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Degasaggio ultrasonico dell'alluminio fuso

Zinco, magnesio, rame, ottone, bronzo e leghe ferrose fino a 1.800° Celsius

Cos'è la cavitazione ultrasonica?

Il trattamento ultrasonico dei metalli fusi può migliorare sostanzialmente le proprietà dei getti, in particolare la loro microstruttura e le proprietà meccaniche. Recentemente, nuovi perfezionamenti della tecnica che utilizzano una tecnologia a ultrasuoni proprietaria offrono notevoli vantaggi alla colata continua industriale, rappresentando un'alternativa alla degasazione con argon, alla sostituzione degli additivi standard di lega madre e a miglioramenti sostanziali della microstruttura.

Qui esamineremo i meccanismi alla base delle interazioni ultrasoniche con il metallo liquido, in particolare come si applicano alla degassificazione ultrasonica e all'affinamento del grano. Infine, esamineremo brevemente la nostra tecnologia ultrasonica applicata alla colata continua industriale. 

Applicata a liquidi, inclusi acqua e metalli liquidi, l'energia ultrasonica può indurre cavitazione: la formazione di microbolle di vapore causata da rapidi cambiamenti di energia. Tali bolle, o vuoti, si verificano quando la pressione viene ridotta al di sotto della pressione di vapore saturo della fase liquida, quindi collassano rapidamente o implodono sotto alta pressione, producendo un'onda d'urto e dissipando una notevole quantità di energia.

La cavitazione è potenziata quando sono presenti centri di nucleazione; tipicamente questi sono microbolle e impurità.

Quando si cola l'alluminio e le sue leghe, la presenza di idrogeno, solitamente nella sua forma atomica, può causare problemi di porosità nel prodotto finale. Per ovviare a questo, viene spesso impiegato un processo di degasaggio. In un approccio, un gas inerte come l'argon viene iniettato nel fuso formando bolle nelle quali l'idrogeno diffonde formando idrogeno molecolare.

blog-details-img02 Degassaggio ultrasonico alluminio fuso

Alcuni risultati:

    • Migliore omogeneizzazione del metallo, affinazione del grano e miscelazione di nuove leghe.
    • Eccellenti risultati della tecnologia di degassaggio ultrasonico (deframmenta e bagna le inclusioni)
    • Eccellenti risultati dopo la vibrazione 'in pozzetto' di una colata continua verticale Wagstaff DC.
    • Eccellenti risultati su una linea di colata continua Bruno Presezzi.
    • Miglioramento della microcristallizzazione e delle caratteristiche della lega nella colata.
    • Riduzione dell'attrito tra un utensile (es. colata, trafilatura, estrusione, stampaggio).
    • Miglioramento della finitura superficiale.

Costo ambientale ridotto, efficienza migliorata

Le bolle di gas salgono in superficie e vengono espulse. Un approccio alternativo prevede di sottoporre il metallo fuso a pressione ridotta, ma entrambi i processi presentano svantaggi ambientali ed economici.

Durante la degasazione ultrasonica dell'alluminio fuso, le microbolle che si formano durante il ciclo a bassa pressione forniscono nuclei per la formazione di bolle di idrogeno. Essenzialmente, l'idrogeno diffonde verso queste bolle. Assistite dal flusso acustico e dallo streaming indotti dagli ultrasuoni, le bolle di idrogeno risalgono alla superficie del bagno fuso e vengono espulse.

Questo processo presenta molti vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra cui la riduzione dei costi ambientali e una maggiore efficienza. In effetti, la degasazione ultrasonica dell'alluminio fuso riduce la porosità della colata, aumentando sia la resistenza che la duttilità.