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Méthode de détection d'inclusions solides dans l'aluminium en fusion

Les inclusions présentes dans la masse d'aluminium fondu comprennent principalement des inclusions solides et des inclusions gazeuses. Les inclusions solides sont principalement constituées d'Al₂O₃, d'AlN, d'Al₃C₄ et de MgO, issues de la réaction de l'aluminium et de ses alliages, au cours du processus de fusion, avec le N₂, l'O₂ et le CO₂ présents dans les gaz du four. Elles finissent par s’oxyder en Al₂O₃ et MgAl₂O₄ ;

Les méthodes permettant d'éliminer les inclusions sont la sédimentation — les particules s'accumulent au fond de la masse fondue —, la flottation — les inclusions remontent à la surface de la masse fondue et s'y accumulent — et la filtration — qui consiste à séparer les particules de la masse fondue à l'aide d'un milieu poreux.

Filtre en mousse céramique pour aluminium fondu
Filtre en mousse céramique pour aluminium fondu

Les méthodes de détection des inclusions solides comprennent le LiMCA (Ⅲ) par détection électronique, le PoDFA par filtration, le Prefil-Footprinter, le LAIS, le Qualiflash, l'analyse du spectre énergétique EDX et le mode K pour la teneur en scories de fracture, etc. Les trois premières méthodes sont les plus connues et les plus largement utilisées ; elles sont produites par la société suisse ABB, dont l'agent asiatique est Shenzhen Pyrotek.
LiMCA (Ⅲ) : L'analyseur de pureté des métaux en fusion LiMCA a été proposé pour la première fois par l'Université McGill au Canada afin de permettre la détection in situ, en ligne et quantitative de la pureté des métaux en fusion. La taille des inclusions mesurées par le LiMCA (III) est comprise entre 20 μm et 155 μm, et leur concentration (valeur) entre 0,05 et 1 000 k/kg, soit entre 1 et 100 000 ppb (μg/L) ; la durée de l’impulsion indique la taille des inclusions, tandis que le nombre d’impulsions correspond au nombre d’inclusions.

PoDFA (analyse par filtration sur disque poreux) : Verser la masse fondue de l'alliage à tester dans le récipient ; sous l'effet d'une pression négative, la masse fondue est filtrée à travers le filtre en céramique alvéolée ; peser la masse fondue propre filtrée, puis retirer le filtre, découper sa partie centrale et effectuer une analyse métallographique quantitative (Licence) afin de déterminer la surface des inclusions sur la section du filtre, puis divisez cette surface par le poids de la masse fondue épurée pour obtenir une unité exprimée en mm²/kg. Cette mesure permet d'évaluer la pureté de la masse fondue.

Prefil-Footprinter : l'analyseur sous pression de la pureté de l'aluminium liquide (Prefil-Footprinter), contrairement au PoDFA, utilise une méthode à pression positive pour faire passer le métal en fusion à travers le filtre. De plus, il enregistre simultanément le poids du métal en fusion filtré et le temps de filtration. Graphique temporel. Les inclusions présentes dans la masse fondue obstruent partiellement les pores du filtre, ce qui réduit le débit de passage du métal à travers le filtre et allonge la durée de l'opération. L'analyse de la courbe de filtration permet de déterminer rapidement la teneur actuelle en scories de l'aluminium fondu. Analyse qualitative et quantitative : pour l’analyse métallographique des inclusions, il est nécessaire de découper le filtre céramique (Licence), de déterminer la surface occupée par les inclusions sur la section du filtre, de diviser cette surface par le poids de la masse fondue propre, et d’obtenir ainsi une unité de mesure en mm²/kg, qui correspond à la pureté de la masse fondue.