{"id":4476,"date":"2020-09-03T10:05:18","date_gmt":"2020-09-03T10:05:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.alalloycasting.com\/?p=4476"},"modified":"2026-08-18T02:38:26","modified_gmt":"2026-08-18T02:38:26","slug":"degassing-molten-aluminum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.alalloycasting.com\/pt\/degassing-molten-aluminum\/","title":{"rendered":"Desgaseifica\u00e7\u00e3o do alum\u00ednio fundido"},"content":{"rendered":"

A desgaseifica\u00e7\u00e3o do alum\u00ednio fundido remove o hidrog\u00eanio dissolvido e as inclus\u00f5es n\u00e3o met\u00e1licas \u2014 os dois principais contaminantes que causam porosidade, reduzem a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e comprometem a vida \u00fatil \u00e0 fadiga nas pe\u00e7as fundidas acabadas. A desgaseifica\u00e7\u00e3o rotativa com g\u00e1s inerte \u00e9 o m\u00e9todo industrial mais amplamente adotado, alcan\u00e7ando n\u00edveis de hidrog\u00eanio inferiores a 0,10 mL\/100 g de Al em sistemas devidamente otimizados. Este guia aborda os fundamentos metal\u00fargicos, as vari\u00e1veis do processo, a sele\u00e7\u00e3o de equipamentos e os par\u00e2metros de qualidade que determinam a efic\u00e1cia da desgaseifica\u00e7\u00e3o nas opera\u00e7\u00f5es de fundi\u00e7\u00e3o e de lingotamento cont\u00ednuo.<\/p>\n

\"Desgaseifica\u00e7\u00e3o
Desgaseifica\u00e7\u00e3o do alum\u00ednio fundido<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

Por que o hidrog\u00eanio se dissolve no alum\u00ednio durante a fus\u00e3o?<\/h2>\n

A afinidade do alum\u00ednio pelo hidrog\u00eanio aumenta acentuadamente acima de sua temperatura de liquidus (660 \u00b0C para o Al puro). A 750 \u00b0C, a solubilidade de equil\u00edbrio do hidrog\u00eanio no alum\u00ednio l\u00edquido atinge aproximadamente 0,69 mL\/100 g, em compara\u00e7\u00e3o com apenas 0,036 mL\/100 g no estado s\u00f3lido \u2014 uma propor\u00e7\u00e3o de cerca de 19:1. Essa queda dr\u00e1stica durante a solidifica\u00e7\u00e3o for\u00e7a o hidrog\u00eanio a sair da solu\u00e7\u00e3o, formando poros de g\u00e1s por toda a matriz da pe\u00e7a fundida.<\/p>\n

A principal fonte de hidrog\u00eanio \u00e9 a umidade. O vapor de \u00e1gua presente na atmosfera do forno, os materiais de carga \u00famidos, o fluxo \u00famido e at\u00e9 mesmo o ar ambiente \u00famido se dissociam na superf\u00edcie da massa fundida, de acordo com:<\/p>\n

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

Os hidrocarbonetos provenientes de lubrificantes, revestimentos e produtos de combust\u00e3o contribuem com hidrog\u00eanio adicional. Controlar essas fontes a montante \u00e9 importante, mas, por si s\u00f3, insuficiente \u2014 a desgaseifica\u00e7\u00e3o ativa da massa fundida continua sendo essencial.<\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Fonte de hidrog\u00eanio<\/strong><\/th>\nContribui\u00e7\u00e3o t\u00edpica<\/strong><\/th>\nMitiga\u00e7\u00e3o<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Umidade atmosf\u00e9rica<\/td>\n40\u201355%<\/td>\nAtmosfera seca do forno, g\u00e1s de cobertura<\/td>\n<\/tr>\n
Material de abatimento (devolu\u00e7\u00f5es, refugo)<\/td>\n20\u201330%<\/td>\nPr\u00e9-aque\u00e7a a 200\u2013250 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Fluxos e refinadores de gr\u00e3os<\/td>\n10\u201315%<\/td>\nArmazene em recipientes fechados e aquecidos<\/td>\n<\/tr>\n
Intera\u00e7\u00e3o entre o material refrat\u00e1rio e o cadinho<\/td>\n5\u201310%<\/td>\nUtilize refrat\u00e1rios de baixa porosidade<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Learn More About Our Molten Aluminum Degassing Solutions<\/a><\/p>\n

Quais s\u00e3o os efeitos das inclus\u00f5es no alum\u00ednio fundido?<\/h2>\n

Al\u00e9m do hidrog\u00eanio, as inclus\u00f5es n\u00e3o met\u00e1licas \u2014 principalmente alumina (Al\u2082O\u2083), espin\u00e9lios (MgAl\u2082O\u2084), carbonetos (Al\u2084C\u2083) e v\u00e1rios boretos \u2014 prejudicam a integridade da pe\u00e7a fundida. Essas part\u00edculas se originam da oxida\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie da massa fundida, da eros\u00e3o dos revestimentos refrat\u00e1rios, de rea\u00e7\u00f5es com os fluxos de cobertura e do arrastamento de esc\u00f3ria durante a transfer\u00eancia.<\/p>\n

Inclus\u00f5es t\u00e3o pequenas quanto 10\u201320 \u00b5m atuam como concentradores de tens\u00e3o e pontos de in\u00edcio de trincas. Em pe\u00e7as fundidas de grau aeroespacial, o teor de inclus\u00f5es \u00e9 frequentemente especificado abaixo de 0,5 mm\u00b2\/kg por meio da an\u00e1lise PoDFA (Aparelho de Filtra\u00e7\u00e3o por Disco Poroso). Pe\u00e7as estruturais automotivas normalmente exigem valores inferiores a 1,0 mm\u00b2\/kg.<\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Tipo de inclus\u00e3o<\/strong><\/th>\nFonte<\/strong><\/th>\nFaixa de tamanhos<\/strong><\/th>\nEfeito principal na fundi\u00e7\u00e3o<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Filmes\/part\u00edculas de Al\u2082O\u2083<\/td>\nOxida\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie de fus\u00e3o, turbul\u00eancia de transfer\u00eancia<\/td>\n1\u2013500 \u00b5m<\/td>\nDutabilidade reduzida, pontos de vazamento<\/td>\n<\/tr>\n
Espin\u00e9lio de MgAl\u2082O\u2084<\/td>\nLigas contendo magn\u00e9sio (por exemplo, 5xxx, A356)<\/td>\n1\u201350 \u00b5m<\/td>\nPontos duros, desgaste das m\u00e1quinas-ferramentas<\/td>\n<\/tr>\n
Al\u2084C\u2083<\/td>\nRefrat\u00e1rios \u00e0 base de carbono, part\u00edculas de SiC<\/td>\n5\u201330 \u00b5m<\/td>\nCorros\u00e3o por pite, defeitos superficiais<\/td>\n<\/tr>\n
Aglomerados de TiB\u2082<\/td>\nUso excessivo do refinador de gr\u00e3os ou distribui\u00e7\u00e3o inadequada<\/td>\nAgrupamentos de 10\u2013100 \u00b5m<\/td>\nFragiliza\u00e7\u00e3o localizada<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

O ponto cr\u00edtico frequentemente subestimado em ambientes de produ\u00e7\u00e3o: a desgaseifica\u00e7\u00e3o e a remo\u00e7\u00e3o de inclus\u00f5es s\u00e3o processos interligados. As bolhas de g\u00e1s inerte capturam as inclus\u00f5es em suspens\u00e3o por flota\u00e7\u00e3o \u00e0 medida que sobem atrav\u00e9s da massa fundida; assim, uma etapa de desgaseifica\u00e7\u00e3o bem projetada trata simultaneamente ambos os contaminantes.<\/p>\n

Como funciona a desgaseifica\u00e7\u00e3o rotativa do alum\u00ednio?<\/h2>\n
\"rotary\/
rotary\/ onlie degassing system<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

A desgaseifica\u00e7\u00e3o rotativa introduz um g\u00e1s inerte \u2014 normalmente arg\u00f4nio ou nitrog\u00eanio, \u00e0s vezes misturado com 1\u20135% de cloro \u2014 por meio de um impulsor rotativo de alta velocidade submerso na massa fundida. O impulsor fragmenta o fluxo de g\u00e1s em bolhas finas e uniformemente dispersas (idealmente com 2\u20135 mm de di\u00e2metro). A efici\u00eancia da desgaseifica\u00e7\u00e3o depende de tr\u00eas mecanismos interligados:<\/p>\n

    \n
  1. Transfer\u00eancia de hidrog\u00eanio induzida por difus\u00e3o.<\/strong>\u00a0O hidrog\u00eanio dissolvido migra atrav\u00e9s da camada limite de difus\u00e3o para o interior de cada bolha inerte, onde a press\u00e3o parcial \u00e9 baixa. Bolhas menores proporcionam uma \u00e1rea superficial total maior por unidade de volume de g\u00e1s, aumentando o coeficiente de transfer\u00eancia de massa.<\/li>\n
  2. Tempo de perman\u00eancia da bolha.<\/strong>\u00a0Bolhas mais finas sobem mais lentamente, prolongando o tempo de contato com a massa fundida. Uma bolha de 3 mm sobe a cerca de 0,25 m\/s, contra 0,45 m\/s para uma bolha de 8 mm \u2014 quase o dobro do tempo de perman\u00eancia em um cadinho t\u00edpico de 600 mm de profundidade.<\/li>\n
  3. Circula\u00e7\u00e3o do material fundido.<\/strong>\u00a0O rotor gera um fluxo de v\u00f3rtices controlado que mant\u00e9m o metal n\u00e3o tratado em contato cont\u00ednuo com o enxame de bolhas, evitando a forma\u00e7\u00e3o de zonas de estagna\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<\/ol>\n

    Para a remo\u00e7\u00e3o de impurezas, as pequenas bolhas aderem fisicamente \u00e0s camadas de \u00f3xido e \u00e0s part\u00edculas por meio de for\u00e7as de tens\u00e3o superficial e as transportam at\u00e9 a superf\u00edcie, onde se acumulam na camada de esc\u00f3ria.<\/p>\n

    Quais par\u00e2metros do processo controlam a efic\u00e1cia da desgaseifica\u00e7\u00e3o?<\/h3>\n

    Para obter resultados repet\u00edveis, \u00e9 necess\u00e1rio um controle rigoroso de v\u00e1rias vari\u00e1veis inter-relacionadas:<\/p>\n

    \n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
    Par\u00e2metro<\/strong><\/th>\nFaixa recomendada<\/strong><\/th>\nEfeito do desvio<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
    Velocidade do rotor<\/td>\n350\u2013500 RPM (varia de acordo com o di\u00e2metro do rotor)<\/td>\nMuito baixa: bolhas grosseiras, dispers\u00e3o insuficiente. Muito alta: v\u00f3rtice excessivo, a turbul\u00eancia superficial arrasta novamente o \u00f3xido<\/td>\n<\/tr>\n
    Vaz\u00e3o de g\u00e1s<\/td>\n5\u201315 L\/min (concha), 15\u201340 L\/min (em linha)<\/td>\nO excesso de g\u00e1s desperdi\u00e7a o meio de purga e aumenta a turbul\u00eancia sem que haja remo\u00e7\u00e3o proporcional de H\u2082<\/td>\n<\/tr>\n
    Tempo de tratamento<\/td>\n8 a 15 minutos por 500 kg (lote)<\/td>\nO tratamento insuficiente deixa H\u2082 residual acima do especificado; o tratamento excessivo aumenta os custos e causa perda de temperatura<\/td>\n<\/tr>\n
    Temperatura de fus\u00e3o<\/td>\n700\u2013740 \u00b0C (dependendo da liga)<\/td>\nTemperaturas mais altas aumentam a solubilidade do H\u2082 e o risco de reabsor\u00e7\u00e3o<\/td>\n<\/tr>\n
    Profundidade de submers\u00e3o do rotor<\/td>\n50\u2013100 mm acima do fundo do cadinho<\/td>\nA instala\u00e7\u00e3o em profundidade reduzida permite que o g\u00e1s chegue \u00e0 superf\u00edcie<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

    Um erro operacional comum \u00e9 compensar o desgaste do rotor aumentando o fluxo de g\u00e1s. Isso produz bolhas maiores, agrava a turbul\u00eancia superficial e, muitas vezes,\u00a0aumentos<\/em>\u00a0teor de \u00f3xido, apesar de parecer manter a vaz\u00e3o de g\u00e1s. O estado do rotor deve ser inspecionado em intervalos fixos \u2014 os rotores de grafite normalmente precisam ser substitu\u00eddos ap\u00f3s 60 a 80 horas de opera\u00e7\u00e3o com ligas de alum\u00ednio padr\u00e3o.<\/p>\n

    \"Oxida\u00e7\u00e3o
    Oxida\u00e7\u00e3o preliminar do rotor de grafite<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

    Como medir o teor de hidrog\u00eanio ap\u00f3s a desgaseifica\u00e7\u00e3o?<\/h2>\n

    A verifica\u00e7\u00e3o quantitativa \u00e9 imprescind\u00edvel. Os dois m\u00e9todos mais comuns em ambientes de produ\u00e7\u00e3o s\u00e3o:<\/p>\n