Le dégazage de l'aluminium fondu s'effectue généralement à l'aide d'un gaz inerte, généralement introduit dans la masse fondue par un dégazeur rotatif. Ce processus de dégazage est soumis aux lois de la thermodynamique ; lorsque des bulles de gaz de purge sont introduites dans la masse fondue, elles captent de l'hydrogène en remontant vers la surface. Dans le meilleur des cas, ces bulles saturées d’hydrogène quittent le bain fondu et réduisent ainsi la teneur en hydrogène. Dans ce cas, l’efficacité du procédé est de 100% d’un point de vue thermodynamique. Mais à mesure que la teneur en gaz de la masse fondue diminue, la pression d’équilibre de l’hydrogène dans les bulles diminue également ; par conséquent, la quantité de gaz de purge nécessaire pour éliminer l’hydrogène résiduel doit augmenter.
Le taux d'élimination des gaz à l'équilibre pour l'aluminium pur au-dessus de 1 400 °F (760 °C). Un taux d'élimination des gaz de 200, par exemple, signifie qu'il faudra 200 litres de gaz inerte pour éliminer un litre d'hydrogène. Ce comportement limite la capacité d'un métallurgiste à dégazer jusqu'à un très faible taux d'hydrogène. La solubilité augmente également de manière exponentielle avec la température, ce qui signifie qu'une augmentation de 200 °F (111 °C) double la solubilité. Toutes choses égales par ailleurs, une température plus élevée de l'aluminium coulé allongera le temps de dégazage nécessaire.
Les éléments d'alliage peuvent également avoir une incidence sur la solubilité de l'hydrogène. Les alliages présentant des valeurs plus élevées sont plus difficiles à dégazer ; ainsi, par exemple, le dégazage de l'aluminium 535 prendra quatre fois plus de temps que celui de l'aluminium pur. Heureusement, ces facteurs peuvent être maîtrisés et, dans la plupart des cas, il est possible d'obtenir sans difficulté excessive la teneur en gaz et le procédé nécessaires pour éliminer la porosité excessive des pièces moulées en aluminium.
Comment dégazer l'aluminium fondu ?
Le dégazage s'effectue généralement dans l'une des trois zones suivantes de l'usine de fonderie :
1. Dans la poche de transfert, utilisée pour transporter le métal entre les fours de fusion et les fours de maintien en température.
2. Dans les fours à creuset, généralement juste avant la coulée de l'aluminium fondu.
3. Dans un système en ligne, lorsque le métal est acheminé vers les fours de maintien via un circuit de transfert.
Les deux premières options sont les plus courantes et, dans les deux cas, l'opération de dégazage est généralement réalisée à l'aide d'un système de dégazage rotatif. Concrètement, tous les dégazeurs rotatifs ne se valent pas. Il est important de disposer d’une conception optimale de la tête afin de produire de petites bulles très efficaces. Des économies substantielles peuvent être réalisées grâce à des temps de traitement plus courts et à une consommation de gaz réduite. Par le passé, l’industrie de la fusion des métaux s’est tournée vers des conceptions de têtes simples, moins coûteuses à usiner mais produisant des bulles plus grosses. Cette approche constitue une fausse économie en raison d’une efficacité réduite.