Desgasificación del aluminio fundido con equipos de desgasificación rotativos

Desgasificación del aluminio fundido

Las prácticas de desgasificación e inyección de fundente pueden ayudar a reducir el hidrógeno y las inclusiones, y a mejorar la calidad del aluminio fundido en la fundición.

La porosidad es un defecto muy común y bien conocido en las piezas de fundición. Su presencia perjudica las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión de las piezas. Por ello, es una de las principales causas de los desechos de fundición en las fundiciones. Las fundiciones suelen clasificar la porosidad como poros o defectos de contracción, pero, en realidad, la porosidad suele ser una combinación de ambos.

Sin embargo, estos dos fenómenos pueden producirse de forma aislada y, cuando esto ocurre, el control y la corrección resultan más fáciles y sencillos para el ingeniero de fundición.

La principal causa de la formación de poros en las piezas de fundición de aluminio es el hidrógeno, que es el único gas que presenta una solubilidad significativa en el aluminio fundido. Las piezas de fundición de aluminio suelen contener entre 0,15 y 0,30 ml de H₂ por cada 100 mg de Al. Solo en las aleaciones de fundición de alta resistencia es necesario mantener la concentración de hidrógeno por debajo de 0,1 ml de H₂ por cada 100 mg de Al.

Aunque las piezas fundidas con un contenido de hidrógeno muy bajo suelen presentar una mayor porosidad por contracción que aquellas con concentraciones más elevadas, y requieren cálculos más precisos del sistema de alimentación y de la entrada de fundición. La cantidad admisible de poros en la pieza fundida viene determinada por el método de fundición y las especificaciones de las piezas. En las piezas fundidas de alta resistencia, como las del sector aeroespacial o de la automoción, siempre se establecen especificaciones muy estrictas en cuanto a robustez y propiedades mecánicas, por lo que se requieren métodos de desgasificación de la masa de aluminio fundido muy precisos y eficaces para mantener la concentración de hidrógeno más baja posible.

El objetivo principal del proceso de desgasificación del aluminio fundido es reducir la concentración de hidrógeno disuelto en el metal fundido, para posteriormente proceder a la colada. El método más eficaz para la desgasificación consiste en hacer girar el impulsor. El gas de purga introducido se fragmenta en pequeñas burbujas y se distribuye uniformemente por todo el baño de fundición.

Los gases de purga más utilizados en desgasificación rotativa son el nitrógeno y el argón. A medida que la burbuja de purga asciende, el hidrógeno disuelto se difunde en ella para formar hidrógeno molecular, que es insoluble y, por lo tanto, se libera cuando la burbuja alcanza la superficie. Por lo tanto, el área de contacto entre el metal líquido y las burbujas, así como el tiempo que estas permanecen en el metal líquido, desempeñan un papel importante en la eficiencia de la desgasificación.

Se prefieren las burbujas más pequeñas porque tienen una mayor superficie y ascienden lentamente. La velocidad de eliminación del hidrógeno en el proceso de desgasificación rotativa viene determinada por los principios de la termodinámica y la cinética, así como por el diseño del rotor, el factor de fusión, los parámetros de funcionamiento y las condiciones físicas del equipos de desgasificación.