nenhuma ferramenta física é usada, portanto, nenhum desgaste da 
ferramenta ocorre;
 » Eles não geram chips ou geram chips microscópicos;
 » Estes são mais silenciosos em operação;
 » Podem ser facilmente automatizados;
 » Pode usinar qualquer forma complexa.
Desvantagens
 » Alto custo inicial ou de configuração;
 » É necessária mão de obra altamentequalificada;
 » Menor taxa de remoção de metal;
 » Mais energia necessária para usinagem;
 » Não é econômico para a produção em massa.
108
CAPÍTULO 2
Usinagem convencional: jato 
abrasivo, jato d’água usina, usinagem 
por descarga elétrica, usinagem 
ultrassônica
Jato abrasivo 
A usinagem de jato abrasivo é um processo de usinagem não tradicional 
usado principalmente na usinagem de metais endurecidos. Neste processo 
de usinagem, um fluxo de foco de partículas abrasivas é a força para colidir 
com a peça de trabalho em alta velocidade. Essas partículas abrasivas de alta 
velocidade removem o metal por fratura frágil ou erosão da peça de trabalho.
Princípio
Este processo de usinagem trabalha com o princípio básico da erosão abrasiva. 
Se partículas abrasivas de alta velocidade baterem em uma peça de trabalho 
dura ou frágil, remova algum metal da superfície de impacto. Esse processo de 
remoção de metal ocorre devido à fratura frágil do metal e também devido ao 
micro corte por partículas abrasivas. 
Este é o principal processo de usinagem de jato abrasivo.
Figura 47. Fluxo de partículas de ar e abrasiva.
Fluxo de partículas de ar e abrasivo 
Peça 
de 
trabalh
Bico 
Cerca de 2 V=200 
Fonte: Mechanicalbooster (2017).
109
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Equipamentos
Sistema de propulsão a gás
O principal objetivo do sistema de propulsão a gás é fornecer ar ou gás limpos e 
secos, de alta velocidade, para usinagem. Principalmente ar, dióxido de carbono, 
nitrogênio, etc. são usados como gás no sistema de propulsão a gás. Este sistema 
consiste em um compressor, filtro de ar e secador. O gás usado neste sistema 
deve estar facilmente disponível. Primeiramente, o gás é comprimido em um 
compressor. Este gás comprimido é enviado para enchimento e secador, onde 
todo o pó e partículas indesejadas, juntamente com a umidade, são retirados. 
Agora, esse ar limpo é enviado para a câmara de mistura.
Alimentador abrasivo
Como o nome indica, o alimentador abrasivo é usado para fornecer partículas 
abrasivas na câmara de mistura. É alimentado através de uma peneira que vibra 
a 50Hz-60 Hz e a taxa de mistura é controlada pela vibração da peneira e sua 
amplitude.
Abrasivo
Estas são as principais partículas que participam do processo de usinagem. 
Essas partículas devem ter alta taxa de remoção de metal e precisão. As 
partículas abrasivas mais comuns usadas são o óxido de alumínio, o carboneto 
de silício, o carboneto de boro etc. A seleção da partícula abrasiva depende 
do material da peça de trabalho, da velocidade de usinagem e do ambiente de 
usinagem.
Bocal de corte
Para direcionar a partícula abrasiva na peça de trabalho, são usados bocais de 
corte. Eles geralmente são feitos de carboneto de tungstênio e estão disponíveis 
na seção transversal circular e quadrada. Sua vida é geralmente baixa, cerca de 
30 horas para o carboneto de tungstênio.
Câmara de usinagem
É uma câmara de ar totalmente fechada que controla a concentração de 
partículas abrasivas em torno da peça de trabalho. É equipada com um coletor 
de pó a vácuo que coleta a partícula abrasiva usada e remove o material da 
câmara de mistura.
110
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Funcionamento
O conceito básico de usinagem de jato abrasivo é erosão abrasiva ou corte de metal 
por partículas abrasivas de alta velocidade. Seu processo de trabalho pode ser 
facilmente resumido no seguinte ponto.
Figura 48. Usinagem por Jato abrasivo.
Filtros 
Fornecimento de 
pó e misturador 
Regulador 
de pressão 
Suprimento 
de gás Vibrador Válvula de 
controle de pé 
Suporte de 
mão 
Escape 
Peça de trabalho 
Bico 
Fonte: Mechanicalbooster (2017).
 » Primeiramente, o gás ou ar é comprimido em compressor de gás. Lá a 
densidade e a pressão do gás aumentam.
 » Este gás comprimido é enviado para a unidade de filtragem, onde 
poeira e outras partículas suspensas são removidas.
 » Este gás limpo é enviado para o secador, que absorve a umidade dele. 
É usado para evitar a contaminação da água ou do óleo pela força 
abrasiva.
 » Este gás limpo e seco é enviado para a câmara de mistura onde o 
alimentador abrasivo alimenta partículas abrasivas nele. A partícula 
abrasiva tem cerca de 50 micrômetros de tamanho de grão.
 » Este gás transportador abrasivo de alta pressão é enviado para 
o bocal onde sua energia de pressão é convertida em energia 
cinética. A velocidade da partícula abrasiva que sai do bocal é de 
cerca de 200 m/s.
 » A distância entre a peça de trabalho e o bocal é de cerca de 2mm.
111
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
 » Então, essas partículas abrasivas de alta velocidade atingem a peça 
de trabalho, removem o material pela ação do micro corte, bem como 
pela fratura frágil do material de trabalho.
Aplicação
O jato abrasivo é usado:
1. Na perfuração e corte de metais endurecidos;
2. ara usinagem de materiais frágeis e sensíveis ao calor, como vidro, 
quartzo, safira, mica, cerâmica etc;
3. ara fabricar dispositivos eletrônicos;
4. a rebarbação de pequenos furos e algumas zonas críticas em peças de 
máquinas.
Vantagens e desvantagens
Vantagens
1. Acabamento de alta superfície;
2. Pode usinar material sensível ao calor;
3. Está livre de vibração;
4. O custo de inicialização é baixo comparado a outros processos não 
tradicionais;
5. Seção fina pode ser usinada facilmente.
Desvantagens
1. Baixa taxa de remoção de metal;
2. A partícula abrasiva pode ser incorporada na peça de trabalho 
principalmente em metais macios;
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UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
3. A vida útil do bico é limitada, portanto, ele precisa ser substituído com 
frequência;
4. A partícula abrasiva não pode ser reutilizada neste processo;
5. Não pode ser usado para materiais macios e dúcteis.
Isto é tudo sobre o princípio de usinagem de jato abrasivo, trabalho, equipamento, 
aplicação, vantagens e desvantagens com o seu diagrama. Se você tiver alguma 
dúvida sobre este artigo, pergunte comentando. Se você gostou deste artigo, não 
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Jato d’água 
A usinagem por jato d´água, também chamada de corte por jato d´água, é um 
processo de usinagem não tradicional no qual o jato de água de alta velocidade 
é usado para remover materiais da superfície da peça de trabalho. A usinagem 
por jato de água pode ser usada para cortar materiais mais macios, como 
plástico, borracha ou madeira. Para cortar materiais mais duros como metais 
ou granito, um material abrasivo é misturado na água. Quando um material 
abrasivo é usado na água para o processo de usinagem, ele é chamado de 
usinagem de jato de água abrasivo.
Princípio de funcionamento
Baseia-se no princípio da erosão hídrica. Quando um jato de água de alta 
velocidade atinge a superfície, ocorre a remoção do material. O jato de 
água puro é usado para usinar materiais mais macios. Mas, para cortar 
materiais mais duros, algumas partículas abrasivas são misturadas com a 
água para usinagem e são chamadas de usinagem por jato de água.
Materiais abrasivos
As partículas abrasivas mais usadas na usinagem por jato de água são 
granada e óxido de alumínio. Areia (Si02) e esfera de vidro também são 
usados como abrasivos. A função da partícula abrasiva é aumentar a 
capacidade de corte do jato de água.
113
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Peças principais
Figura 49. Principais componentes do sistema.
Reservatório 
para tanque 
de água Acumulador 
Bico 
Controles 
Jato de água 
abrasivo 
Válvula 
Tanque 
abrasivo 
Dreno e 
Apanhador 
Unidade 
hidráulica Intensificador Bomba 
Fonte: Mechanicalbooster (2017).
1. Bomba Hidráulica
 É usada para circular a água do tanque de armazenamento durante o 
processo de usinagem. A bomba fornece água ao intensificador a baixa 
pressão de cerca de 5 bars. Também é usado um booster que aumenta a 
pressão inicial da água para 11 bar antes de entregá-la aointensificador.
2. Intensificador Hidráulico
 É usado para aumentar a pressão da água a uma pressão muito alta. 
Recebe a água da bomba a 4 bar e aumenta a sua pressão até 3000 a 
4000 bar.
3. Acumulador
 Armazena a água pressurizada alta provisória. Ele fornece esse 
fluido quando uma grande quantidade de energia de pressão 
é necessária. Elimina as condições de flutuação de pressão no 
processo de usinagem.
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UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
4. Câmara de mistura ou tubo
 É uma câmara de vácuo onde ocorre a mistura de partículas abrasivas na 
água.
5. Válvula de Controle
 Controla a pressão e a direção do jato de água.
6. Regulador de Fluxo ou Válvula
 O fluxo da água é regulado com a ajuda do regulador de fluxo.
7. Bocal 
 É um dispositivo usado para converter a energia de pressão da água 
em energia cinética na usinagem de jato de água. O bocal converte a 
pressão do jato de água em alta velocidade. A ponta do bocal é feita de 
rubi ou diamante para evitar a erosão.
8. Sistema de drenagem e apanhador
 Após a usinagem, os detritos e as partículas usinadas da água são 
separados com a ajuda do sistema de dreno e coletor. Ele remove a 
partícula de metal e outras partículas indesejáveis da água e envia de 
volta para o reservatório para uso posterior.
Funcionamento
A água do reservatório é bombeada para o intensificador com a ajuda de uma 
bomba.
O intensificador aumenta a pressão da água de 5 bar para 3000 a 4000 bar. 
Esta água de alta pressão do intensificador é movida para o bocal e também no 
acumulador.
O acumulador armazena a água sob alta pressão e a fornece a qualquer momento, 
quando necessário. É usado para eliminar a flutuação do requisito de alta pressão 
de usinagem de material duro.
A água a alta pressão é então passada para o bocal onde a energia de alta pressão 
da água é convertida em energia cinética. Um jato de água de velocidade 
muito alta (1000 m s) sai pelo bocal na forma de feixe estreito abrasivo, como 
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USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
granada ou óxido de alumínio, e é misturado com água dentro do bocal. Há 
uma câmara de mistura no bocal onde os abrasivos são misturados com a 
água sob alta pressão.
Este jato de água de alta velocidade quando atinge a superfície do metal remove 
o material dele.
O jato de água após a usinagem é coletado pelo sistema de drenagem e 
apanhador. Aqui, os detritos, partículas de metal da água são removidos e 
são fornecidos ao tanque reservatório.
O trabalho será o mesmo para a usinagem de jato de água, mas as partículas 
abrasivas não são misturadas com o jato de alta velocidade. Somente jato de 
água pura sai do bocal.
Vantagens
 » Tem a capacidade de cortar materiais sem perturbar sua estrutura 
original. E isso acontece porque não há zona afetada pelo calor;
 » É capaz de produzir cortes complexos, em materiais especiais;
 » A área de trabalho neste processo de usinagem permanece limpa e livre 
de poeira;
 » Tem baixo custo operacional e de manutenção porque não possui partes 
móveis;
 » O dano térmico na peça de trabalho é insignificante devido à falta de 
geração de calor;
 » É capaz de cortar materiais mais macios (usinagem de jato de água), como 
borracha, plástico ou madeira, bem como material mais duro (usinagem 
de jato de água abrasivo), como granito;
 » É favorável ao meio ambiente, pois não cria poluição ou produtos tóxicos.
Desvantagens
 » É usado para cortar materiais mais macios. Mas a usinagem de jato de 
água abrasivo pode cortar materiais mais duros de espessura limitada;
 » Material muito grosso não pode ser usinado por este processo;
 » O custo inicial de usinagem por jato de água é alto.
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UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Aplicação
A usinagem de jato de água é usada em vários setores, como mineração, 
automotivo e aeroespacial, para realizar operações de corte, modelagem e 
fresagem.
Os materiais usinados usualmente por jato de água (usinagem por jato de água 
ou usinagem de jato de água abrasivo) são borracha, têxteis, plásticos, espuma, 
couro, compósitos, azulejos, vidros de pedra, alimentos, papel de metais e muitos 
mais.
A usinagem por jato de água é usada principalmente para cortar materiais 
macios e fáceis de usinar, como chapas e folhas finas, madeira, ligas metálicas 
não ferrosas, têxteis, favo de mel, plásticos, polímeros, couros, congelados etc.
A usinagem de jato de água abrasivo é normalmente usada em materiais de 
difícil usinagem. Ele é usado para usinar chapas grossas de aço, Al e outros 
materiais comerciais, plásticos reforçados, compósitos com matriz de metal 
e matriz de cerâmica, compostos em camadas, pedras, vidro etc.
Além do processo de usinagem, o jato de água de alta pressão é usado na remoção 
de tinta, cirurgia, limpeza, remoção de tensões residuais etc.
A usinagem de jato de água abrasivo também pode ser usada para perfurar, 
fresar bolsões, girar e fresar.
Usinagem por descarga elétrica 
A usinagem por descarga elétrica, também conhecida como usinagem de centelha, 
erosão por faísca, queima, afundamento de matriz, queima de arame ou erosão 
de arame, é um processo de fabricação pelo qual uma forma desejada é obtida 
usando descargas elétricas. O material é removido da peça de trabalho por uma 
série de descargas de corrente rapidamente recorrentes entre dois eletrodos, 
separadas por um líquido dielétrico e sujeitas a uma tensão elétrica. Um dos 
eletrodos é chamado eletrodo-ferramenta, ou simplesmente “ferramenta” ou 
“eletrodo”, enquanto o outro é chamado de eletrodo de peça de trabalho, ou 
“peça de trabalho”. O processo depende de a ferramenta e a peça de trabalho não 
fazerem contato real.
Quando a tensão entre os dois eletrodos é aumentada, a intensidade do campo 
elétrico no volume entre os eletrodos se torna maior do que a força do dielétrico 
117
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
(pelo menos em alguns lugares), que se decompõe, permitindo que a corrente 
flua entre os dois eletrodos. Este fenômeno é o mesmo que a quebra de um 
capacitor (condensador). Como resultado, o material é removido dos eletrodos. 
Uma vez que a corrente para (ou é parada, dependendo do tipo de gerador), 
o novo dielétrico líquido é normalmente transportado para o volume inter-
eletrodo, permitindo que as partículas sólidas (detritos) sejam transportadas 
e as propriedades isolantes do dielétrico sejam restaurado. Adicionando 
novo dielétrico líquido no volume intereletrodo é comumente referido como 
“lavagem”. Além disso, após um fluxo de corrente, a diferença de potencial entre 
os eletrodos é restaurada para o que era antes da quebra, de modo que uma nova 
quebra dielétrica de líquido possa ocorrer.
Usinagem por descarga elétrica é um método de usinagem usado principalmente 
para metais duros ou que seriam muito difíceis de usinar com técnicas tradicionais. 
A usinagem por descarga elétrica normalmente trabalha com materiais que são 
eletricamente condutivos, embora também tenham sido propostos métodos 
para usar usinagem por descarga elétrica em cerâmicas isolantes de máquinas. 
Usinagem por descarga elétrica pode cortar contornos ou cavidades intrincadas 
em aço pré-endurecido sem a necessidade de tratamento térmico para amolecer 
e endurecê-los. Este método pode ser usado com qualquer outro metal ou liga 
de metal, como titânio, hastelloy, kovar e inconel. Além disso, foram relatadas 
aplicações desse processo para moldar ferramentas de diamante policristalino. 
A usinagem por descarga elétrica é frequentemente incluída no grupo “não 
tradicional” ou “não convencional” de métodos de usinagem junto com processos 
como usinagem eletroquímica, corte a jato de água, corte a laser e oposto ao 
“convencional”.
Figura 50. Usinagem por descarga eletrica.
Fonte: Tood (1994).
118
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Idealmente, a usinagem por descarga elétrica pode ser vista como uma série de 
quebra e restauração do dielétrico líquido entre os eletrodos. No entanto, deve-se 
ter cautela ao considerar talafirmação porque é um modelo idealizado do processo, 
introduzido para descrever as ideias fundamentais subjacentes ao processo. No 
entanto, qualquer aplicação prática envolve muitos aspectos que também precisam 
ser considerados. Por exemplo, a remoção dos detritos do volume intereletrodos 
é provavelmente sempre parcial. Assim, as propriedades elétricas do dielétrico 
no volume intereletrodos podem ser diferentes de seus valores nominais e podem 
até variar com o tempo. A distância intereletrodo, muitas vezes também referida 
como gap de centelha, é o resultado final dos algoritmos de controle da máquina 
específica utilizada. O controle de tal distância parece ser logicamente central para 
este processo. Além disso, nem toda a corrente entre o dielétrico é do tipo ideal 
descrito acima: a fenda pode ser curto-circuitada pelos detritos. 
O sistema de controle do eletrodo pode não reagir com rapidez suficiente 
para evitar que os dois eletrodos (ferramenta e peça de trabalho) entrem em 
contato, com um consequente curto-circuito. Isso é indesejado porque um 
curto-circuito contribui para a remoção de material de maneira diferente do caso 
ideal. A ação de descarga pode ser inadequada para restaurar as propriedades 
isolantes do dielétrico de modo que a corrente sempre aconteça no ponto do 
volume intereletrodo (isto é chamado de arco), com uma consequente mudança 
indesejada de forma (dano) do ferramenta-eletrodo e da peça de trabalho. Em 
última análise, uma descrição desse processo de uma maneira adequada para o 
propósito específico em questão é o que torna a área de usinagem por descarga 
elétrica um campo tão rico para investigações e pesquisas adicionais. 
Para obter uma geometria específica, a ferramenta de usinagem por descarga 
elétrica é guiada ao longo do caminho desejado, muito próximo do trabalho. 
Idealmente, ele não deve tocar a peça de trabalho, embora, na realidade, isso 
possa acontecer devido ao desempenho do controle de movimento específico 
em uso. Dessa forma, um grande número de descargas atuais (coloquialmente 
também chamadas de faíscas) acontece, cada uma contribuindo para a remoção 
de material tanto da ferramenta quanto da peça de trabalho, onde pequenas 
crateras são formadas. O tamanho das crateras é uma função dos parâmetros 
tecnológicos definidos para o trabalho específico em questão. Eles podem ter 
dimensões típicas que vão desde a nanoescala (em operações de micro-usinagem 
por descarga elétrica) até algumas centenas de micrômetros em condições de 
desbaste.
119
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
A presença dessas pequenas crateras na ferramenta resulta na erosão gradual do 
eletrodo. Esta erosão do eletrodo de ferramenta é também referida como desgaste. 
Estratégias são necessárias para neutralizar o efeito prejudicial do desgaste na 
geometria da peça de trabalho. Uma possibilidade é substituir continuamente o 
eletrodo da ferramenta durante uma operação de usinagem. Isto é o que acontece 
se um fio continuamente substituído for usado como eletrodo. Neste caso, o 
correspondente processo de usinagem por descarga elétrica é também chamado 
usinagem por descarga elétrica de fio. O eletrodo de ferramenta também pode 
ser usado de tal forma que apenas uma pequena parte dele esteja realmente 
envolvida no processo de usinagem e essa parte seja modificada regularmente. 
Este é, por exemplo, o caso quando se usa um disco rotativo como um eletrodo 
de ferramenta. O processo correspondente é também chamado de moagem de 
usinagem por descarga elétrica. 
Uma estratégia adicional consiste em usar um conjunto de eletrodos com 
diferentes tamanhos e formas durante a mesma operação de usinagem por 
descarga elétrica. Isto é frequentemente referido como estratégia de múltiplos 
eletrodos, e é mais comum quando o eletrodo de ferramenta replica em negativo 
a forma desejada e avança em direção ao branco ao longo de uma única direção, 
geralmente a direção vertical (isto é, o eixo z). Isso se assemelha ao coletor 
da ferramenta no líquido dielétrico no qual a peça de trabalho está imersa, de 
modo que, não surpreendentemente, ela é, em geral, chamada de usinagem por 
descarga elétrica de penetração de fundição (também chamado de usinagem 
por descarga elétrica convencional e usinagem por descarga elétrica ram). As 
máquinas correspondentes são frequentemente chamadas de sinker usinagem 
por descarga elétrica. 
Definição dos parâmetros tecnológicos
Dificuldades foram encontradas na definição dos parâmetros tecnológicos que 
impulsionam o processo.
Duas grandes categorias de geradores, também conhecidas como fontes de 
alimentação, estão em uso em máquinas de usinagem por descarga elétrica 
comercialmente disponíveis: o grupo baseado em circuitos RC e o grupo baseado 
em pulsos controlados por transistor.
Na primeira categoria, os principais parâmetros para escolher no momento da 
preparação são a resistência do resistor e a capacitância do capacitor. Em uma 
condição ideal, essas grandezas afetariam a corrente máxima fornecida em uma 
120
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
descarga que se espera estar associada à carga acumulada nos capacitores em 
um determinado momento. Pouco controle, no entanto, é esperado ao longo 
do tempo de duração da descarga, que pode depender das condições reais de 
centelhador no momento da descarga. O gerador de circuito RC pode permitir 
ao usuário obter durações de curto tempo das descargas mais facilmente que o 
gerador controlado por pulso, embora essa vantagem esteja diminuindo com o 
desenvolvimento de novos componentes eletrônicos. Além disso, a tensão de 
circuito aberto (isto é, a tensão entre os eletrodos quando o dielétrico ainda 
não está quebrado) pode ser identificada como tensão de estado estacionário do 
circuito RC.
Em geradores baseados em controle de transistor, o usuário geralmente é capaz 
de fornecer um trem de pulsos de tensão para os eletrodos. Cada pulso pode 
ser controlado em forma, por exemplo, quase retangular. O tempo entre dois 
pulsos consecutivos e a duração de cada pulso pode ser ajustado. A amplitude 
de cada pulso constitui a tensão de circuito aberto. Assim, a duração máxima de 
descarga é igual à duração de um pulso de tensão no trem. Espera-se que dois 
pulsos de corrente não ocorram por uma duração igual ou maior que o intervalo 
de tempo entre dois pulsos consecutivos de tensão.
A corrente máxima durante uma descarga que o gerador fornece também pode 
ser controlada. Como outros tipos de geradores também podem ser usados por 
diferentes fabricantes de máquinas, os parâmetros que podem realmente ser 
definidos em uma determinada máquina dependerão do fabricante do gerador. 
Os detalhes dos geradores e sistemas de controle em suas máquinas nem sempre 
estão facilmente disponíveis para seus usuários. Esta é uma barreira para 
descrever inequivocamente os parâmetros tecnológicos do processo usinagem 
por descarga elétrica. Além disso, os parâmetros que afetam os fenômenos 
que ocorrem entre a ferramenta e o eletrodo também estão relacionados ao 
controlador do movimento dos eletrodos.
Mecanismo de remoção de material
A primeira tentativa séria de fornecer uma explicação física da remoção do 
material durante a usinagem de descarga elétrica talvez seja a de. Van Dijck , 1973 
apresentou um modelo térmico em conjunto com uma simulação computacional 
para explicar os fenômenos entre os eletrodos durante a usinagem da descarga 
elétrica. No entanto, como o próprio Van Dijck admitiu em seu estudo, o número 
de suposições feitas para superar a falta de dados experimentais na época era 
bastante significativo.
121
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Modelos adicionais do que ocorre durante a usinagem de descarga elétrica em 
termos de transferência de calor foram desenvolvidos no final dos anos 80 e 
início dos anos noventa. Resultou em três trabalhos acadêmicos: o primeiro 
apresentando um modelo térmico de remoção de material no cátodo, o segundo 
apresentando um modelo térmicopara a erosão ocorrendo no ânodo e o terceiro 
introduzindo um modelo descrevendo o canal de plasma formado durante a 
passagem da corrente de descarga através do líquido dielétrico. 
Esses modelos dão o suporte mais autoritário para a alegação de que a usinagem 
por descarga elétrica é um processo térmico, removendo o material dos dois 
eletrodos por causa da fusão ou vaporização, juntamente com a dinâmica de 
pressão estabelecida no diferencial por causa do colapso do canal de plasma. No 
entanto, para pequenas energias de descarga, os modelos são inadequados para 
explicar os dados experimentais. Todos esses modelos dependem de uma série 
de suposições de áreas de pesquisa tão díspares quanto explosões submarinas, 
descargas de gases e falhas de transformadores, portanto, não é surpreendente 
que modelos alternativos tenham sido propostos mais recentemente.
Aplicações
Produção de protótipos
O processo usinagem por descarga elétrica é mais amplamente utilizado pelas 
indústrias de fabricação de moldes, ferramentas e matrizes, mas está se tornando 
um método comum de fabricar protótipos e peças de produção, especialmente nas 
indústrias aeroespacial, automobilística e eletrônica, nas quais as quantidades 
de produção são relativamente baixas. Um eletrodo de grafite, cobre, tungstênio 
ou cobre puro é usinado na forma desejada (negativa) e alimentado na peça de 
trabalho na extremidade de um aríete vertical.
Perfuração de furos pequenos
A perfuração de furos pequenos em usinagem por descarga elétrica é usada em 
uma série de aplicações.
 » Uma pá de turbina com resfriamento interno aplicada na turbina de 
alta pressão.
 » Pequenas máquinas de perfuração de usinagem por descarga elétrica.
122
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Em máquinas de usinagem por descarga elétrica de corte de arame, o furo 
pequeno de perfuração usinagem por descarga elétrica é usado para fazer um 
furo passante em uma peça de trabalho através da qual pode forçar o fio para 
a operação usinagem por descarga elétrica de corte de arame. Um cabeçote 
usinagem por descarga elétrica separado especificamente para perfuração de 
furos pequenos é montado em uma máquina de corte de arame e permite que 
chapas endurecidas grandes tenham peças acabadas erodidas a partir delas, 
conforme necessário e sem pré-furação.
O furo pequeno usinagem por descarga elétrica é usado para perfurar fileiras 
de furos nas bordas dianteira e traseira das pás da turbina usadas em motores 
a jato. O fluxo de gás através desses pequenos furos permite que os motores 
usem temperaturas mais altas do que seria possível. As ligas de cristal simples, 
muito duras e de alta temperatura utilizadas nessas lâminas, tornam a usinagem 
convencional desses orifícios com alta relação de aspecto extremamente difícil, 
se não impossível.
O furo pequeno usinagem por descarga elétrica também é usado para criar 
orifícios microscópicos para componentes do sistema de combustível, fiandeiras 
para fibras sintéticas, como rayon, e outras aplicações.
Existem também máquinas de usinagem por descarga elétrica de perfuração 
de furos pequenos independentes com um eixo x – y, também conhecido 
como superfurador ou picador de furos, que pode usinar cegos ou através de 
furos. A usinagem por descarga elétrica faz furos com um eletrodo de tubo 
longo de latão ou cobre que gira em um mandril com um fluxo constante de 
água destilada ou desionizada que flui através do eletrodo como um agente de 
lavagem e dielétrico. Os tubos de eletrodos operam como o fio nas máquinas 
usinagem por descarga elétrica de corte de fio, possuindo uma folga de 
centelha e taxa de desgaste. Algumas usinagens por descarga elétrica de 
perfuração de furos pequenos são capazes de perfurar 100 mm de aço macio 
ou endurecido em menos de 10 segundos, com uma média de 50% a 80% de 
taxa de desgaste. Furos de 0,3 mm a 6,1 mm podem ser alcançados nesta 
operação de perfuração. Os eletrodos de latão são mais fáceis de usinar, mas 
não são recomendados para operações de corte de fios devido a partículas de 
latão corroídas, que causam quebra de fios de “latão em latão”, portanto, o 
cobre é recomendado.
123
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Usinagem de desintegração de metal
Vários fabricantes produzem máquinas de usinagem por descarga elétrica 
com o propósito específico de remover ferramentas quebradas (brocas, 
machos, pernos e pinos) das peças de trabalho. Nesta aplicação, o processo 
é denominado “usinagem de desintegração de metal”. O processo de 
desintegração de metal remove apenas o centro da torneira, parafuso ou pino 
deixando o furo intacto e permitindo que uma peça seja recuperada.
Fabricação de circuito fechado
A fabricação de circuito fechado pode melhorar a precisão e reduzir os custos da 
ferramenta.
Vantagens e desvantagens
Vantagens da usinagem por descarga elétrica incluem:
 » Usinagem de formas complexas que de outra forma seriam difíceis de 
produzir com ferramentas de corte convencionais;
 » Usinagem de material extremamente duro para tolerâncias muito 
próximas;
 » Usinagem de peças de trabalho muito pequenas em que as ferramentas 
de corte convencionais podem danificar a peça da pressão excessiva da 
ferramenta de corte;
 » Não há contato direto entre a ferramenta e a peça de trabalho. Portanto, 
seções delicadas e materiais fracos podem ser usinados sem distorção 
perceptível;
 » Um bom acabamento superficial pode ser obtido; 
 » Uma superfície muito boa pode ser obtida por caminhos de acabamento 
redundantes;
 » Furos muito finos podem ser alcançados;
 » Furos cônicos podem ser produzidos;
 » Contornos internos do tubo ou recipiente e cantos internos até R .001 “.
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UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Desvantagens incluem:
 » Dificuldade em encontrar maquinistas especializados;
 » A taxa lenta de remoção de material;
 » Risco potencial de incêndio associado ao uso de dielétricos à base de óleo 
combustível;
 » O tempo e o custo adicionais usados para criar eletrodos para o usinagem 
por descarga elétrica ram/sinker;
 » A reprodução de cantos afiados na peça de trabalho é difícil devido ao 
desgaste do eletrodo;
 » O consumo de energia específico é muito alto;
 » O consumo de energia é alto;
 » Overcut é formado;
 » Desgaste excessivo da ferramenta ocorre durante a usinagem;
 » Materiais eletricamente não condutores podem ser usinados somente 
com a configuração específica do processo. 
Usinagem ultrassônica (USM)
A usinagem ultrasônica, ou estritamente falando, “Usinagem por vibração 
ultrasônica”, é um processo de fabricação de subtração que remove material da 
superfície de uma peça através de vibrações de alta frequência e baixa amplitude 
de uma ferramenta contra a superfície do material na presença de partículas 
abrasivas finas. A ferramenta viaja vertical ou ortogonalmente à superfície 
da peça em amplitudes de 0,05 mm a 0,125 mm. Os grãos abrasivos finos são 
misturados com água para formar uma pasta que é distribuída pela peça e pela 
ponta da ferramenta. Tamanhos de grãos típicos do material abrasivo variam 
de 100 a 1000, em que grãos menores (maior número de grãos) produzem 
acabamentos de superfície mais suaves. 
Usinagem por vibração ultrassônica é normalmente usada em materiais 
frágeis, bem como em materiais com alta dureza devido à mecânica de 
microfissuramento.
125
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Processo 
Um moinho de vibração ultrassônica consiste em dois componentes principais, 
um transdutor eletroacústico e um sonotrodo, conectados a uma unidade de 
controle eletrônico com um cabo. Um oscilador eletrônico na unidade de controle 
produz uma corrente alternada que oscila em alta frequência, geralmente entre 
18 Hz e 40 kHz na faixa ultrassônica. O transdutor converte a corrente oscilante 
em uma vibração mecânica. Dois tipos de transdutores foram usados na usinagem 
ultrassônica; piezoelétrico ou magnetostritivo:
 » Transdutor piezoelétrico: consisteem um pedaço de cerâmica 
piezoelétrica, como o titanato de bário, com dois eletrodos metálicos em 
sua superfície. A tensão alternada da unidade de controle aplicada aos 
eletrodos faz com que o elemento piezoelétrico se curve para frente e para 
trás levemente, fazendo com que ele vibre.
 » Transdutor magnetoestritivo: consiste em um cilindro de 
material ferromagnético, como o aço, dentro de uma bobina de fio. 
A magnetostricção é um efeito que faz com que um material mude de 
forma ligeiramente quando um campo magnético através dele muda. A 
corrente alternada da unidade de controle, aplicada à bobina, cria um 
campo magnético alternado no cilindro magnetostritivo que faz com que 
ele mude de forma ligeiramente com cada oscilação, fazendo com que ele 
vibre.
O transdutor vibra o sonotrodo em baixas amplitudes e altas frequências. O 
sonotrodo é geralmente feito de aço de baixo carbono. Um fluxo constante de lama 
abrasiva flui entre o sonotrodo e a peça de trabalho. Esse fluxo de polpa permite que 
os detritos fluam para fora da área de corte de trabalho. A pasta geralmente consiste 
em partículas abrasivas de carboneto de boro, óxido de alumínio ou carboneto de 
silício em uma suspensão de água (20% a 60% em volume). O sonotrodo retira 
o material da peça de trabalho por abrasão onde ele entra em contato, de modo 
que o resultado da usinagem é cortar um perfeito negativo do perfil do sonotrodo 
na peça de trabalho. A usinagem por vibração ultrassônica permite que formas 
extremamente complexas e não uniformes sejam cortadas na peça de trabalho com 
precisão extremamente alta. 
O tempo de usinagem depende da resistência, da dureza, da porosidade e da 
tenacidade da peça; o material da pasta e o tamanho das partículas; e a amplitude 
da vibração do sonotrodo. O acabamento da superfície dos materiais após a 
usinagem depende muito da dureza e da resistência, com materiais mais macios 
126
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
e mais fracos exibindo acabamentos de superfície mais suaves. A inclusão de 
microtrincas e microcavidades na superfície dos materiais depende muito da 
orientação cristalográfica dos grãos da peça de trabalho e da tenacidade à fratura 
dos materiais. 
Tipos 
Usinagem de vibração ultrassônica rotativa 
Na usinagem de vibração ultrassônica rotativa (RUM), a ferramenta verticalmente 
oscilante é capaz de girar em torno da linha central vertical da ferramenta. Em vez 
de usar uma pasta abrasiva para remover o material, a superfície da ferramenta é 
impregnada com diamantes que trituram a superfície da peça. As máquinas rotativas 
de ultrassons são especializadas na maquinagem de cerâmicas e ligas avançadas, 
tais como o vidro, o quartzo, as cerâmicas estruturais, as ligas Ti, a alumina e o 
carboneto de silício. Máquinas ultrassônicas rotativas são usadas para produzir 
furos profundos com alto nível de precisão.
A usinagem por vibração ultrassônica rotativa é um processo de fabricação 
relativamente novo que ainda está sendo extensivamente pesquisado. Atualmente, 
os pesquisadores estão tentando adaptar esse processo ao nível micro e permitir 
que a máquina opere de forma semelhante a uma fresadora.
Usinagem de vibração ultrassônica auxiliada por produtos 
químicos 
Na usinagem ultrassônica assistida por produtos químicos (CUSM), um fluído 
abrasivo quimicamente reativo é usado para garantir uma maior usinagem 
de materiais cerâmicos e de vidro. Usando uma solução ácida, como o ácido 
fluorídrico, as características de usinagem, como a taxa de remoção de material 
e a qualidade da superfície, podem ser melhoradas em comparação com a 
usinagem ultrassônica tradicional. Embora o tempo gasto na usinagem e a 
rugosidade superficial diminuam com o CUSM, o diâmetro do perfil de entrada é 
ligeiramente maior que o normal devido à reatividade química adicional da nova 
escolha de polpa. A fim de limitar a extensão deste alargamento, o teor de acidez 
do chorume deve ser cuidadosamente selecionado para garantir a segurança do 
usuário e um produto de qualidade. 
127
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Aplicações 
Como a usinagem de vibração ultrassônica não utiliza métodos subtrativos que 
podem alterar as propriedades físicas de uma peça, como processos térmicos, 
químicos ou elétricos, ela possui muitas aplicações úteis para materiais mais 
frágeis e sensíveis do que os metais de usinagem tradicionais. Materiais usinados 
usualmente usando métodos ultrassônicos incluem cerâmicas, carbonetos, vidro, 
pedras preciosas e aços endurecidos. Esses materiais são usados em aplicações 
ópticas e elétricas, onde métodos de usinagem mais precisos são necessários para 
garantir precisão dimensional e desempenho de qualidade de materiais duros 
e quebradiços. A usinagem ultrassônica é precisa o suficiente para ser usada na 
criação de componentes do sistema microeletromecânico, como wafers de vidro 
microestruturados. 
Além dos componentes de pequena escala, a usinagem por vibração ultrassônica 
é usada para componentes estruturais devido à precisão e qualidade de superfície 
exigidas pelo método. O processo pode criar formatos com segurança e eficácia a partir 
de materiais monocristalinos de alta qualidade, que muitas vezes são necessários, 
mas difíceis de gerar durante o crescimento normal de cristais. À medida que a 
cerâmica avançada se torna uma parte maior da engenharia estrutural, a usinagem 
ultrassônica continuará a fornecer métodos precisos e eficazes para garantir as 
dimensões físicas adequadas, mantendo as propriedades cristalográficas. 
Vantagens
A usinagem por vibração ultrassônica é um processo de fabricação não tradicional 
exclusivo, pois pode produzir peças com alta precisão, feitas de materiais duros 
e quebradiços, que geralmente são difíceis de usinar. Além disso, a usinagem 
ultrassônica é capaz de fabricar materiais frágeis, como vidro e metais não condutivos, 
que não podem ser usinados por métodos alternativos, como usinagem de descarga 
elétrica e usinagem eletroquímica. A usinagem ultrassônica é capaz de produzir 
peças de alta tolerância, porque não há distorção do material trabalhado. A ausência 
de distorção não é devida à geração de calor do sonotrodo contra a peça de trabalho e 
é benéfica porque as propriedades físicas da peça permanecerão uniformes durante 
todo o tempo. Além disso, nenhuma rebarba é criada no processo, portanto, menos 
operações são necessárias para produzir uma peça acabada. 
Desvantagens
Como a usinagem por vibração ultrassônica é acionada por mecanismos de 
microchip ou erosão, a taxa de remoção de material dos metais pode ser lenta 
128
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
e a ponta do sonotrodo pode se desgastar rapidamente devido ao impacto 
constante das partículas abrasivas na ferramenta. Além disso, a perfuração de 
furos profundos em peças pode ser difícil, pois a polpa abrasiva não atingirá 
efetivamente o fundo do furo. Observe que a usinagem ultrassônica rotativa é 
eficiente na perfuração de furos profundos em cerâmica, devido à ausência de um 
fluido de corte em suspensão e à ferramenta de corte ser revestida em abrasivos 
diamantados mais duros. Além disso, a usinagem por vibração ultrassônica só 
pode ser usada em materiais com um valor de dureza de pelo menos 45 HRC. 
129
CAPÍTULO 3
Usinagem não convencional: química, 
eletroquímica, feixe de elétrons, laser e 
plasma
Usinagem química
Usinagem química é a remoção limpa de metal das áreas pré-descritas, sem 
alterar a integridade ou propriedades do metal, por meio de um processo 
fotoquímico. Este processo é usado principalmente na criação de pequenas 
peças finas de metal de design complexo, sem queimaduras ou tensões nas 
peças.
É amplamente utilizada na indústria aeronáutica. É a preparação de geometria 
complicada na peça de trabalho usando o processo usinagem química.
Princípio de funcionamento 
 O principal princípio de trabalho da usinagem química é o ataque químico. A parte 
da peça de trabalho cujomaterial deve ser removido é trazida para o contato da 
química chamada enchant. O metal é removido pelo ataque químico do encanto. O 
método de fazer contato de metal com o encanto é o mascaramento. A porção da 
peça de trabalho onde nenhum material deve ser removido é esmagada antes do 
ataque químico. 
Detalhes do processo de usinagem química 
As etapas a seguir são normalmente seguidas no processo de usinagem química: 
Limpeza 
A primeira etapa do processo é uma limpeza da peça de trabalho, isso é 
necessário para garantir que o material seja removido uniformemente das 
superfícies a serem processadas. Esta é a ação de selecionar o material a ser 
removido e outro que não deve ser removido. O material que não deve ser 
removido é aplicado com uma camada protetora. Isto é feito de materiais 
como neoprene, polivinilcloreto, polietileno ou qualquer outro polímero.
130
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
A porção da peça de trabalho sem aplicação de maskent é passa pelo processo 
de gravação. 
Gravura 
Nesta etapa, o material é finalmente removido. A peça de trabalho é imersa 
no encanto onde o material da peça de trabalho sem revestimento protetor é 
removido pela ação química do encanto. O encantador é selecionado dependendo 
do material da peça e da taxa de remoção do material e acabamento de superfície 
necessário. Os encantadores comuns são H2SO4, FeCL3, HNO3. 
Desarquivamento
Depois que o processo é concluído, o desarquivamento é feito. Desarquivamento é 
um ato de remoção após a usinagem. Aplicação da usinagem química.
Eletroquímica 
Usinagem eletroquímica é um método de remoção de metal por um processo 
eletroquímico. É normalmente usada para produção em massa e para trabalhar 
materiais extremamente duros ou difíceis de usinar por meio de métodos 
convencionais. Seu uso é limitado a materiais eletricamente condutivos. A usinagem 
eletroquímica pode cortar ângulos pequenos ou de formato estranho, contornos 
ou cavidades intrincadas em metais duros e exóticos, como aluminetos de titânio, 
Inconel, Waspaloy e ligas de alto níquel, cobalto e rênio. As geometrias externas e 
internas podem ser usinadas.
A usinagem eletroquímica é frequentemente caracterizada como “eletrodeposição 
reversa”, na medida em que remove o material em vez de adicioná-lo. É similar 
em conceito à usinagem por descarga elétrica em que uma alta corrente é passada 
entre um eletrodo e a peça, através de um processo de remoção de material 
eletrolítico com um eletrodo carregado negativamente (cátodo), um fluido 
condutor (eletrólito) e uma peça condutora (ânodo). No entanto, na Usinagem 
eletroquímica não há desgaste da ferramenta. A ferramenta de corte usinagem 
eletroquímica é guiada ao longo do caminho desejado perto do trabalho, mas sem 
tocar na peça. Ao contrário da usinagem por descarga elétrica, no entanto, não 
são criadas faíscas. São possíveis altas taxas de remoção de metal com a usinagem 
eletroquímica, sem que tensões térmicas ou mecânicas sejam transferidas para a 
peça, e os acabamentos da superfície do espelho podem ser alcançados.
131
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
No processo usinagem eletroquímica, um cátodo (ferramenta) é avançado em 
um ânodo (peça de trabalho). O eletrólito pressurizado é injetado em uma 
temperatura definida para a área que está sendo cortada. A taxa de alimentação 
é a mesma que a taxa de “liquefação” do material. A folga entre a ferramenta 
e a peça de trabalho varia de 80 a 800 micrômetros. À medida que os elétrons 
atravessam a folga, o material da peça de trabalho é dissolvido, pois a ferramenta 
imprime a forma desejada na peça de trabalho. O fluido eletrolítico transporta o 
hidróxido de metal formado no processo. 
Já em 1929, um processo usinagem eletroquímica experimental foi desenvolvido 
por W. Gussef, emborasomente em 1959 antes de um processo comercial ser 
estabelecido pela Anocut Engineering Company. B.R. e J.I. Lazarenko também é 
creditado com a proposta do uso de eletrólise para remoção de metal.
Muita pesquisa foi feita nas décadas de 1960 e 1970, particularmente na 
indústria de turbinas a gás. A ascensão da usinagem por descarga elétrica no 
mesmo período desacelerou a pesquisa da usinagem eletroquímica no oeste.
Os problemas originais de baixa precisão dimensional e desperdício 
ambientalmente poluente foram amplamente superados, embora o processo 
continue sendo uma técnica de nicho.
O processo usinagem eletroquímica é mais amplamente utilizado para 
produzir formas complicadas, como lâminas de turbina com bom acabamento 
superficial em materiais difíceis de usinar. É também ampla e efetivamente 
usado como um processo de rebarbação.
Na rebarbação, a usinagem eletroquímica remove projeções metálicas do 
processo de usinagem e, assim, embota as bordas afiadas. Este processo é 
rápido e muitas vezes mais conveniente do que os métodos convencionais de 
rebarbação manual ou processos de usinagem não tradicionais. 
O processo de usinagem eletroquímica pode ser mais econômico se um fio 
condutor for usado como ferramenta, pois ajuda a evitar o perfil da ferramenta. 
A utilização da ferramenta de arame permite cortar formas complexas sem 
necessidade de grande quantidade de fontes de alimentação. A utilização da 
ferramenta de fio na usinagem eletroquímica é conhecida como usinagem 
eletroquímica por fio.
132
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Figura 51. Processo de Usinagem eletroquímica.
Bomba Ânodo Cátodo Corrente elétrica 
Eletrólito Elétrons Hidróxido de metal 
Peça de trabalho 
Ferramenta 
Fonte: Mechanicalbooster (2017).
Vantagens
 » Componentes de curvatura complexos e côncavos podem ser facilmente 
produzidos usando ferramentas convexas e côncavas;
 » O desgaste da ferramenta é zero, a mesma ferramenta pode ser usada 
para produzir um número infinito de componentes;
 » Nenhum contato direto entre a ferramenta e o material de trabalho para 
que não haja forças e tensões residuais;
 » O acabamento superficial produzido é excelente;
 » Menos calor é gerado.
Desvantagens
 » O eletrólito salino (ou ácido) apresenta o risco de corrosão para a 
ferramenta, a peça de trabalho e o equipamento;
 » Somente materiais eletricamente condutivos podem ser usinados;
 » Alto consumo específico de energia;
 » Não pode ser usado para material macio.
133
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Correntes envolvidas
A corrente necessária é proporcional à taxa desejada de remoção de material, e 
a taxa de remoção em mm/minuto é proporcional à amperagem por milímetro 
quadrado.
Correntes típicas variam de 0,1 amp/mm2 a 5 amp/mm2. Assim, para um 
pequeno corte de imersão de uma ferramenta de 1 por 1 mm com um corte 
lento, seriam necessários apenas 0,1 amperes.
No entanto, para uma maior taxa de avanço em uma área maior, mais corrente 
seria usada. Assim como qualquer processo de usinagem, a remoção de mais 
material mais rapidamente consome mais energia.
Assim, se fosse desejada uma densidade de corrente de 4 amp/mm2 em 
uma área de 100 x 100 mm, seriam necessários 40.000 ampères (e muito 
refrigerante/eletrólito).
Instalação e equipamentos
As máquinas de usinagem eletroquímica são fornecidas nos tipos vertical e 
horizontal. Dependendo dos requisitos de trabalho, essas máquinas também são 
construídas em diversos tamanhos. A máquina vertical consiste em uma base, 
coluna, mesa e cabeçote do fuso. A cabeça do fuso tem um servo-mecanismo 
que avança automaticamente a ferramenta e controla a folga entre o cátodo 
(ferramenta) e a peça de trabalho. Máquinas CNC de até seis eixos estão 
disponíveis. 
O cobre é frequentemente usado como material do eletrodo. Latão, grafite e 
cobre-tungstênio também são usados com frequência porque são facilmente 
usinados, são materiais condutores e não irão corroer. 
Aplicações
Algumas das aplicações básicas do ECM incluem:
 » Operações de afundamento;
 » Lâminas de turbina de motor a jato de perfuração;
 » Perfuração múltipla;
134
UNIDADE IV│ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
 » Lâminas de turbina a vapor de usinagem dentro de limites próximos;
 » Semelhanças entre EDM e ECM.
A ferramenta e a peça de trabalho são separadas por um espaço muito pequeno, isto 
é, nenhum contato entre elas é feito. Para que se realize esse tipo de processo:
 » A ferramenta e o material devem ser condutores de eletricidade;
 » Precisa de alto investimento de capital;
 » Sistemas consomem muita energia;
 » Um fluido é usado como um meio entre a ferramenta e a peça de trabalho;
 » A ferramenta é alimentada continuamente na direção da peça de 
trabalho para manter uma folga constante entre elas.
Feixe de elétrons 
A usinagem por feixe de elétrons (UFE) é um processo em que elétrons de alta 
velocidade concentrados em um feixe estreito são direcionados para a peça de 
trabalho, criando calor e vaporizando o material. O UFE pode ser usado para corte 
ou perfuração muito precisos de uma ampla variedade de metais. O acabamento de 
superfície é melhor e a largura de corte é mais estreita do que a de outros processos 
de corte térmico.
Processo 
O feixe UFE é operado no modo de pulso. Isso é conseguido através da 
polarização apropriada da grade polarizada localizada logo após o cátodo. 
Os pulsos de comutação são atribuídos à grade de polarização para atingir 
uma duração de pulso tão baixa quanto 50 μs até 15 ms. A corrente do feixe 
está diretamente relacionada ao número de elétrons emitidos pelo cátodo 
ou disponíveis no feixe. A corrente do feixe mais uma vez pode ser tão baixa 
quanto 200 µm a 1 ampère. Aumentar a corrente do feixe aumenta diretamente 
a energia por pulso. Da mesma forma, o aumento na duração do pulso também 
aumenta a energia por pulso. Pulsos de alta energia (acima de 100 J/pulso) 
podem usinar furos maiores em chapas mais grossas. A densidade de energia é 
governada pela energia por duração de pulso e tamanho do ponto. O tamanho 
do ponto, por outro lado, é controlado pelo grau de foco alcançado pelas 
135
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
lentes eletromagnéticas. Se uma densidade de energia mais alta for combinada 
com um tamanho de ponto menor, a remoção de material seria mais rápida, 
embora o tamanho do furo fosse menor. O plano de focagem estaria sobre ou 
logo abaixo da superfície da peça de trabalho. O feixe de elétrons é gerado 
pela diferença de potencial entre o cátodo carregado negativamente e o ânodo 
carregado positivamente.
Equipamento 
O equipamento UFE em construção é semelhante às máquinas de solda por feixe 
de elétrons. As máquinas UFE geralmente utilizam tensões na faixa de 150 a 200 
kV para acelerar os elétrons até cerca de 200.000 km/s. As lentes magnéticas 
são usadas para focar o feixe de elétrons na superfície da peça. Por meio do 
sistema de deflexão eletromagnética, o feixe é posicionado conforme necessário, 
geralmente por meio de um computador.
Os aspiradores devem ser usados para reduzir a contaminação e minimizar 
colisões de elétrons com as moléculas de ar. Como o trabalho deve ser feito no 
vácuo, o UFE é mais adequado para peças pequenas. A interação do feixe de 
elétrons com a peça de trabalho produz radiografias perigosas e somente pessoal 
altamente treinado deve usar equipamentos de UF.
Laser 
O corte a laser é uma tecnologia que usa um laser para cortar materiais, 
normalmente usada para aplicações industriais, mas também está começando 
a ser usada por escolas, pequenas empresas. O corte a laser funciona 
direcionando a saída de um laser de alta potência mais comumente através 
da ótica. A ótica laser e o CNC (controle numérico computadorizado) são 
usados para direcionar o material ou o raio laser gerado. Um laser comercial 
típico para cortar materiais envolveu um sistema de controle de movimento 
para seguir um CNC ou um código Gdo padrão a ser cortado no material. 
O raio laser é direcionado para o material que derrete, queima, evapora 
ou é soprado por um jato de gás, deixando uma borda com um acabamento 
superficial de alta qualidade. Os cortadores a laser industriais são usados 
para cortar materiais de chapas planas, bem como materiais estruturais e de 
tubulação.
136
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Processo
A geração do raio laser envolve a estimulação de um material de laser por 
descargas elétricas ou lâmpadas dentro de um recipiente fechado. À medida que 
o material é usinado, o feixe é refletido internamente por meio de um espelho 
parcial, até que ele consiga energia suficiente para escapar como um fluxo de luz 
coerente monocromática. Espelhos ou fibras ópticas são normalmente usados 
para direcionar a luz coerente para uma lente, que focaliza a luz na zona de 
trabalho. A parte mais estreita do feixe focalizado é geralmente menor que 0,32 
mm em diâmetro. Dependendo da espessura do material, são possíveis larguras 
de corte tão pequenas quanto 0,10 mm. Para poder começar a cortar de outro 
ponto que não a borda, é feita uma perfuração antes de cada corte. O piercing 
geralmente envolve um feixe de laser pulsado de alta potência que lentamente 
faz um buraco no material. Para o aço inoxidável de 13 mm de espessura, leva 
cerca de 5 a 15 segundos, por exemplo.
Os raios paralelos de luz coerente da fonte de laser geralmente ficam na faixa 
entre 1,5 a 2,0 mm. de diâmetro. Este feixe é normalmente focado e intensificado 
por uma lente ou um espelho para um ponto muito pequeno de cerca de 0,025 
mm para criar um feixe de laser muito intenso. Para obter o acabamento mais 
suave possível durante o corte de contorno, a direção da polarização do feixe 
deve ser girada à medida que circunda a periferia de uma peça contornada. Para 
o corte de chapas de metal, a distância focal é normalmente de 38 a 76 mm. 
As vantagens do corte a laser em relação a mecânico incluem maior facilidade de 
trabalho e menor contaminação da peça de trabalho (uma vez que não há aresta 
de corte que possa ser contaminada pelo material ou contaminar o material). A 
precisão pode ser melhor, uma vez que o raio laser não se desgasta durante o 
processo. Há também uma chance reduzida de entortar o material que está sendo 
cortado, já que os sistemas a laser têm uma pequena zona afetada pelo calor . 
Alguns materiais também são muito difíceis ou impossíveis de serem cortados 
por meios mais tradicionais.
O corte a laser para metais tem as vantagens sobre o corte a plasma por ser 
mais preciso e usar menos energia ao cortar chapas metálicas; no entanto, a 
maioria dos lasers industriais não consegue cortar a espessura maior de metal 
que o plasma corta. Novas máquinas a laser operando em alta potência estão se 
aproximando das máquinas de plasma em sua capacidade de cortar materiais 
espessos, mas o custo de capital dessas máquinas é muito maior que o de plasma 
máquinas de corte capazes de cortar materiais grossos, como chapas de aço.
137
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Tipos 
Existem três tipos principais de lasers usados para corte. O laser de CO2 é 
adequado para cortar, perfurar e gravar. Os lasers de neodímio (Nd) e de neodímio 
ítrio-alumínio-granada (Nd:YAG) são idênticos em estilo e diferem apenas na 
aplicação. Nd é usado para perfuração e onde alta energia, mas baixa repetição 
são necessárias. O laser Nd:YAG é usado onde é necessária alta potência e para 
perfuração e gravação. Ambos os lasers de CO2 e Nd/Nd:YAG podem ser usados 
para soldagem.
Os lasers de CO2 são comumente “bombeados” passando uma corrente através 
da mistura de gás (excitada por DC) ou usando energia de radiofrequência. 
O método de RF é mais recente e se tornou mais popular. Como os projetos 
de CC exigem eletrodos dentro da cavidade, eles podem encontrar erosão 
do eletrodo e plaqueamento do material do eletrodo em material de vidro e 
óptica. Como os ressonadores de RF possuem eletrodos externos, eles não 
são propensos a esses problemas. Os lasers de CO2 são usados para o corte 
industrial de muitos materiais, incluindo titânio, aço inoxidável, aço macio, 
alumínio, plástico, madeira, madeiratrabalhada, cera, tecidos e papel. Os 
lasers YAG são usados principalmente para cortar e gravar metais e cerâmicas.
Além da fonte de energia, o tipo de fluxo de gás também pode afetar o 
desempenho. Variantes comuns de lasers de CO2 incluem fluxo axial rápido, 
fluxo axial lento, fluxo transversal e laje. Em um ressonador de fluxo axial 
rápido, a mistura de dióxido de carbono, hélio e nitrogênio é circulada em 
alta velocidade por uma turbina ou sopradora. Lasers de fluxo transversal 
circulam a mistura de gás a uma velocidade menor, exigindo um soprador 
mais simples. Os ressonadores refrigerados por placa ou por difusão têm um 
campo de gás estático que não requer pressurização ou material de vidro, o 
que leva a economia em turbinas de substituição e material de vidro.
O gerador de laser e a óptica externa precisam de refrigeração. Dependendo do 
tamanho e configuração do sistema, o calor desperdiçado pode ser transferido por 
um refrigerante ou diretamente para o ar. A água é um refrigerante comumente 
usado, geralmente circulado por um resfriador ou sistema de transferência de 
calor.
Um laser microjet é guiado por jato de água, no qual um feixe de laser pulsado é 
acoplado a um jato de água de baixa pressão. Isto é usado para executar funções 
de corte a laser enquanto usa o jato de água para guiar o raio laser, muito 
parecido com uma fibra óptica, através da reflexão interna total. As vantagens 
138
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
disso são que a água também remove detritos e resfria o material. Vantagens 
adicionais sobre o corte a laser “seco” tradicional são altas velocidades de corte, 
corte paralelo e corte omnidirecional. 
Lasers de fibra são um tipo de laser de estado sólido que está crescendo 
rapidamente dentro da indústria de corte de metal. Ao contrário do CO2, a 
tecnologia de fibra utiliza um meio de ganho sólido, ao contrário de um gás ou 
líquido. O “laser de sementes” produz o feixe de laser e é amplificado dentro de 
uma fibra de vidro. Com um comprimento de onda de apenas 1.064 micrômetros, 
os lasers de fibra produzem um tamanho de ponto extremamente pequeno 
(até 100 vezes menor em comparação ao CO2), tornando-o ideal para o corte 
de material metálico refletivo. Esta é uma das principais vantagens do Fiber 
comparado ao CO2 . 
Métodos 
Existem muitos métodos diferentes no corte usando lasers, com tipos diferentes 
usados para cortar materiais diferentes. Alguns dos métodos são vaporização, 
fusão e sopro, fusão e queima do derretimento, trincas térmicas, gravação, corte 
a frio e corte a laser estabilizado.
Corte por vaporização 
Na vaporização, o feixe focalizado aquece a superfície do material até o ponto de 
ebulição e gera um buraco de fechadura. O buraco da fechadura leva a um súbito 
aumento da capacidade de absorção, aprofundando rapidamente o buraco. À 
medida que o buraco se aprofunda e o material ferve, o vapor gerado corrói as 
paredes fundidas, soprando o material e aumentando o orifício. Materiais não 
derretidos como madeira, carbono e termoplásticos são geralmente cortados por 
este método.
Derreter e soprar 
O corte por fusão e sopro ou fusão usa gás de alta pressão para soprar o material 
fundido da área de corte, diminuindo bastante a necessidade de energia. 
Primeiramente, o material é aquecido até o ponto de fusão, em seguida, um 
jato de gás sopra o material fundido para fora, evitando a necessidade de elevar 
ainda mais a temperatura do material. Materiais cortados com este processo são 
geralmente metais.
139
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Rachaduras térmicas 
Materiais frágeis são particularmente sensíveis a fratura térmica, uma 
característica explorada na quebra de tensão térmica. Um feixe é focado na 
superfície causando aquecimento localizado e expansão térmica. Isso resulta 
em uma rachadura que pode ser guiada movendo o feixe. A rachadura pode ser 
movida na ordem de m/s. Geralmente é usado no corte de vidro.
Corte reativo 
Também chamado de queima de gás a laser estabilizado e corte de chama. O corte 
reativo é como o corte da tocha de oxigênio, mas com um feixe de laser como 
fonte de ignição. Principalmente usado para cortar aço carbono em espessuras 
superiores a 1 mm. Este processo pode ser usado para cortar chapas de aço muito 
grossas com relativamente pouca energia laser.
Configurações da máquina 
Geralmente, há três configurações diferentes de máquinas de corte a laser 
industriais: material móvel, sistemas híbridos e ópticos voadores. Refere-se à 
maneira como o raio laser é movido sobre o material a ser cortado ou processado. 
Para todos estes, os eixos de movimento são tipicamente designados X e Y. Se a 
cabeça de corte puder ser controlada, ela é designada eixo Z.
Lasers de material em movimento têm uma cabeça de corte estacionária e movem 
o material sob ela. Esse método fornece uma distância constante do gerador de 
laser até a peça de trabalho e um único ponto a partir do qual é removido o 
efluente de corte. Requer menos ótica, mas precisa mover a peça de trabalho. 
Esta máquina de estilo tende a ter menos ótica de entrega de feixe, mas também 
tende a ser a mais lenta.
Os lasers híbridos fornecem uma tabela que se move em um eixo (geralmente 
o eixo X) e move a cabeça ao longo do eixo Y, mais curto. Isso resulta em um 
comprimento de trajetória de entrega do feixe mais constante do que uma 
máquina óptica voadora e pode permitir um sistema de distribuição de feixe 
mais simples. Isso pode resultar em perda de energia reduzida no sistema de 
entrega e mais capacidade por watt do que as máquinas ópticas voadoras.
Os lasers ópticos voadores apresentam uma mesa fixa e uma cabeça de 
corte (com raio laser) que se movem sobre a peça de trabalho em ambas as 
dimensões horizontais. Os cortadores ópticos voadores mantêm a peça de 
140
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
trabalho parada durante o processamento e muitas vezes não exigem fixação 
do material. A massa móvel é constante, portanto a dinâmica não é afetada 
pelo tamanho variável da peça de trabalho. As máquinas ópticas voadoras são 
o tipo mais rápido, o que é vantajoso ao cortar peças mais finas. 
As máquinas ópticas voadoras devem usar algum método para levar em 
consideração o comprimento variável do feixe de corte próximo ao campo 
(próximo ao ressonador) para o corte de campo distante (longe do ressonador). 
Métodos comuns para controlar isso incluem colimação, óptica adaptativa ou o 
uso de um eixo de comprimento de feixe constante.
Máquinas de cinco e seis eixos também permitem cortar peças de trabalho 
formadas. Além disso, existem vários métodos de orientar o feixe de laser para 
uma peça de trabalho moldada, mantendo uma distância de foco adequada e o 
impasse do bico etc.
Pulsando 
Lasers pulsados que fornecem uma explosão de energia de alta potência por um 
curto período são muito eficazes em alguns processos de corte, particularmente 
para perfurações, ou quando são necessários muitos pequenos orifícios ou 
velocidades de corte muito baixas, pois, se um raio laser constante fosse usado, 
o calor poderia chegar ao ponto de derreter toda a peça sendo cortada.
A maioria dos lasers industriais tem a capacidade de pulsar ou cortar CW 
(onda contínua) sob controle de programa NC (controle numérico).
Os lasers de pulso duplo usam uma série de pares de pulsos para melhorar a taxa 
de remoção de material e a qualidade do furo. Essencialmente, o primeiro pulso 
remove o material da superfície e o segundo evita que o material ejetado adira 
ao lado do furo ou corte. 
Plasma
O plasma também é chamado de quarto estado da matéria (os outros três são os 
estados sólido, líquido e gasoso, bem conhecidos). É gás ionizado consistindo 
principalmente de íons positivos e elétrons (partículas negativas). Carga 
elétrica, o plasma contém aproximadamente o mesmo número de partículas 
com cargas positivas e negativas, portanto parece ser eletricamente neutro. 
No entanto, devido à sua estrutura, conduz excelentemente eletricidade.141
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
O gás pode ser ionizado recebendo energia suficiente para que os elétrons de 
valência (em palavras simples – elétrons na camada externa) sejam capazes de 
se libertar dos átomos ou moléculas. Átomos com menos elétrons têm uma carga 
positiva e são chamados de cátions (com elétrons “extras” são chamados ânions). 
Quando a fonte de alimentação para, os cátions se combinam com os elétrons em 
volta ao gás. A forma de energia mais comumente utilizada é a energia térmica.
O princípio da função de uma tocha de plasma
A principal função da tocha de plasma é gerar uma corrente de plasma 
orientada que derreta o material na área de corte. Correntes elétricas diretas 
ou alternadas ou outro tipo de descarga são mais frequentemente usadas 
como fonte de energia para o aquecimento do gás. Os mais comuns são tochas 
usando DC porque, em comparação com tochas AC, elas produzem uma chama 
mais estável, são mais silenciosas, mais fáceis de operar, consomem menos 
eletricidade e material de eletrodo e estão sujeitas a um desgaste térmico um 
pouco menor.
Na tocha, há um bocal, do qual flui um fluxo de gás inerte ou ar. O bocal também 
serve como cátodo. O ânodo pode ser o material, se é condutor, ou também pode 
ser localizado na tocha. Um arco elétrico é criado entre os eletrodos, que aquece 
o fluxo de gás a uma temperatura muito alta e parte do gás é posteriormente 
convertido em plasma. A alta velocidade do fluxo de gás garante a remoção do 
material fundido da área de corte.
Tochas de plasma geralmente são refrigeradas a água. O design básico tem várias 
variantes. Além das tochas convencionais, também são usadas tochas duplas, 
nas quais o gás secundário de proteção auxiliar flui em torno da corrente de 
plasma e separa a área de corte da atmosfera, permitindo assim um corte mais 
limpo. O gás auxiliar pode ser substituído por água, que, além de proteger a área 
de corte, também pode resfriá-lo. Projetos especiais são usados para corte de 
alta precisão de materiais mais finos etc.
Processo de corte a plasma
O corte a plasma é o processo de corte mais rápido em aço carbono, alumínio ou aço 
inoxidável.
O corte por plasma pode ser combinado com o jato de água ou oxi-combustível na 
mesma peça.
142
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Corte a plasma pode ser usado para corte de precisão em material de bitola 
até 6” de espessura de aço inoxidável. A marca de corte a plasma foi inventada 
em1955, e nunca parou de desenvolver maneiras de tornar os cortadores de 
plasma melhores e mais fáceis. As mais recentes inovações na automação do 
processo de corte a plasma aumentam a produção com qualidade de corte mais 
consistente sempre, independentemente do nível de habilidade do operador.
Arco plasma
Características: Plasma é definido como “coleção de partículas carregadas contendo 
números iguais de íons positivos e elétrons e exibindo algumas propriedades de um 
gás, mas diferindo de um gás em ser um bom condutor de eletricidade ...”
Para o corte de arco, o plasma também pode ser definido como um fluxo de gás 
aquecido eletricamente. O fluxo de gás é aquecido a uma temperatura tão alta que 
se torna ionizado. O gás ionizado, por definição, pode trocar livremente elétrons 
entre os átomos. Este movimento de elétrons é o que permite que o gás carregue a 
amperagem de corte.
Uma tocha de plasma usa um bocal de liga de cobre para restringir a corrente 
de gás ionizado para concentrar a energia em uma pequena seção transversal. 
O princípio é o mesmo que usar uma lupa para concentrar a energia do sol para 
criar calor intenso.
O gás que flui através do bocal também serve como um meio para remover 
o metal fundido aquecido pelo gás ionizado. Aproximadamente 30% do gás 
é realmente ionizado (sob condições ótimas), enquanto os 70% restantes da 
corrente de gás são usados para remoção e resfriamento do material.
Gás
Agitar o gás ajuda a cortar de várias maneiras. Rodar aumenta o resfriamento. 
Os átomos de gás não ionizado são mais pesados /mais frios e são lançados para 
o exterior da corrente de gás em rotação. Essa barreira fria fornece proteção 
para o bico de cobre. À medida que a amperagem é aumentada, a quantidade 
de ionização aumenta (alterando a relação 30%/70%) e diminui o resfriamento, 
encurtando a vida útil do bico. Os bicos são projetados para operar dentro de 
uma faixa de corrente específica (amp).
O gás rotativo melhora a qualidade do corte.
143
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Se o gás de plasma não for girado, os resultados serão um bisel em ambos os lados 
do corte. Ao rodar o gás, o arco é distribuído uniformemente ao longo de um 
lado do corte. Se o redemoinho estiver na direção reversa (CW para CCW), o lado 
quadrado será alternado. À medida que o gás ionizado (arco de plasma) é girado, 
o arco elétrico se une uniformemente à borda principal do corte. Esses múltiplos 
pontos de fixação fornecem uma distribuição de energia mais uniforme através 
da peça de trabalho. Esta equalização de poder de cima para baixo resulta em um 
lado mais quadrado. O outro lado tem um bisel de 5 a 8 graus.
A introdução de um gás de proteção irá restringir ainda mais o resfriamento do 
bico. Este gás é injetado na corrente de plasma após o processo de ionização na 
ponta do bocal.
A injeção de água melhora a qualidade do corte e resfria o bico. Ao rodar a água 
na mesma direção que o gás, depois injetando-a no ponto em que o arco sai do 
bocal, o arco é ainda mais restrito. Quando a água fria entra em contato com o 
arco de alta temperatura, uma camada de vapor entre o arco e o orifício do bocal 
é formada. Os efeitos dessa barreira podem ser demonstrados aquecendo uma 
frigideira e despejando água sobre ela. Imediatamente pequenos grânulos de 
água irão dançar na superfície da panela em vez de vaporizar. Essas contas de 
água são protegidas pelas propriedades isolantes de vapor formadas quando a 
água entra em contato com a panela. A temperatura da água deve ficar abaixo 
de 70 graus F. para a injeção de água funcionar corretamente. Uma condição 
conhecida como filme em ebulição ocorre se a temperatura subir acima desse 
ponto. Um arco instável, ocasiona menor vida útil do bico e má qualidade de 
corte resultarão.
Iniciando um arco de plasma
Existem três componentes principais dentro do corpo da tocha.
 » Eletrodo;
 » Defletor de gás (defletor de redemoinho);
 » Bico.
Esses itens são chamados de consumíveis. Eles são consumidos ao longo do 
tempo durante o processo de plasma e devem ser substituídos. Peças da tocha 
ESAB PT-36 são mostradas acima. Outras tochas podem parecer diferentes, mas 
todas têm partes que funcionam como as três maiores listadas acima. Consulte 
o manual da sua tocha para a configuração exata da peça.
144
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
O eletrodo é conectado ao lado negativo de uma fonte de alimentação de plasma 
DC. O bocal está conectado ao lado positivo, mas é eletricamente isolado por 
meio de um relé normalmente aberto.
O seguinte ocorre quando uma entrada inicial é dada ao sistema de plasma:
 » O contator principal dentro da fonte de alimentação energiza a colocação 
de uma alta tensão negativa no eletrodo;
 » O gás começa a fluir para a tocha e é girado pelo defletor;
 » Os contatos normalmente abertos no circuito do bico fecham fornecendo 
um caminho para o lado positivo da fonte de alimentação;
 » Um gerador de alta frequência fornece um potencial de alta frequência 
e alta tensão entre o eletrodo e o bocal. Isso faz com que uma pequena 
faísca pule entre o bico e o eletrodo, ionizando um caminho através do 
gás;
 » Ao longo desse caminho ionizado, um arco DC maior começa a fluir entre 
o eletrodo e o bocal. Isso é chamado de arco piloto;
 » O arco piloto é soprado para fora do bocal pelo fluxo de gás e entra em 
contato com a peça de trabalho;
 » O arco principal é criado quando o arco piloto é transferido para o 
material de trabalho (se a tocha estiver perto o suficiente). O relédo bocal 
se abre removendo o bocal do circuito. Uma condição de arco transferido 
foi estabelecida;
 » O arco principal aumenta para cortar a corrente após a abertura do relé 
do bico.
Arco duplo
Um arco duplo é uma condição que permite que o bocal permaneça no circuito 
de plasma. Como descrito acima, o bocal deve estar somente no circuito durante 
a fase do arco piloto. Se deixado no circuito, o bocal receberá uma amperagem 
de corte que irá destruí-lo.
O arco duplo é causado por:
145
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
 » Furar em pé. A tocha deve ser posicionada perto o suficiente da peça 
de trabalho para permitir que o arco piloto entre em contato com a 
placa, para que o arco principal possa ser transferido. O respingo da 
perfuração é ejetado em um ângulo raso durante a perfuração inicial. 
Quando o arco penetra no material, o borrifo torna-se mais vertical. 
Esses detritos podem conectar a placa e o bocal, mantendo o bocal no 
circuito, mesmo quando o relé se abre para removê-lo. Este cenário 
pode danificar a extremidade frontal da tocha.
 » Tocha em contato com a placa. Cortando material fino. Todos os 
sistemas de posicionamento automático da tocha utilizam algum 
método inicial de detecção de altura para posicionar a tocha acima da 
placa. Um método é o de toque e retração. A tocha desloca-se até que 
entre em contato com a placa e se retrai até a altura inicial, utilizando 
um temporizador ou um codificador. Se o toque não for detectado 
corretamente, a tocha pode ainda estar em contato com o material 
devido ao ressalto ou deformação do material. O bocal permanecerá 
no circuito de plasma carregando amperagem de corte, danificando-o.
 » Mau funcionamento do arco piloto. Isso pode ocorrer se o circuito do 
relé do arco piloto não conseguir remover o bico. Isso pode acontecer 
com um relé ou resistor em curto. Novamente, o bocal é deixado para 
transportar mais corrente do que o pretendido, danificando-o.
Prevenção ao arco duplo
Arco duplo geralmente ocorre durante a sequência de perfuração.
Algumas técnicas que podem ajudar a evitar o arco duplo são:
Deslocar. A máquina de corte é programada a uma velocidade reduzida para iniciar 
o movimento da máquina na transferência do arco. Essa velocidade geralmente é 
de 5% a 10% da velocidade de corte normal e é para um determinado período de 
tempo. Os respingos da perfuração estão sendo ejetados para fora do bico durante 
esse tempo. Isso reduz a possibilidade de arco duplo.
A tocha que aumenta durante a perfuração da posição. Na transferência de arco, 
a tocha começa a se afastar da peça de trabalho. Isso permite que o respingo da 
perfuração limpe o bico. Essa retração continua por um período cronometrado e, 
em seguida, diminui para corrigir a altura de corte após a máquina estar se movendo 
na velocidade de corte.
146
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Perfuração de altura inicial maior que a normal (perfuração em pé). Isso permite 
que os respingos de perfuração percam o bico, reduzindo as chances de um arco 
duplo. Este método de prevenção é o menos eficaz.
Variáveis do processo de plasma
As variáveis envolvidas no corte a plasma devem ser todas rigorosamente 
controladas para atingir a máxima qualidade de corte, vida útil máxima do 
bocal/eletrodo e produção máxima. Um equilíbrio deve ser mantido entre eles.
Precauções com o gás
Pureza do gás
A pureza do gás é essencial para uma boa qualidade de corte e longa vida útil do 
eletrodo. Requisitos mínimos de pureza para o nitrogênio a 99,995% e 99,5% para 
o oxigênio. Se os níveis de pureza estiverem abaixo do mínimo recomendado, o 
seguinte pode ocorrer.
 » Incapacidade do arco de penetrar materiais finos em qualquer nível atual;
 » Dependendo do grau de contaminação, variação na qualidade de corte; 
 » Vida extremamente curta do eletrodo ao cortar com N2, aparecimento 
de um resíduo de película preta na face do eletrodo e no orifício do bico. 
Quanto pior a contaminação, mais resíduos. Se o gás for puro, o eletrodo 
e o orifício do bico assumirão uma aparência jateada.
Pressão de gás/fluxos
Cada bico é projetado para funcionar em uma corrente otimizada com base em 
uma determinada pressão/fluxo de gás. Aumentar essa pressão pode resultar 
em uma diminuição na vida útil do eletrodo. Isto é evidente por uma aparência 
perfurada na inserção de tungstênio. Com nitrogênio, haverá um problema 
com a partida da tocha. Se a tocha não iniciar em alta pressão, um arco piloto 
de pulverização poderá ser observado. Onde a alta pressão do gás pode criar 
problemas, o baixo fluxo de gás normalmente resultará em uma falha de arco 
duplo.
147
USINAGEM NÃO CONVENCIONAL │ UNIDADE IV
Água
Pureza da água
O processo de injeção de água no plasma requer água desionizada e filtrada. 
Sólidos suspensos, minerais dissolvidos e outros fatores afetam a condutividade 
da vida da água e do bico e aumentam a possibilidade de interferência de alta 
frequência.
Pressão/fluxo de água cortada
A taxa de fluxo de água cortada deve ser ajustada na quantidade especificada na 
literatura da sua tocha. O excesso de fluxo de água resultará em vida curta do 
eletrodo e um arco instável. Um fluxo de água baixo resultará em resfriamento 
insuficiente, afetando a vida útil do bico.
Kerf
Kerf é a largura do material (perpendicular à tocha e ao eixo de corte) removida 
durante o processo de corte a plasma. O Kerf é afetado por três variáveis principais.
 » Velocidade de corte. Velocidades de corte mais rápidas com outras 
variáveis constantes resultarão em um corte mais estreito. O kerf 
continuará a diminuir até ocorrer perda de penetração. Velocidades de 
deslocamento mais lentas resultarão em um kerf mais amplo até que 
ocorra a perda de arco.
 » Amperagem de corte. O aumento da corrente de corte com as outras 
duas variáveis constantes resultará em um kerf mais amplo. Continuar 
aumentando a corrente aumentará o kerf até que o bocal seja destruído. 
Diminuir a amperagem resultará em um corte mais estreito, um ângulo 
de corte mais positivo até que a penetração seja perdida.
 » Standoff. Standoff é a distância mantida entre a tocha e a peça após a 
perfuração (durante o corte). A maioria dos sistemas modernos usa o 
feedback de tensão de arco. Aumentar a tensão do arco aumenta a distância 
do afastamento e alarga o corte. Continuar a aumentar o impasse acabará 
por levar à perda de corte. A redução do impasse levará a um corte mais 
estreito e, eventualmente, perda de corte.
148
UNIDADE IV │ USINAGEM NÃO CONVENCIONAL
Tensão de arco
A tensão do arco não é uma variável independente.
Depende de:
 » Corrente (amperagem);
 » Tamanho do orifício do bocal;
 » Standoff;
 » Reduzir o caudal de gás;
 » Cortar a taxa de fluxo de água (se aplicável);
 » Velocidade de corte.
Os gases necessários para a maioria das aplicações são gás de partida, gás de 
proteção e gás de corte. Algumas situações exigem um segundo gás de proteção. Os 
resultados variam com diferentes combinações de nitrogênio, oxigênio, ar, metano 
e H-35 (uma combinação de 35% de hidrogênio – 65% de argônio). O gás argônio 
é usado para marcação de plasma. O tipo e a espessura do material, a qualidade 
do corte, a velocidade e o custo de produção são variáveis a serem consideradas ao 
selecionar combinações de gás. Nem todos os gases são apropriados para algumas 
aplicações e tochas. Consulte a literatura da sua tocha para mais informações.
149
UNIDADE VMETALURGIA DO PÓ
CAPÍTULO 1
Metalurgia do pó
Conceito
Metalurgia do pó (MP) é um termo que abrange uma ampla gama de maneiras em 
que os materiais ou componentes são feitos de pós metálicos. Os processos de MP 
podem evitar, ou reduzir muito, a necessidade de usar processos de remoção de 
metal, reduzindo drasticamente as perdas de rendimento na fabricação e, muitas 
vezes, resultando em custos mais baixos. 
A metalurgia do pó é um processo para a formação de peças metálicas por meio 
do aquecimento de pós metálicos compactados até um ponto imediatamenteabaixo dos seus pontos de fusão. Em outras palavras, o MP é um processo de 
modelagem de metal que cria peças quase líquidas a partir do metal em pó.
A metalurgia do pó é o processo de misturar materiais em pó finos, 
pressionando-os em uma forma desejada (compactação) e, em seguida, 
aquecendo o material comprimido em uma atmosfera controlada para unir o 
material (sinterização).
A metalurgia do pó também é usada para tornar materiais únicos impossíveis 
de derreter ou formar de outras formas. Um produto muito importante deste 
tipo é o carboneto de tungstênio (WC). WC é usado para cortar e formar outros 
metais e é feito de partículas de WC ligadas com cobalto. É amplamente 
utilizado na indústria para ferramentas de vários tipos e globalmente ~ 
50.000 t/ano são feitos por MP. Outros produtos incluem filtros sinterizados, 
rolamentos porosos impregnados com óleo, contatos elétricos e ferramentas 
diamantadas.
150
UNIDADE V │ METALURGIA DO PÓ
Desde o advento da manufatura aditiva à base de pó de metal em escala 
de produção industrial em 2010, a sinterização seletiva a laser e outros 
processos de metal manufatura aditiva são uma nova categoria de aplicações 
de metalurgia do pó comercialmente importantes.
O processo de metalurgia do pó consiste em quatro etapas básicas: fabricação de 
pó, mistura de pó, compactação e sinterização.
As peças produzidas por metalurgia do pó possuem propriedades físicas 
e mecânicas adequadas, atendendo completamente às características de 
desempenho funcional. O custo de produzir um componente de determinada 
forma e as tolerâncias dimensionais exigidas pela metalurgia do pó são geralmente 
menores do que o custo de fundição ou o tornam um produto forjado, devido à 
sucata extremamente baixa e a menos etapas de processamento. 
A capacidade de formação de alta precisão do MP gera componentes com forma 
quase líquida, recursos intricados e boas peças de precisão dimensional. A 
flexibilidade exclusiva do processo de MP permite que os produtos sejam feitos a 
partir de materiais adaptados às necessidades específicas dos usuários. Ao usar 
materiais especialmente selecionados, esse recurso permite que os refinamentos 
sejam incorporados às propriedades mecânicas da peça.
O processo de PM tem a maior utilização de matéria-prima (mais de 95%) e a 
menor necessidade de energia por quilo de peça acabada, em comparação com 
outros processos de fabricação. É adequado para produção de alto volume com 
muito pouco desperdício de material. 
A metalurgia do pó é uma tecnologia de evolução contínua e rápida que 
abrange a maioria dos materiais metálicos e de ligas e uma grande variedade de 
formas. É um método altamente desenvolvido de fabricação de peças ferrosas 
e não ferrosas confiáveis. A expansão da indústria automotiva nos EUA tem 
sido uma grande influência. Mais de 90% dos produtos de metalurgia do pó 
são usados no mercado de transporte.
Peças de metalurgia do pó são usadas em uma série de produtos finais, tais 
como: hardware, peças de automóvel, máquinas de lavar roupas, ferramentas 
elétricas, copiadores e contadores, facas de caça, conjuntos hidráulicos, proteção 
de raio-x, perfuração de petróleo e gás.
O processo de mp oferece uma série de vantagens sobre as tecnologias 
concorrentes de usinagem, incluindo: custo-eficácia, flexibilidade de forma e 
151
METALURGIA DO PÓ │ UNIDADE V
material, versatilidade de aplicação, uniformidade de peça a peça. Ametalurgia 
do pó também é reconhecida como tecnologia “verde”.
O custo é o principal motivo para selecionar MP como um processo de produção 
para componentes de alto volume que precisam ser produzidos exatamente, ou 
próximos a, dimensões finais. Podem ser produzidas peças impregnadas com 
óleo ou plástico ou infiltradas com metal de baixo ponto de fusão. Eles podem ser 
eletrogalvanizados, tratados termicamente e usinados, se necessário.
A taxa de produção de peças é bastante alta, de alguns a vários milhares por 
hora. As aplicações industriais de peças MP são várias. Essas incluem rolamentos 
autolubrificantes, filtros metálicos porosos e uma ampla gama de formas 
projetadas, como engrenagens, cames, suportes, rodas dentadas etc.
Histórico
A história da metalurgia do pó e a arte da sinterização de metal e cerâmica estão 
intimamente relacionadas entre si. A sinterização envolve a produção de um 
pedaço de metal sólido ou de cerâmica a partir de um pó inicial. Os antigos Incas 
fabricavam joias e outros artefatos a partir de metais preciosos em pó, embora a 
fabricação em massa de produtos de MP não tenha começado até meados ou final 
do século XIX. Nestas primeiras operações de fabricação, o ferro foi extraído à 
mão da esponja de metal após a redução e foi então reintroduzido como um pó 
para fusão final ou sinterização.
Uma gama muito maior de produtos pode ser obtida a partir de processos 
em pó do que da liga direta de materiais fundidos. Nas operações de fusão, a 
“regra de fase” aplica-se a todos os elementos puros e combinados e determina 
estritamente a distribuição das fases líquida e sólida que podem existir para 
composições específicas. Além disso, é necessária a fusão de todo o corpo dos 
materiais de partida para a formação de ligas, impondo assim restrições químicas, 
térmicas e de contenção indesejadas na fabricação. Infelizmente, o manuseio 
de pós de alumínio/ferro apresenta grandes problemas. Outras substâncias 
que são especialmente reativas com o oxigênio atmosférico, como o titânio, são 
sinterizáveis em atmosferas especiais ou com revestimentos temporários.
Na metalurgia do pó ou na cerâmica é possível fabricar componentes que de 
outro modo se decomporiam ou se desintegrariam. Todas as considerações sobre 
mudanças de fase sólido-líquido podem ser ignoradas, portanto os processos de 
pó são mais flexíveis do que as técnicas de fundição, extrusão ou forjamento. As 
152
UNIDADE V │ METALURGIA DO PÓ
características controláveis de produtos preparados usando várias tecnologias 
em pó incluem propriedades mecânicas, magnéticas e outras propriedades não 
convencionais de tais materiais como sólidos porosos, agregados e compostos 
intermetálicos. As características competitivas do processamento de manufatura 
(por exemplo, desgaste da ferramenta, complexidade ou opções do fornecedor) 
também podem ser controladas de perto.
O processo
A metalurgia do pó e o processo de sinterização geralmente consistem em três 
etapas básicas: mistura de pó (pulverização), compactação de matriz e sinterização. 
A compactação é geralmente realizada à temperatura ambiente, e o processo de 
sinterização a temperatura elevada é normalmente conduzido à pressão atmosférica 
e sob uma composição de atmosfera cuidadosamente controlada. O processamento 
secundário opcional, como cunhagem ou tratamento térmico, geralmente segue para 
obter propriedades especiais ou maior precisão. 
Um dos métodos mais antigos, e ainda usado para fabricar cerca de 1Mt/ano de 
componentes estruturais de ligas à base de ferro, é o processo de misturar pós 
finos (<180 micrometros) de metal (normalmente ferro) com aditivos, como cera 
lubrificante, carbono, cobre e/ou níquel, pressionando-os em uma matriz da forma 
desejada e, em seguida, aquecendo o material comprimido (“parte verde”) em uma 
atmosfera controlada para unir o material por sinterização. Isso produz peças 
precisas, normalmente muito próximas das dimensões da matriz, mas com 5%-15% 
de porosidade e, portanto, propriedades de aço subtrabalhadas. Existem vários 
outros processos de PM que foram desenvolvidos nos últimos cinquenta anos. Esses 
incluem:
Forjamento em pó. Uma pré-forma feita pelo método convencional de 
prensagem e sinterização é aquecida e então forjada a quente até a densidade 
total, resultando em propriedades praticamente da mesma forma.
Prensagem isostática a quente. Aqui o pó (normalmente esférico atomizado 
a gás) é preenchido em um molde, normalmente consistindo de uma “lata” 
metálica de forma adequada. A lata é vibrada,depois evacuada e selada. O 
pó é então colocado em uma prensa isostática quente, onde é aquecido a uma 
temperatura homóloga de cerca de 0,7 e submetido a uma pressão de gás 
externa de ~100MPa (1000 bar, 15.000 psi) por 10 a 100 minutos. Isso resulta 
em uma parte conformada da densidade total com propriedades mais ou menos 
trabalhadas. A HIP foi inventada nas décadas de 1950 e 1960 e entrou na produção 
153
METALURGIA DO PÓ │ UNIDADE V
de tonelagem nos anos 1970-80. Em 2015, foi usada para produzir ~25.000 t/
ano de aço inoxidável e ferramentas, bem como partes importantes de superligas 
para jatos motores. 
Moldagem por injeção de metal. Aqui, o pó, normalmente muito fino (<25 
microns) e esférico, é misturado com plástico ou aglutinante de cera próximo à 
carga sólida máxima, tipicamente em torno de 65% vol e moldado por injeção para 
formar uma parte “verde” da geometria complexa. Esta parte é então aquecida 
ou tratada para remover o ligante (debinding) para dar uma parte “marrom”. 
Esta parte é então sinterizada, e encolhe em aproximadamente 18% para dar 
uma peça final complexa e 97% a 99% de densidade. Inventada na década de 
1970, a produção aumentou desde 2000, com um volume global estimado em 
2014 de 12.000 toneladas no valor de 1265 milhões de euros. 
As tecnologias de sinterização assistida por corrente elétrica dependem de 
correntes elétricas para densificar pós, com a vantagem de reduzir drasticamente 
o tempo de produção (de 15 minutos para o mais lento, para alguns microssegundos 
do mais rápido), não exigindo um calor de forno longo e permitindo densidades 
teóricas, mas com a desvantagem de formas simples. Os pós empregados na 
sinterização assistida por corrente elétrica podem evitar aglutinantes graças à 
possibilidade de sinterização direta, sem a necessidade de pré-prensagem e um 
compacto verde. Os moldes são projetados para a forma final da peça, uma vez 
que os pós densificam enquanto preenchem a cavidade sob uma pressão aplicada, 
evitando assim o problema das variações de forma causadas pela sinterização 
não isotrópica e distorções causadas pela gravidade a altas temperaturas. A mais 
comum dessas tecnologias é a prensagem a quente, que vem sendo utilizada para 
a produção de ferramentas diamantadas empregadas na indústria da construção. 
A sinterização por plasma por faísca e o forjamento por eletrointervalo são duas 
tecnologias de sinterização assistida por corrente elétrica comerciais industriais 
modernas.
Manufatura aditiva (MA) é uma família relativamente nova de técnicas que 
usam pós metálicos (entre outros materiais, como plásticos) para fazer peças por 
sinterização a laser ou fusão. Este é um processo em rápido desenvolvimento a 
partir de 2015, e classificá-lo como um processo de MP pode ser incerto neste 
estágio. Os processos incluem impressão 3D, sinterização seletiva a laser, fusão 
seletiva a laser (SLM) e fusão por feixe de elétrons.
154
UNIDADE V │ METALURGIA DO PÓ
Detalhes do processo
No processo de MP, os seguintes três passos são seguidos em sequência: mistura , 
compactação e sinterização.
Figura 52. Etapas do Processo.
Etapas Complementares: 
• Impregnação 
• Infiltração 
• Usinagem/ Re�fica 
• Tratamento Térmico 
• Tratamento Superficial Calibragem 
Embalagem 
4: SINTERIZAÇÃO 
3: COMPACTAÇÃO 
2: MISTURA 
1: METALURGIA DO PÓ 
Enchimento Compressão Extração 
Fonte: Moro (2007).
Mistura: Uma mistura homogênea de pós metálicos elementares ou pó de liga é 
preparada. Dependendo da necessidade, podem ser adicionados pós de outras ligas 
ou lubrificantes.
Compactação: Uma quantidade controlada do pó misturado é introduzida em 
uma matriz e então compactada a uma pressão na faixa de 100 MPa a 1000 MPa. 
A pressão de compactação necessária depende das características e da forma das 
partículas, do método de mistura e do lubrificante usado. Isso geralmente é feito 
à temperatura ambiente. Ao fazê-lo, o pó solto é consolidado e densificado em 
um modelo modelado. O modelo é geralmente chamado de “compacto verde”. 
À medida que sai do molde, o compacto tem o tamanho e a forma do produto 
acabado. A força do compacto é apenas suficiente para o manuseio em processo 
e transporte para o forno de sinterização.
155
METALURGIA DO PÓ │ UNIDADE V
Figura 53. Compactação.
Fonte: Morgado (2018).
Para ilustrar o processo, tomemos uma peça cilíndrica reta, como um mancal. A 
Figura 53 mostra um conjunto típico de ferramentas usadas para produzir essa 
peça. O ciclo de compactação para esta peça segue os seguintes passos.
Com o punção superior na posição retirada, a cavidade do molde vazio é 
preenchida com pó misturado. O pó de metal na matriz é pressionado pelo 
movimento simultâneo de punções superiores e inferiores. O punção superior 
é retirado e o compacto verde é ejetado da matriz pelo punção inferior. O 
compacto verde é empurrado para fora da área de pressão para que o próximo 
ciclo de operação possa começar. Este ciclo de compactação é quase o mesmo 
para todas as peças.
Figura 54. Processo de Fabricação Via Metalurgia do Pó.
ISOESTÁTICA 
Matérias Primas 
Mistura Compactação 
UNIAXIAL 
A FRIO A QUENTE A FRIO A QUENTE 
Fonte: Morgado (2018).
156
UNIDADE V │ METALURGIA DO PÓ
Sinterização: Durante esta etapa, o compact verde é aquecido em um forno 
com atmosfera protetora até uma temperatura adequada, que está abaixo do 
ponto de fusão do metal. Atmosferas típicas de sinterização são gás endotérmico, 
gás exotérmico, amônia dissociada, hidrogênio e nitrogênio. Temperatura de 
sinterização varia de metal para metal; tipicamente estes estão dentro de 70% a 
90% do ponto de fusão do metal ou liga. 
A sinterização é um processo de estado sólido responsável pela produção de 
propriedades físicas e mecânicas na parte de MP, desenvolvendo ligações 
metalúrgicas entre as partículas de pó. Também serve para remover o lubrificante 
do pó, evita a oxidação e controla o conteúdo de carbono na peça. A estrutura e 
a porosidade obtidas em um compactado sinterizado dependem da temperatura, 
tempo e detalhes de processamento. Não é possível eliminar completamente 
a porosidade porque os vazios não podem ser completamente fechados pela 
compactação e porque os gases evoluem durante a sinterização. A porosidade é 
uma característica importante para fabricar rolamentos e filtros MP.
Operações secundárias e de acabamento
Às vezes, operações adicionais são realizadas em peças de MP sinterizadas para 
melhorar ainda mais suas propriedades ou para conferir características especiais. 
Algumas operações importantes são:Cunhagem e dimensionamento. Estas 
são operações de compactação de alta pressão. Sua função principal é conferir (a) 
maior precisão dimensional à parte sinterizada, e (b) maior resistência e melhor 
acabamento superficial por densificação adicional.
Forjamento. As peças de MP sinterizadas podem ser forjadas a frio ou a quente 
para obter a forma exata, bom acabamento de superfície, boas tolerâncias 
dimensionais e um tamanho de grão uniforme e fino. Peças de MP forjadas estão 
sendo cada vez mais usadas para aplicações como componentes automotivos, 
motores a jato e turbinas altamente estressados.
Impregnação. A porosidade inerente das peças de MP é utilizada 
impregnando-as com um fluido, como óleo ou graxa. Uma aplicação típica desta 
operação é para rolamentos e buchas sinterizados lubrificados internamente com 
até 30% de óleo por volume simplesmente imergindo-os em óleo aquecido. Tais 
componentes têm um fornecimento contínuo de lubrificante por ação capilar 
durante o seu uso. A junção universal é uma peça PM impregnada com graxa.
157
METALURGIA DO PÓ │ UNIDADE V
Infiltração. Os poros da parte sinterizada são preenchidos com algum metal de 
baixo ponto de fusão, com o resultado de que a dureza e a resistência à tração da 
peça são melhoradas. Um pedaço de metal a ser impregnado é mantido em contato 
próximo com o componente sinterizado e juntos são aquecidos até o pontode fusão. 
O metal fundido infiltra os poros por ação capilar. Quando o processo é concluído, o 
componente tem maior densidade, dureza e resistência. O cobre é frequentemente 
usado para a infiltração de componentes de MP baseados em ferro. O chumbo 
também tem sido usado para infiltração de componentes como buchas para as quais 
são necessárias características de fricção mais baixas.
Tratamento térmico. Componentes de MP sinterizados podem ser tratados 
termicamente para obter maior dureza ou resistência neles.
Usinagem. O componente sinterizado pode ser usinado por torneamento, 
fresamento, rosqueamento, retificação etc., para obter várias características 
geométricas.
Acabamento. Quase todos os métodos de acabamento comumente usados 
são aplicáveis a peças MP. Alguns desses métodos são revestimento, polimento, 
revestimento e coloração.
Chapeamento. Para melhor aparência e resistência ao desgaste e à corrosão, 
os compactos sinterizados podem ser banhados por galvanoplastia ou outros 
processos de galvanização. Para evitar a penetração e o aprisionamento da solução 
de revestimento nos poros da peça, muitas vezes é necessário um tratamento de 
impregnação ou infiltração antes do plaqueamento. Cobre, zinco, níquel, cromo e 
chapeamento de cádmio podem ser aplicados.
Polimento. Para endurecer a superfície ou melhorar o acabamento superficial e 
a precisão dimensional, o polimento pode ser feito em peças MP. É relativamente 
fácil deslocar o metal em peças de MP do que em peças trabalhadas devido à 
porosidade da superfície em peças de MP.
Revestimento. As peças sinterizadas MP são mais suscetíveis à degradação 
ambiental do que as peças fundidas e usinadas. Isso se deve à porosidade 
interconectada nas peças MP. Os revestimentos preenchem os poros e vedam toda 
a superfície reativa.
Coloração. Peças de MP ferrosas podem ser aplicadas em cor para proteção contra 
corrosão. Vários métodos estão em uso para colorir. Um método comum para 
escurecer as partes de MP ferroso é fazê-lo quimicamente, usando um banho de sal.
158
UNIDADE V │ METALURGIA DO PÓ
Soldagem. As peças MP podem ser soldadas por vários métodos convencionais. A 
solda por resistência elétrica é mais adequada do que a soldagem por oxiacetileno e 
a soldagem por arco devido à oxidação da porosidade interna. A soldagem por arco 
de argônio é adequada para peças MP de aço inoxidável.
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Referências
ARAÚJO, Tereza Denyse de. Propriedades dos Materiais. 2010. Disponível em: 
<http://www.deecc.ufc.br/Download/TB793_Resistencia_dos_Materiais/resmatI_
aula04a.pdf>. Acesso em: 20 maio 2016.
ASHBY, Michael F. e JONES, David R. H. Engenharia de Materiais. Volume I. 3. 
ed. Rio de Janeiro: Campus, 2007a.
ASHBY, Michael F. e JONES, David R. H. Engenharia de Materiais. Volume II. 3. 
ed. Rio de Janeiro: Campus, 2007b.
BORGES, M. M. Forjamento. 2016. Disponível em: <http://mmborges.com/
processos/Conformacao/cont_html/Forjamento.htm>. Acesso em: 16 maio 2016.
BORGES, Marcos. Furação. 2018. Disponível em: <http://mmborges.com/processos/
USINAGEM/FURACAO.htm>. Acesso em: 26 dez. 2018.
CALLISTER JR, William. D. Ciência e Engenharia de Materiais. 5. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2002.
CHAVES, Cleiton. Métodos Mecânicos: Forjamento. 2015. Disponível em: <http://
eng-cleitonchaves.blogspot.com.br/2015/03/forjamento.html>. Acesso em: 16 maio 
2016. 
CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferro Fundidos. 6. ed. São Paulo: Associação 
Brasileira de Metais, 1988.
CHIAVERINI, Vicente V. Tecnologia Mecânica. Volume I. 2. ed. São Paulo: Pearson 
Education do Brasil, 1986a.
CHIAVERINI, Vicente V. Tecnologia Mecânica. Volume II. 2. ed. São Paulo: Pearson 
Education do Brasil, 1986b.
CHIAVERINI, Vicente V. Tecnologia Mecânica. Volume III. 2. ed. São Paulo: 
Pearson Education do Brasil, 1986c.
CIMM. Teste Charpy. 2016. Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/
material_didatico/6582-teste-charpy>. Acesso em: 20 maio 2016.
COLLINS, Jack A. Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas. Rio de Janeiro: 
LTC, 2006.
COLPAERT, Humbertus. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns. 
São Paulo: Edgard Blücher, 1974.
160
REFERÊNCIAS
COSTA. E M. Classificação dos Aços. DEM – Departamento de Engenharia 
Mecânica, PUC-RS. Disponível em: <http://www.em.pucrs.br/eleani/Protegidos/ 
classificacaoacos.ppt>. Acessado em: 9 de dezembro de 2010.
CUMSTOMPART. Turning. 2018. Disponível em: <https://www.custompartnet.
com/wu/turning>. Acesso em: 30 nov. 2018
DALCIN, Gabrieli. Bortoli. Ensaios dos materiais. Santo Angelo: Uri, 2007.
DUTRA, Kaio; FREITAS, Valter. Tecnologia dos materiais. Salvador: Cepep, 2016.
Estrutura e Propriedade dos Materiais. 2008. Disponível em: <http://
corro4v072.blogspot.com.br/2008/03/propriedades-mecnicas_27.html>. Acesso em: 
20 maio 2016.
FARIA, Caroline. Extrusão. 2016. Disponível em: <http://www.infoescola.com/
engenharia/extrusao/>. Acesso em: 16 maio 2016.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Corrosão em Metais. 2016. Disponível em: 
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/corrosao-dos-metais.htm>. Acesso 
em: 15 abr. 2016.
GENTIL, V. Corrosão, Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2003.
JASINEVICIUS, Renato Goulart. Processos de Usinagem. 2018. Disponível em: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2189390/mod_resource/content/1/
Aula%20%20Fura%C3%A7%C3%A3o_2016.pdf>. Acesso em: 26 nov. 2018.
JOINVILLE. IFSC. Extrusão. 2016. Disponível em: <http://www.joinville.ifsc.edu.
br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula 6_Extrusão.pdf>. Acesso em: 16 maio 
2016.
LIMA, Vinícius Torres. Trefilação. 2006. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/
content/ABAAABNaMAK/trefilacao>. Acesso em: 16 maio 2016
MATERIAIS. 2014. Disponível em: <http://slideplayer.com.br/slide/44462/>. Acesso 
em: 14 maio 2016.
MECHANICALBOOSTER. Water Jet Machining. Working Principle, Advantages 
and Disadvantages with Application. 2017. Disponível em: <http://www.
mechanicalbooster.com/2017/05/water-jet-machining.html>. Acesso em: 26 dez. 
2018.
Métodos de Conformação- Máquinas e Ferramentas: Trefilação. 2010. 
Disponível em: <http://conformacaomecanica.blogspot.com.br/2010/11/trefilacao.
html>. Acesso em: 16 maio 2016.
161
REFERÊNCIAS
MORGADO, Gabriel Henrique. Metalurgia do pó. Disponível em: <https://
slideplayer.com.br/slide/3490005/>. Acesso em: 26 dez. 2018.
MORO, AURAS., A. P. Metalurgia do Pó e o futuro da indústria. Florianópolis: 
Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina, Curso Técnico de 
Mecânica Industrial, 2007. 28 p.
NIEHOFF-HERBORN MAQUINAS LTDA (São Paulo). Trefilação. 2015. Disponível 
em: <http://www.niehoff.divox.com.br/?p=1756>. Acesso em: 16 maio 2016.
NORTON, Robert. L. Projeto de Máquinas. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.
NÚCLEO INOX. Coletânea de Informações Técnicas: Aço Inoxidável. 
Disponível em: <http://www.nucleoinox.org.br/upfiles/arquivos/downloads/
A%E7o%20Inoxid%E1vel_No%E7%F5es%20b%E1sicas.pdf>. Acessado em: 9 de 
dezembro de 2010.
PADILHA, Angelo Fernando. Materiais de engenharia: Microestrutura e 
propriedadesICROESTRUTURA E PROPRIEDADES. Curitiba – Pr: Hemus, 2000.
PROCESSO de Laminação. 2014. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/
ABAAAAph4AB/processo-laminacao>. Acesso em: 15 maio 2016.
PROCESSOS PRODUTIVOS: Laminação. 2016. Disponível em: <https://sites.google.
com/site/epdprocessos/laminacao>. Acesso em: 15 maio 2016.
RAMANATHAN, L.V. Corrosão e seu controle, São Paulo: Ed. Hemus.
RIO INOX. Tipos de Aços Inoxidáveis. Disponível em: <http://www.rioinox.com/ 
Tipos de Aços Inoxidávveis.pdf>. Acessado em: 9 de dezembro de 2010.
SCHEID, Adriano. Técnicas Experimentais em Metalurgia: ensaios mecânicos. 
2016. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgbUAAE/ensaios-
mecanicos>. Acesso em: 20 maio 2016.
SENATORE, M et al. Estudo comparativo entre os aços inoxidáveis dúplex e os 
inoxidáveis AISI 304L/316L. Rev. Esc. Minas v. 60 no 1 Ouro Preto jan./mar. 2007, 
Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-
44672007000100027&lng=&nrm=iso&tlng=>.Acessado em: 9 de dezembro de 2010.
SHIGLEY, Joseph E. Projeto de Engenharia Mecânica. 7. ed. Porto Alegre: 
Bookman, 2005.
SOUZA, Sérgio Augusto de. Composição Química dos Aços. São Paulo: Edgard 
Blücher, 2001.
162
REFERÊNCIAS
SPECTRU INSTRUMENTAL CIENTÍFICO LTDA. Tratamento Térmico dos aços: 
Recozimento, Normalização, Têmpera e Revenido. 2016. Disponível em: <http://www.
spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratamento.pdf>. Acesso em: 1 jun. 2016.
TEBECHERANI. C. de T. P. Aços Inoxidáveis. Disponível em: <http:// www.
pipesystem.com.br/Artigos_Tecnicos/Aco_Inox/body_aco_inox.html#influencia>. 
Acessado em: 9 de dezembro de 2010.
TODD, Robert. H.; ALLEN, D.ell K.; ALTING, Leo (1994). Manufacturing 
Processes Reference Guide. Industrial Press Inc. pp. 175–179. 1994. ISBN 
0-8311-3049-0. 
TRIGO, Thiago T. Ensaio de Tração. 2016. Disponível em: <http://www.infoescola.
com/fisica/ensaio-de-tracao/>. Acesso em: 20 maio 2016.
VOTORANTIM. Notícia: Votorantim Metais na Feinox 2006. 30 de outubro de 
2006. Disponível em: <http://www.votorantim.com.br/pt-br/Noticias/listaNoticias/
Paginas/061030VotorantimMetaisna.aspx>. Acessado em: 9 de dezembro de 2010.
ZEHBOUR, P. Corrosão e proteção contra corrosão em equipamentos e 
estruturas metálicas, v. 1 e 2, São Paulo: IPT, 1993.
ZOLIN, I. Materiais de construção mecânica. 3. ed. Santa Maria: Universidade 
Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 2010. 76 p.: il.; 
30 cm.
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. Vol III: Materiais de Construção 
Mecânica. 2. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 1986.
TELECURSO 2000. Profissionalizante. Mecânica Processo de Fabricação. 
Volume 3.
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