Desgaseificação de alumínio fundido com equipamento de desgaseificação rotativo

Desgaseificação do alumínio fundido

As práticas de desgaseificação e injeção de fluxo podem ajudar a reduzir o hidrogênio e as inclusões, além de melhorar a qualidade do alumínio fundido na fundição.

A porosidade é um defeito comum e bem conhecido nas peças fundidas. Sua presença prejudica as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão. Portanto, é uma das principais causas de rejeição de peças fundidas nas fundições. As fundições costumam classificar a porosidade como poros ou defeitos de retração, mas, na realidade, a porosidade geralmente é uma combinação dos dois.

No entanto, esses dois fenômenos podem ocorrer isoladamente e, quando isso acontece, o controle e a correção tornam-se mais fáceis e simples para o engenheiro de fundição.

A principal causa da formação de poros em peças fundidas de alumínio é o hidrogênio, que é o único gás com solubilidade significativa no alumínio fundido. As peças fundidas de alumínio geralmente contêm 0,15-0,30 ml de H₂ por 100 mg de Al. Somente em ligas de fundição de alta resistência é que a concentração de hidrogênio precisa ser mantida abaixo de 0,1 ml de H₂ por 100 mg de Al.

Embora as peças fundidas com teor de hidrogênio muito baixo geralmente apresentem maior porosidade de retração do que aquelas com concentrações mais elevadas, elas exigem cálculos mais precisos do sistema de alimentação e do canal de alimentação. A quantidade permitida de poros na peça fundida é determinada pelo método de fundição e pelas especificações das peças. Em peças fundidas de alta resistência, como as do setor aeroespacial ou automotivo, sempre são estabelecidas especificações muito rigorosas quanto à robustez e às propriedades mecânicas; por isso, são necessários métodos de desgaseificação da massa de alumínio fundido muito precisos e eficazes para manter a menor concentração possível de hidrogênio.

O objetivo do processo de desgaseificação do alumínio fundido é, principalmente, reduzir a concentração de hidrogênio dissolvido no metal fundido, para que, em seguida, seja realizada a fundição. O método mais eficaz para a desgaseificação consiste na rotação do impulsor. O gás de purga introduzido é fragmentado em pequenas bolhas e distribuído uniformemente por toda a massa fundida.

Os gases de purga mais comumente utilizados em desgaseamento rotativo são o nitrogênio e o argônio. À medida que a bolha de purga sobe, o hidrogênio dissolvido se difunde para dentro dela, formando hidrogênio molecular, que é insolúvel e, portanto, é liberado quando a bolha atinge a superfície. Portanto, a área de contato entre o metal líquido e as bolhas, bem como o tempo de permanência das bolhas no metal líquido, desempenham um papel importante na eficiência da desgaseificação.

Preferem-se bolhas menores, pois elas apresentam maior área de superfície e sobem lentamente. A taxa de remoção do hidrogênio no processo de desgaseificação rotativa é controlada pelos princípios da termodinâmica e da cinética, bem como pelo projeto do rotor, pelo fator de fusão, pelos parâmetros operacionais e pelas condições físicas do equipamento de desgaseificação.