Filtración de aleaciones de aluminio: proceso de refinado y purificación del aluminio

8 de junio Filtración de aleaciones de aluminio

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La filtración de aleaciones de aluminio se utiliza para filtrar aluminio fundido y aleaciones no ferrosas.
Filtros de espuma de alúmina para fundición Principalmente para la filtración de aluminio y aleaciones en fundiciones y salas de colada. Gracias a su excelente resistencia al ataque y a la corrosión provocados por el aluminio fundido, el filtro puede eliminar eficazmente las inclusiones y reducir el gas atrapado.

Las aleaciones de aluminio se clasifican en aleaciones de aluminio deformadas y aleaciones de aluminio fundidas según sus usos.
Entre las aleaciones de aluminio deformadas se incluyen las puertas y ventanas de aleación de aluminio de uso cotidiano, así como los materiales del fuselaje del transbordador espacial, que pueden someterse o no a un tratamiento térmico en función de los distintos requisitos de uso.
El otro tipo son las aleaciones de aluminio para fundición, que incluyen principalmente aleaciones de aluminio y silicio, aleaciones de aluminio y cobre, aleaciones de aluminio y magnesio, aleaciones de aluminio y zinc, y aleaciones de aluminio y tierras raras.

En el proceso de producción propiamente dicho, las aleaciones de aluminio fundido se clasifican en función del contenido de diversos elementos químicos.
El proceso de fundición requiere aumentar o reducir la cantidad de materias primas en función de la composición química real. Los lingotes de aluminio acabados suministrados por algunos fabricantes ya contienen diversos elementos de aleación que requiere el producto. Básicamente, el proceso de fundición no requiere añadir otros elementos químicos, ni es necesario mezclarlos directamente. Al fundir el aluminio en estado líquido, no hay un orden de adición concreto; este tipo de aleación de aluminio es adecuado para productos con una estructura única.

Se utiliza como materia prima un lingote de aluminio puro, y la composición química se ajusta en función de las necesidades reales de producción. La ventaja es que se pueden fundir aleaciones de aluminio líquidas de diferentes marcas, lo que permite satisfacer las necesidades de distintos productos, y la gama de productos es muy variada.
Antes de fundir la aleación de aluminio, los componentes se mezclan según los requisitos. En función del tipo de aleación, al determinar los componentes hay que tener en cuenta la pérdida por combustión de los distintos elementos durante el proceso de fundición, tanto en los materiales nuevos como en los reciclados y en las aleaciones intermedias.

El método de fundición más económico y más utilizado en la fundición de aleaciones de aluminio es la fundición en horno de gas, que requiere una fundición rápida, un tiempo reducido y una menor entrada de aire.
El orden de alimentación no solo influye en la eficiencia de fusión y en el consumo de aleación, sino que también afecta directamente a la calidad del aluminio fundido.
El principio de alimentación es el siguiente: primero lo pequeño y luego lo grande; primero lo que se funde fácilmente y luego lo que se funde con dificultad; primero lo que se quema menos, luego lo que se quema fácilmente y, por último, lo que se degrada.

En primer lugar, añade pequeños trozos de material triturado y aditivos de aleación con un punto de fusión más bajo (como la aleación de Al-Si); a continuación, los lingotes de aluminio y las aleaciones intermedias de gran volumen y alto punto de fusión (como la aleación de Al-Mn); y, por último, el magnesio y otros elementos que se queman fácilmente.
Los trozos pequeños de material triturado se colocan primero en el fondo del horno para proteger el cuerpo del mismo y reducir el impacto contra la pared del horno al cargar los trozos grandes de material triturado; además, dado que el punto de fusión del material triturado es bajo y se funde fácilmente, se puede mejorar la eficiencia de fusión para la posterior fusión de materias primas con puntos de fusión más altos. Baje la temperatura y añada Mg para reducir la pérdida por combustión.

Algunas empresas nacionales de apoyo al sector del automóvil adoptan este método a la hora de fundir aleaciones de aluminio: primero se precalienta el horno de fusión; una vez alcanzada la temperatura predeterminada, se inicia la alimentación, añadiendo primero pequeños trozos de material en el fondo del horno y, a continuación, lingotes de aluminio de mayor tamaño. Una vez añadidos los elementos combustibles, se introducen directamente en el aluminio fundido para que se fundan.
La filtración de aleaciones de aluminio mejora la calidad de las piezas fundidas de las llantas de aluminio, evita defectos como las inclusiones de escoria y las burbujas de aire, y mejora la ductilidad.

La fusión es un proceso en el que un sólido se calienta y se convierte en un líquido fluido. Una vez completada la alimentación, comienza la fusión. Durante el proceso de fundición, es necesario garantizar que la fusión sea rápida y uniforme, y que la temperatura cerca de la llama sea elevada, superando los 1200 ℃. Para evitar el sobrecalentamiento local y una temperatura excesiva, ya que la oxidación de la aleación de aluminio causaría graves inconvenientes en el posterior refinado del producto, se debe realizar una agitación y la carga del horno que no se haya fundido debe introducirse en el aluminio líquido, de modo que casi toda quede sumergida en la agitación para evitar el sobrecalentamiento local. Para la inmersión final del magnesio y otros elementos, la llama no puede calentar y fundir directamente; dado que el aluminio líquido está sumergido en la materia prima, la temperatura se reduce, y el magnesio y otros elementos se funden a una temperatura relativamente baja, lo que reduce la pérdida por combustión y mejora la eficiencia de la misma.

La aleación de aluminio comienza a fundirse a unos 600 ℃ y se funde por completo cuando se calienta a 660 ℃. La temperatura de fusión no debe superar los 760 ℃. Cuando la temperatura de fusión supera los 770 ℃, la aleación de aluminio se oxida gravemente, aumenta la absorción de hidrógeno y la inclusión de escoria durante el proceso de fusión, y aparecen granos gruesos durante el proceso de fundición y solidificación, lo que reduce las propiedades mecánicas. Para reducir la oxidación de la aleación de aluminio durante el proceso de fusión, se añade entre 0,41 TP3T y 0,51 TP3T de agente de recubrimiento durante el proceso de fusión, con el fin de proteger la película de óxido de aluminio y evitar que resulte dañada. El tipo de agente de recubrimiento es similar a la composición química del agente de limpieza de escorias.

La temperatura del proceso de fundición se mantiene entre 720 y 760 ℃. Una vez fundido el lingote de aluminio, se añaden materias primas con puntos de fusión más elevados, como el elemento Si y el agente Ti. El titanio forma núcleos cristalinos heterogéneos en la aleación, lo que contribuye a refinar la estructura y a incorporarlos al aluminio fundido para reducir las pérdidas por combustión. Una vez que el lingote de aluminio se ha fundido prácticamente por completo, se añaden elementos de aleación como el magnesio (Mg) y el cobre (Cu), que se queman con facilidad. No deben añadirse demasiado pronto, para reducir la pérdida por combustión, ni demasiado tarde, ya que esto afecta a la difusión y provoca segregación. Se cierra la puerta del horno y se continúa con la fundición.

Una vez finalizada la fundición, se acumula una gran cantidad de escoria en la superficie de la aleación de aluminio, compuesta principalmente por Al₂O₃ y otras inclusiones de óxidos. Estas inclusiones finas son más pesadas que el aluminio líquido, pero tras su agregación y aglomeración, su densidad específica es menor y flotan en la superficie. Por ello, es necesario eliminar la escoria. Se añade la dosis de agente de eliminación de escoria según 0,21 TP3T～0,51 TP3T, se esparce uniformemente sobre la superficie del aluminio líquido y se realiza una agitación superficial y uniforme. Colocar la escoria en la puerta del horno, cerrarla y dejar reposar; por un lado, el agente de limpieza de escoria tiene un efecto calorífico que permite fundir el aluminio líquido adherido a la escoria; por otro lado, puede separar eficazmente la escoria del aluminio líquido, lo que favorece la separación de la escoria de aluminio; tras dejar reposar unos minutos, retire con cuidado la escoria de aluminio por la puerta del horno. La fundición de aleaciones de aluminio es un proceso muy complejo. Debido a la pérdida por combustión variable de los distintos elementos, una vez retirada la escoria, es necesario tomar muestras del aluminio líquido para realizar análisis físico-químicos y garantizar que cada elemento se sitúe dentro de los límites de calidad establecidos. Desgasificación y refinado en la cuchara; de lo contrario, será necesario realizar los ajustes oportunos.