El héroe anónimo del metal de alta calidad: rotor desgasificador de nitruro de silicio

El problema de la pureza en la fundición de metales

Imagínese crear un objeto perfecto: una pieza de automóvil liviana, un componente aeroespacial impecable o incluso una pieza crítica de equipo médico. si se empieza con un material defectuoso, el producto final está destinado al fracaso. Este es el desafío en fundición de metales , particularmente con materiales como aluminio .

El aluminio, el metal milagroso conocido po su relación resistencia-peso, presenta un problema metalúrgico importante: le encanta absorber hidrógeno cuyo se funde. Esto sucede fácilmente: por la humedad del aire, por herramientas mojadas o incluso por óxidos superficiales. El hidrógeno es muy soluble en aluminio líquido, pero a medida que el metal se enfría y solidifica, el hidrógeno es expulsado violentamente, formyo pequeñas bolsas o huecos llamados porosidad .

Por qué la porosidad es el enemigo

La porosidad es el archienemigo de la calidad del metal. Estas burbujas de gas microscópicas comprometen gravemente el rendimiento del metal:

• Estructura debilitada: La porosidad reduce el total resistencia a la tracción and vida de fatiga de la fundición, haciendo que la pieza final sea susceptible a grietas y fallas.
• Fuga: Para las piezas diseñadas para mantener la presión (como bloques de motor o bombas), la porosidad crea vías para fugas de fluidos.
• Mal acabado superficial: cuando se mecaniza la superficie, estos huecos aparecen como pequeños orificios, arruinando la estética y la integridad del producto.

Para crear piezas fundidas de alta integridad y sin defectos, se debe eliminar este hidrógeno disuelto, un proceso conocido como desgasificación .

La solución de desgasificación rotativa

El método más eficaz y ampliamente adoptado para la purificación de metal fundido a escala industrial es desgasificación rotativa . Este ingenioso proceso funciona según el principio simple de intercambio de gases y flotación.

Los componentes principales de un sistema de desgasificación rotativo son un eje y un diseño especial. rotor , que se introduce en el metal fundido. Un gas inerte, normalmente argón or nitrógeno , se bombea por el eje y se libera a través del rotor.

La función del rotor es doble:

1. Cortar el gas: La rotación del rotor rompe violentamente las grandes corrientes de gas inerte en una enorme cantidad de burbujas diminutas y finamente dispersas .
2. Mezclar el derretimiento: La acción de giro hace circular las burbujas uniformemente por todo el baño fundido.

A medida que estas pequeñas burbujas de gas inerte ascienden a través del aluminio líquido, los átomos de hidrógeno disueltos se difunden fuera del metal fundido hacia las burbujas, impulsados ​​por la diferencia de presión parcial. Las burbujas, que ahora transportan hidrógeno, así como impurezas no metálicas (conocidas como inclusiones o escoria) que se adhieren a sus superficies, flotan hasta la parte superior de la masa fundida, donde se eliminan. Cuanto más pequeñas y numerosas son las burbujas, mayor es la superficie total para la absorción de hidrógeno, lo que conduce a un proceso de purificación más rápido y eficiente.

El poder del rotor desgasificador de nitruro de silicio

Aquí es donde la estrella de nuestra historia, la Rotor de desgasificación de nitruro de silicio , interviene. Operar un rotor en aluminio fundido, que puede ser hasta $750^{\circ }\text{C}$ ( $1380^{\circ }\text{F}$ ) o superior, es uno de los trabajos más exigentes en una fundición. El rotor está sometido a condiciones extremas:

• Choque Térmico: Cambios rápidos de temperatura al entrar y salir de la masa fundida.
• Ataque químico: Exposición a fundentes y metales fundidos reactivos.
• Erosión Mecánica: Abrasión constante por el flujo de metal fundido e inclusiones no metálicas.

Los primeros rotores fabricados con materiales como el grafito a menudo sufrían un desgaste rápido, perdiendo rápidamente su eficacia y contaminando la masa fundida con partículas de carbono.

norteitruro de silicio: una maravilla material

Nitruro de Silicio ( ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ ) es un alto rendimiento cerámica avanzada que ha revolucionado el proceso de desgasificación. Las propiedades de su material lo convierten en la combinación perfecta para este duro entorno:

• Dureza excepcional: El nitruro de silicio es increíblemente duro, lo que le otorga una excelente resistencia a erosión and abrasión . Esto significa que el rotor mantiene su forma geométrica precisa por más tiempo, lo que garantiza burbujas pequeñas y altamente eficientes durante toda su vida útil.
• Resistencia superior al choque térmico: Puede soportar los cambios masivos de temperatura del proceso de fundición sin agrietarse ni fallar, lo que lleva a una vida útil más larga y menos tiempo de inactividad.
• Inercia química: A diferencia del grafito, el nitruro de silicio es químicamente inerte y no reacciona con el aluminio fundido, lo que evita la contaminación y mantiene la pureza de la masa fundida.

Al usar un Rotor de desgasificación de nitruro de silicio , las fundiciones pueden lograr una calidad mucho mayor de fundición de aluminio con un menor contenido de hidrógeno, inclusiones reducidas y, en última instancia, un proceso de producción más confiable y rentable. Es un componente crítico, una pequeña pieza giratoria de ingeniería avanzada, que hace posible la fundición de metales de alto rendimiento.