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Dégazage par ultrasons de l'aluminium fondu

Zinc, magnésium, cuivre, laiton, bronze et alliages ferreux jusqu'à 1 800° Celsius

Qu'est-ce que la cavitation ?

Letraitement par ultrasons des métaux en fusion peut améliorer considérablement les propriétés des pièces coulées, en particulier leur microstructure et leurs propriétés mécaniques. Récemment, de nouveaux raffinements de la technique utilisant une technologie ultrasonore propriétaire apportent des avantages significatifs à la coulée continue industrielle, offrant une alternative au dégazage à l'argon, le remplacement des additifs d'alliage maître standard, et des améliorations substantielles de la microstructure.

Nous examinerons ici les mécanismes qui sous-tendent les interactions ultrasons-métal liquide, en particulier comment ils s'appliquent au dégazage par ultrasons et au raffinement du grain. Enfin, nous présenterons brièvement notre technologie ultrasonique appliquée à la coulée continue industrielle. 

Appliquée aux liquides, y compris l'eau et les métaux liquides, l'énergie ultrasonique peut induire la cavitation : la formation de microbulles de vapeur causée par des changements rapides d'énergie. Ces bulles, ou vides, apparaissent lorsque la pression est réduite à un niveau inférieur à la pression de vapeur saturée de la phase liquide, puis s'effondrent ou implosent rapidement sous haute pression, produisant une onde de choc et dissipant une énergie considérable.

La cavitation est renforcée par la présence de centres de nucléation, généralement des microbulles et des impuretés.

Lors du moulage de l'aluminium et de ses alliages, la présence d'hydrogène, généralement sous sa forme atomique, peut entraîner des problèmes de porosité dans le produit final. Pour y remédier, un processus de dégazage est souvent employé. Dans une approche, un gaz inerte tel que l'argon est injecté dans la masse fondue, formant des bulles dans lesquelles l'hydrogène diffuse en formant de l'hydrogène moléculaire.

Dégazage par ultrasons de l'aluminium fondu Dégazage par ultrasons

Quelques résultats :

    • Amélioration de l'homogénéisation du métal, de l'affinement du grain et du mélange de nouveaux alliages.
    • Excellents résultats de dégazage par ultrasons (défragments et inclusions mouillées)
    • Excellents résultats après avoir fait vibrer le carter d'une machine à couler verticale Wagstaff DC.
    • Excellents résultats sur une ligne de coulée continue Bruno Presezzi.
    • Amélioration de la micro cristallisation et des caractéristiques de l'alliage lors du moulage.
    • Réduction de la friction entre un outil (par exemple, coulée, étirage, extrusion, moulage).
    • Amélioration de la finition de la surface.

Réduction des coûts environnementaux, amélioration de l'efficacité

Les bulles de gaz remontent à la surface et sont expulsées. Une autre approche consiste à soumettre la masse fondue à une pression réduite, mais ces deux procédés présentent des inconvénients environnementaux et économiques.

Pendant le dégazage par ultrasons, les microbulles qui se forment pendant le cycle à basse pression constituent des noyaux pour la formation de bulles d'hydrogène. Essentiellement, l'hydrogène diffuse vers ces bulles. Aidées par le flux et l'écoulement acoustique induit par les ultrasons, les bulles d'hydrogène montent à la surface de la masse fondue et sont expulsées.

Ce procédé présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles, notamment un coût environnemental réduit et une efficacité accrue. Le dégazage par ultrasons réduit efficacement la porosité de la pièce moulée, augmentant ainsi sa résistance et sa ductilité.