Porosidad gas de hidrógeno es un aluminio defecto de fundición en forma de una porosidad o vacío en una lata de aluminio de fundición causada por un alto nivel de hidrógeno gas (H 2 ) disuelto en el aluminio en fase líquida . La solubilidad del hidrógeno en el aluminio sólido es mucho menor que en el aluminio líquido. A medida que el aluminio se congela, parte del hidrógeno sale de la solución y forma burbujas, creando porosidad en el aluminio sólido.
Las fundiciones de aluminio quieren producir piezas de fundición de aluminio de alta calidad con la mínima porosidad. La porosidad del hidrógeno se puede reducir reduciendo la cantidad de hidrógeno en la aleación de aluminio líquido, desgasificando o burbujeando . (A veces, se mantiene intencionalmente una pequeña concentración de hidrógeno; una porosidad de hidrógeno muy fina puede ser preferible a los huecos internos causados por la contracción). La solidificación direccional puede llevar impurezas a un extremo de la pieza fundida.
El problema del hidrogeno
El hidrógeno se forma cada vez que el aluminio fundido entra en contacto con el vapor de agua y se disuelve fácilmente en la masa fundida. El gas tiende a salir de la solución y forma burbujas cuando la masa fundida se solidifica.
Los efectos perjudiciales derivados de la presencia de un exceso de hidrógeno disuelto en el aluminio son numerosos. El hidrógeno causa porosidad en los productos de aluminio, lo que lleva a muchos defectos de fundición, propiedades mecánicas reducidas como fatiga y menor resistencia a la corrosión. Se utilizan varios métodos para reducir la cantidad de hidrógeno disuelto de la masa fundida, como el fundente en el horno antes del proceso de fundición o el uso de equipos de desgasificación en línea [1] durante el proceso de fundición.
Medición directa de hidrógeno
Luego, se requiere un método en línea para medir el hidrógeno en el aluminio para caracterizar y optimizar el proceso, lo que ayuda a garantizar la calidad de los productos salientes y monitorea el desempeño de estos procesos de desgasificación. Los métodos de laboratorio tradicionales, como la extracción en caliente , son demasiado costosos para la garantía de calidad de rutina y demasiado lentos para un control eficaz del proceso . La prueba de presión reducida (RPT) se usa a menudo en el piso de la fundición. El RPT es un método semicuantitativo con precisión limitada que proporciona una indicación del nivel de hidrógeno.
Analizador de hidrogeno
Se puede utilizar un analizador de hidrógeno [2] para la medición directa de hidrógeno en aluminio líquido. El control directo del hidrógeno es posible utilizando una tecnología de medición cuantitativa en línea basada en un método de recirculación de gas de circuito cerrado a través de una sonda de cerámica porosa.
Desde su introducción en 1989, este método de recirculación de gas ha sido utilizado cada vez más por los principales productores de aluminio. [3]
Un ejemplo de analizador para la medición directa de hidrógeno en aluminio líquido es el Accurity. Funciona con una sonda sumergida en aluminio líquido y utiliza el método de recirculación de circuito cerrado.
Principio de funcionamiento
La recirculación de circuito cerrado es un método probado para monitorear directamente el hidrógeno en el aluminio fundido. Un pequeño volumen de gas portador, por lo general nitrógeno, se pone en contacto con la masa fundida por medio de una sonda sumergida, y se recircula continuamente en el bucle cerrado hasta que sus alcances contenido de hidrógeno equilibrio con la presión de vapor de H 2 en la masa fundida. La concentración de H 2 en el gas se mide y se convierte en una lectura de la concentración de gas en el metal. Este método es rápido, reproducible y preciso, y se puede utilizar en línea en la fábrica.
La cantidad de H 2 en el bucle de gas del instrumento se determina por una conductividad térmica sensor, que proporciona una alta reproducibilidad y una amplia gama de medición.
Referencias
- ^ Bernd Prillhofer, Holm Böttcher, Desarrollo y características de rendimiento práctico de un nuevo impulsor para el tratamiento de metales en hornos de fundición / retención, Metales ligeros 2009, Sociedad de minerales, metales y materiales
- ^ Peter D. Waite, MEJOR COMPRENSIÓN METALÚRGICA DEL DESGASIFICADOR COMPACTO ALCAN, Metales ligeros 1998, Sociedad de minerales, metales y materiales, 1998, págs. 791-796
- ^ Mediciones de hidrógeno in situ en aleaciones líquidas de fundición de Al-Si, Florence Paray, Universidad McGill