{"id":4476,"date":"2020-09-03T10:05:18","date_gmt":"2020-09-03T10:05:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.alalloycasting.com\/?p=4476"},"modified":"2026-06-01T02:07:05","modified_gmt":"2026-06-01T02:07:05","slug":"degassing-molten-aluminum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.alalloycasting.com\/es\/degassing-molten-aluminum\/","title":{"rendered":"Desgasificaci\u00f3n del aluminio fundido"},"content":{"rendered":"

La desgasificaci\u00f3n del aluminio fundido elimina el hidr\u00f3geno disuelto y las inclusiones no met\u00e1licas, los dos principales contaminantes que provocan porosidad, reducen la resistencia a la tracci\u00f3n y comprometen la vida \u00fatil a la fatiga de las piezas fundidas acabadas. La desgasificaci\u00f3n rotativa con gas inerte es el m\u00e9todo industrial m\u00e1s extendido, ya que permite alcanzar niveles de hidr\u00f3geno inferiores a 0,10 ml\/100 g de Al en sistemas debidamente optimizados. Esta gu\u00eda aborda los fundamentos metal\u00fargicos, las variables del proceso, la selecci\u00f3n de equipos y los par\u00e1metros de calidad que determinan la eficacia de la desgasificaci\u00f3n en las operaciones de fundici\u00f3n y colada continua.<\/p>\n

\"Desgasificaci\u00f3n
Desgasificaci\u00f3n del aluminio fundido<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

\u00bfPor qu\u00e9 se disuelve el hidr\u00f3geno en el aluminio durante la fusi\u00f3n?<\/h2>\n

La afinidad del aluminio por el hidr\u00f3geno aumenta considerablemente por encima de su temperatura de liquidus (660 \u00b0C para el Al puro). A 750 \u00b0C, la solubilidad de equilibrio del hidr\u00f3geno en el aluminio l\u00edquido alcanza aproximadamente 0,69 ml\/100 g, frente a solo 0,036 ml\/100 g en estado s\u00f3lido, lo que supone una proporci\u00f3n de aproximadamente 19:1. Esta dr\u00e1stica ca\u00edda durante la solidificaci\u00f3n expulsa el hidr\u00f3geno de la soluci\u00f3n, lo que da lugar a la nucleaci\u00f3n de poros de gas en toda la matriz de la pieza fundida.<\/p>\n

La principal fuente de hidr\u00f3geno es la humedad. El vapor de agua presente en la atm\u00f3sfera del horno, los materiales de carga h\u00famedos, el fundente h\u00famedo e incluso el aire ambiente h\u00famedo se disocian en la superficie de la masa fundida seg\u00fan la siguiente ecuaci\u00f3n:<\/p>\n

2Al + 3H\u2082O \u2192 Al\u2082O\u2083 + 6H (disuelto)<\/strong><\/p>\n

Los hidrocarburos procedentes de lubricantes, recubrimientos y productos de combusti\u00f3n aportan hidr\u00f3geno adicional. Aunque es importante controlar estas fuentes previas, ello no basta por s\u00ed solo: la desgasificaci\u00f3n activa de la masa fundida sigue siendo esencial.<\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Fuente de hidr\u00f3geno<\/strong><\/th>\nContribuci\u00f3n t\u00edpica<\/strong><\/th>\nMitigaci\u00f3n<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Humedad atmosf\u00e9rica<\/td>\n40\u201355%<\/td>\nAtm\u00f3sfera seca del horno, gas de recubrimiento<\/td>\n<\/tr>\n
Material de cargo (devoluciones, desechos)<\/td>\n20\u201330%<\/td>\nPrecalentar a 200-250 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Fundentes y refinadores de grano<\/td>\n10\u201315%<\/td>\nConservar en recipientes herm\u00e9ticos y calientes<\/td>\n<\/tr>\n
Interacci\u00f3n entre el material refractario y el crisol<\/td>\n5\u201310%<\/td>\nUtiliza materiales refractarios de baja porosidad<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

\u00bfCu\u00e1les son los efectos de las inclusiones en el aluminio fundido?<\/h2>\n

Adem\u00e1s del hidr\u00f3geno, las inclusiones no met\u00e1licas \u2014principalmente al\u00famina (Al\u2082O\u2083), espinelas (MgAl\u2082O\u2084), carburos (Al\u2084C\u2083) y diversos boruros\u2014 merman la integridad de la fundici\u00f3n. Estas part\u00edculas se originan a partir de la oxidaci\u00f3n de la superficie de la masa fundida, la erosi\u00f3n de los revestimientos refractarios, las reacciones con los fundentes de recubrimiento y el arrastre de escoria durante la transferencia.<\/p>\n

Las inclusiones de tan solo 10-20 \u00b5m act\u00faan como concentradores de tensiones y puntos de inicio de grietas. En las piezas de fundici\u00f3n de grado aeroespacial, el contenido de inclusiones suele especificarse por debajo de 0,5 mm\u00b2\/kg mediante el an\u00e1lisis PoDFA (aparato de filtraci\u00f3n de discos porosos). Las piezas estructurales de automoci\u00f3n suelen requerir valores inferiores a 1,0 mm\u00b2\/kg.<\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Tipo de inclusi\u00f3n<\/strong><\/th>\nFuente<\/strong><\/th>\nGama de tallas<\/strong><\/th>\nEfecto principal en el moldeo<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Pel\u00edculas y part\u00edculas de Al\u2082O\u2083<\/td>\nOxidaci\u00f3n de la superficie de fusi\u00f3n, turbulencia de transferencia<\/td>\n1\u2013500 \u00b5m<\/td>\nReducci\u00f3n de la ductilidad, v\u00edas de fuga<\/td>\n<\/tr>\n
Espinela de MgAl\u2082O\u2084<\/td>\nAleaciones que contienen magnesio (por ejemplo, 5xxx, A356)<\/td>\n1\u201350 \u00b5m<\/td>\nPuntos duros, desgaste de las herramientas de mecanizado<\/td>\n<\/tr>\n
Al\u2084C\u2083<\/td>\nRefractarios a base de carbono, part\u00edculas de SiC<\/td>\n5\u201330 \u00b5m<\/td>\nCorrosi\u00f3n por picaduras, defectos superficiales<\/td>\n<\/tr>\n
Aglomerados de TiB\u2082<\/td>\nUso excesivo del refinador de grano o distribuci\u00f3n inadecuada<\/td>\nAgrupaciones de 10 a 100 \u00b5m<\/td>\nFragilizaci\u00f3n localizada<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

El aspecto fundamental que a menudo se subestima en los entornos de producci\u00f3n es que la desgasificaci\u00f3n y la eliminaci\u00f3n de inclusiones son procesos interrelacionados. Las burbujas de gas inerte recogen las inclusiones en suspensi\u00f3n por flotaci\u00f3n a medida que ascienden a trav\u00e9s de la masa fundida, por lo que una etapa de desgasificaci\u00f3n bien dise\u00f1ada elimina simult\u00e1neamente ambos contaminantes.<\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo funciona la desgasificaci\u00f3n rotativa del aluminio?<\/h2>\n

La desgasificaci\u00f3n rotativa consiste en introducir un gas inerte \u2014normalmente arg\u00f3n o nitr\u00f3geno, a veces mezclado con 1\u20135% de cloro\u2014 a trav\u00e9s de un impulsor giratorio de alta velocidad sumergido en la masa fundida. El impulsor fragmenta la corriente de gas en burbujas finas y uniformemente dispersas (idealmente de 2\u20135 mm de di\u00e1metro). La eficacia del desgasificado depende de tres mecanismos interrelacionados:<\/p>\n

    \n
  1. Transferencia de hidr\u00f3geno por difusi\u00f3n.<\/strong>\u00a0El hidr\u00f3geno disuelto migra a trav\u00e9s de la capa l\u00edmite de difusi\u00f3n hacia el interior de cada burbuja inerte, donde la presi\u00f3n parcial es baja. Las burbujas m\u00e1s peque\u00f1as ofrecen una mayor superficie total por unidad de volumen de gas, lo que aumenta el coeficiente de transferencia de masa.<\/li>\n
  2. Tiempo de permanencia de las burbujas.<\/strong>\u00a0Las burbujas m\u00e1s finas ascienden m\u00e1s lentamente, lo que prolonga el tiempo de contacto con la masa fundida. Una burbuja de 3 mm asciende a aproximadamente 0,25 m\/s, frente a los 0,45 m\/s de una burbuja de 8 mm, lo que supone casi el doble del tiempo de permanencia en un crisol t\u00edpico de 600 mm de profundidad.<\/li>\n
  3. Circulaci\u00f3n del material fundido.<\/strong>\u00a0El rotor genera un flujo de v\u00f3rtices controlado que pone continuamente en contacto el metal sin tratar con el enjambre de burbujas, evitando as\u00ed la formaci\u00f3n de zonas de estancamiento.<\/li>\n<\/ol>\n

    Para la eliminaci\u00f3n de impurezas, las peque\u00f1as burbujas se adhieren f\u00edsicamente a las pel\u00edculas de \u00f3xido y a las part\u00edculas mediante fuerzas de tensi\u00f3n superficial y las transportan hacia la superficie, donde pasan a formar parte de la capa de escoria.<\/p>\n

    \u00bfQu\u00e9 par\u00e1metros del proceso determinan la eficacia de la desgasificaci\u00f3n?<\/h3>\n

    Para obtener resultados repetibles es necesario controlar rigurosamente varias variables interrelacionadas:<\/p>\n

    \n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
    Par\u00e1metro<\/strong><\/th>\nRango recomendado<\/strong><\/th>\nEfecto de la desviaci\u00f3n<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
    Velocidad del rotor<\/td>\n350-500 RPM (var\u00eda en funci\u00f3n del di\u00e1metro del rotor)<\/td>\nDemasiado baja: burbujas gruesas, mala dispersi\u00f3n. Demasiado alta: v\u00f3rtice excesivo, la turbulencia superficial vuelve a arrastrar el \u00f3xido<\/td>\n<\/tr>\n
    Caudal de gas<\/td>\n5\u201315 l\/min (cuchara), 15\u201340 l\/min (en l\u00ednea)<\/td>\nEl exceso de gas deteriora los medios de purga y aumenta la turbulencia sin que ello se traduzca en una eliminaci\u00f3n proporcional de H\u2082.<\/td>\n<\/tr>\n
    Duraci\u00f3n del tratamiento<\/td>\n8-15 minutos por cada 500 kg (lote)<\/td>\nUn tratamiento insuficiente deja niveles residuales de H\u2082 por encima de los especificados; un tratamiento excesivo aumenta los costes y provoca una p\u00e9rdida de temperatura<\/td>\n<\/tr>\n
    Temperatura de fusi\u00f3n<\/td>\n700\u2013740 \u00b0C (dependiendo de la aleaci\u00f3n)<\/td>\nLas temperaturas m\u00e1s altas aumentan la solubilidad del H\u2082 y el riesgo de reabsorci\u00f3n<\/td>\n<\/tr>\n
    Profundidad de inmersi\u00f3n del rotor<\/td>\nEntre 50 y 100 mm por encima del fondo del crisol<\/td>\nUna colocaci\u00f3n poco profunda permite que el gas se escape hacia la superficie<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

    Un error operativo habitual es compensar el desgaste del rotor aumentando el caudal de gas. Esto produce burbujas m\u00e1s grandes, agrava la turbulencia superficial y, a menudo,\u00a0aumentos<\/em>\u00a0contenido en \u00f3xido, a pesar de que parezca que se mantiene el caudal de gas. El estado del rotor debe revisarse seg\u00fan un calendario fijo: los rotores de grafito suelen requerir su sustituci\u00f3n tras 60-80 horas de funcionamiento con aleaciones de aluminio est\u00e1ndar.<\/p>\n

    \"Oxidaci\u00f3n
    Oxidaci\u00f3n preliminar del rotor de grafito<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

    \u00bfC\u00f3mo se mide el contenido de hidr\u00f3geno tras la desgasificaci\u00f3n?<\/h2>\n

    La verificaci\u00f3n cuantitativa es imprescindible. Los dos m\u00e9todos m\u00e1s habituales en entornos de producci\u00f3n son:<\/p>\n