Procédé d'affinage d'alliages d'aluminium avec système de dégazage rotatif

Procédé d'affinage des alliages d'aluminium

Le procédé d'affinage des alliages d'aluminium par système de dégazage rotatif permet d'éliminer l'hydrogène et les scories, de purifier l'aluminium et d'éliminer les microperforations. Avec le développement rapide de l'industrie automobile, la production de pièces moulées en alliage d'aluminium connaît une croissance fulgurante. La quantité importante de déchets de moulage résultant d’un traitement inadéquat des masses fondues d’alliages d’aluminium constitue un problème que les fabricants de pièces moulées en alliage d’aluminium doivent résoudre de toute urgence. Ces dernières années, la recherche sur les procédés d’affinage des alliages d’aluminium a suscité l’intérêt des professionnels du moulage. De nombreux facteurs influent sur la qualité des masses fondues d’alliages d’aluminium, notamment la composition chimique de l’alliage, l’état de fusion, l’affinage de l’alliage et sa modification.

Les pores de coulée présents dans les pièces moulées en alliage d'aluminium constituent la principale cause de rebut. La présence de porosités ne réduit pas seulement la surface utile de la pièce moulée, mais constitue également une source de fissures et accélère leur propagation. Elle entraîne à terme une dégradation des propriétés mécaniques du matériau. La formation de porosités est principalement due à la présence d’inclusions de scories et à la teneur en hydrogène dans la masse fondue. L’hydrogène représente environ 85% du gaz total présent dans la masse fondue d’aluminium. En effet, la solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium solide est d’environ 1/20 de celle à l’état liquide. Lorsque l’aluminium se solidifie, l’hydrogène qui y est dissous précipite pour former des porosités. Le processus d’affinage des alliages d’aluminium par rotation système de dégazage permet d'éliminer l'hydrogène et les scories, de purifier l'aluminium en fusion et d'éliminer les microperforations des pièces moulées.

Procédé d'affinage des alliages d'aluminium

Le principe de fonctionnement est le suivant : lorsque le moteur entraîne le rotor en rotation, l'argon se fragmente en petites bulles. La présence de ces petites bulles réduit la concentration d’hydrogène dans l’aluminium en fusion ainsi que la pression partielle à sa surface, ce qui diminue la concentration d’hydrogène dans l’aluminium en fusion. L’hydrogène est extrait de la surface de l’aluminium en fusion par l’argon, puis brûlé et consommé à la surface du bain d’aluminium.

Lorsque de petites bulles d'argon remontent vers la surface du liquide au fond du bain d'aluminium fondu, l'hydrogène dissous dans ce dernier entre en contact avec l'interface entre l'argon et l'aluminium fondu, et passe alors de l'état dissous à l'état adsorbé. Les atomes de gaz présents dans la couche d'adsorption réagissent pour former des molécules d'hydrogène. À mesure que les bulles grossissent, elles remontent à la surface de l'aluminium fondu et se consument.

Lorsque de petites bulles d'argon remontent du fond de la masse d'aluminium en fusion vers la surface, les particules d'inclusions en suspension dans cette masse sont remuées ; les inclusions entrent alors en collision les unes avec les autres, s'agglomèrent et grossissent. Lorsque l’inclusion atteint une certaine taille, elle peut entrer en collision avec les bulles flottantes et y être piégée. Elle est alors amenée à la surface du liquide, ce qui permet d’éliminer les scories.

Il existe deux modèles d'inclusions piégeant les bulles, qui entraînent une capture par collision inertielle pour les inclusions de plus grande taille. Pour les inclusions plus petites, il est difficile qu'elles entrent en collision avec les bulles, mais un piégeage tangentiel peut se produire autour de celles-ci.

En effet, l'argon étant un gaz inerte, il ne réagit pas avec l'aluminium liquide. Il peut remplacer l'hydrogène dans la masse d'aluminium fondu, ce qui réduit considérablement la teneur en hydrogène de celle-ci et améliore les propriétés mécaniques de l'alliage d'aluminium.