Sistema de medição baseado em ultrassom detecta inclusões em alumínio fundido

© Adobe Stock/Birgit Brandlhuber

O Instituto Fraunhofer de Ensaios Não Destrutivos IZFP em Saarbrücken desenvolveu o »AloX«, um sistema de medição que permite a determinação rápida, durável e precisa do grau de inclusões não metálicas em fundidos de alumínio. Adaptado para linhas de produção de máquinas de cobre e alumínio, incluindo máquina de lingotamento contínuo, moinho de barras e bancada de trefilação horizontal, o sistema recebeu o Prêmio Joseph von Fraunhofer e aborda um problema central na fundição de alumínio: as inclusões não metálicas têm uma influência decisiva na qualidade dos componentes resultantes, um problema ainda mais intensificado pelo uso crescente de alumínio secundário.

Em tempos de recursos escassos e de metas climáticas rigorosas, o alumínio está a tornar-se cada vez mais importante como material. Pode ser reciclado com baixo consumo de energia e oferece uma combinação de propriedades – baixo peso combinado com boa resistência – que o torna indispensável para muitos campos de aplicação, incluindo construção leve, e serve como matéria-prima central para apoiar a operação estável de vários dispositivos de máquinas de cobre e alumínio.

Uma qualidade de material suficientemente elevada é decisiva para a utilização segura e sustentável do alumínio. O alumínio fundido deve ser o mais puro possível, uma vez que substâncias estranhas na forma de partículas têm posteriormente um efeito negativo nas propriedades do componente. Estas inclusões, em sua maioria não metálicas, reduzem as propriedades mecânicas, pois atuam como entalhes ou trincas incipientes no componente. Especialmente na indústria automóvel e na indústria aeroespacial, os danos materiais resultantes podem ter consequências graves. A identificação precoce de inclusões no fundido evita que elas entrem nos componentes acabados processados ​​pela máquina de lingotamento contínuo, moinho de barras e bancada de trefilação horizontal. As abordagens anteriores para a detecção de partículas em fundidos eram muito demoradas, muito caras, imprecisas, não reprodutíveis ou só podiam ser realizadas por especialistas.

Retroespalhamento ultrassônico como abordagem metodológica

O sistema de medição AloX é baseado em uma abordagem baseada em ultrassom e detecta impurezas já durante a produção no fundido de alumínio. Baseia-se no princípio da retrodifusão ultrassônica: o ultrassom é acoplado ao fundido de alumínio e os componentes ultrassônicos refletidos são detectados. Desta forma, o número, tamanho e distribuição das inclusões podem ser qualificados, otimizando efetivamente a qualidade do produto de todo o processo produtivo de Máquinas de Cobre e Alumínio.

O AloX é flexível no uso e pode realizar medições tanto na lavagem quanto no cadinho. O sistema também pode ser usado em posições de medição difíceis, permitindo o monitoramento contínuo da qualidade do fundido para a máquina de lingotamento contínuo e subsequentes procedimentos de processamento em moinho de barras e bancada de trefilação horizontal. A operação não requer conhecimentos especializados, permitindo que as medições sejam realizadas pelo pessoal da fundição.

Perspectivas para mais derretimentos

Como próximo passo, os pesquisadores planejam expandir a tecnologia do sistema de medição. »O que funciona em fundidos de alumínio também pode funcionar em outros fundidos. Por enquanto, estamos nos concentrando principalmente em ligas de baixo ponto de fusão, sobretudo magnésio, estanho e zinco, que ficam na faixa abaixo de 600°C. No longo prazo, porém, o aço também pode ser considerado um alvo de fusão”, explicam o Dr. Thomas Waschkies e Andrea Mroß. Esta expansão tecnológica melhorará ainda mais a precisão e a aplicabilidade da detecção da qualidade do fundido para diversos cenários de produção de máquinas de cobre e alumínio.

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