La capacidad de desgasificar el aluminio fundido se consigue, por lo general, mediante el uso de un gas inerte, que normalmente se introduce en la masa fundida mediante una unidad de desgasificación rotativa. Este proceso de desgasificación está limitado por las leyes termodinámicas; cuando se introducen burbujas de gas de purga en la masa fundida, estas recogen hidrógeno a medida que flotan hacia la superficie. La situación óptima es que estas burbujas saturadas de hidrógeno salgan del baño fundido y reduzcan los niveles de hidrógeno. En este caso, la eficiencia del proceso es del 100% desde el punto de vista termodinámico. Sin embargo, a medida que disminuye el contenido de gas en la masa fundida, también disminuye la presión de equilibrio del hidrógeno en las burbujas, por lo que debe aumentar la cantidad de gas de purga necesaria para eliminar el hidrógeno restante.
La tasa de eliminación de gas en equilibrio para el aluminio puro por encima de los 1400 °F (760 °C). Una tasa de eliminación de gas de 200, por ejemplo, significa que se necesitarán 200 litros de gas inerte para eliminar un litro de hidrógeno. Este comportamiento limita la capacidad de un metalúrgico para desgasificar hasta alcanzar un nivel muy bajo de hidrógeno. La solubilidad también aumenta exponencialmente con la temperatura, lo que significa que un aumento de 200 °F (111 °C) duplica la solubilidad. Si el resto de condiciones se mantienen constantes, una temperatura más elevada del aluminio fundido aumentará el tiempo de desgasificación necesario.
Los elementos de aleación también pueden influir en la solubilidad del hidrógeno. Las aleaciones con valores más elevados son más difíciles de desgasificar; así, por ejemplo, el aluminio 535 tardará cuatro veces más en desgasificarse que el aluminio puro. Afortunadamente, estos factores pueden controlarse y, en la mayoría de los casos, es posible lograr el contenido de gas y el proceso necesarios para eliminar el exceso de porosidad en las piezas de fundición de aluminio sin dificultades excesivas.
¿Cómo desgasificar el aluminio fundido?
La desgasificación suele llevarse a cabo en una de estas tres áreas de la planta de fundición de metales:
1. En la cuchara de transferencia, utilizada para transportar el metal entre los hornos de fusión y los de mantenimiento de temperatura.
2. En los hornos de crisol, normalmente justo antes de la colada del aluminio fundido.
3. En un sistema en línea, cuando el metal se envía a los hornos de mantenimiento a través de una cadena de transporte.
Las dos primeras opciones son las más habituales y, en ambos casos, la operación de desgasificación suele realizarse mediante un sistema de desgasificación rotativo. En concreto, no todos los desgasificadores rotativos son iguales. Es importante contar con un diseño óptimo del cabezal para producir burbujas pequeñas muy eficientes. Se pueden lograr importantes ahorros de costes gracias a la reducción de los tiempos de proceso y del consumo de gas. En el pasado, la industria de la fundición de metales ha recurrido a diseños de cabezales sencillos que, aunque son más baratos de fabricar, producen burbujas más grandes. Esta opción supone un falso ahorro debido a la menor eficiencia.