Porque é que a desgaseificação ultrassónica com sonotrodos de sialon supera os rotores de grafite em alumínio fundido?

A cavitação acústica remove o hidrogénio dissolvido e refina a estrutura granular simultaneamente – sem árgon, sem contaminação por grafite e com sonotrodos de cerâmica Sialon que resistem onde o titânio falha. Os sonotrodos de Sialon para desgaseificação ultrassónica são essenciais para este processo avançado.

26 de julho de 2026 · 9 min de leitura

---

Resumo

O hidrogénio dissolvido é a principal causa de porosidade nas peças fundidas de alumínio; a estrutura de grão grosseiro agrava todas as fragilidades mecânicas subsequentes. A desgaseificação rotativa com rotores de grafite resolve o problema do hidrogénio, mas introduz contaminação, consome árgon, gera escória e deixa o refinamento de grão como um processo separado. A desgaseificação ultrassónica realiza ambas as ações em simultâneo – removendo o hidrogénio através de cavitação acústica e refinando os grãos através da mesma energia de onda de choque – sem gás de arraste, sem contaminação e com tempos de tratamento 3 vezes mais rápidos do que os sistemas acionados por impulsor. O fator limitante sempre foi o sonotrodo: o titânio falha acima dos 700 °C e a grafite contamina o metal fundido. A cerâmica Sialon resolve ambos os problemas – é quimicamente inerte ao alumínio, termicamente estável e concebida especificamente para a transmissão ultrassónica em metal fundido. O que torna o sistema excecionalmente eficaz é a eliminação das ondas estacionárias – uma conquista crucial do projeto que permite uma distribuição consistente do campo acústico por todo o metal fundido, como explicado em ultrasonicdegassing.com.

---

O problema que toda a casa de elenco conhece, mas raramente quantifica

O alumínio líquido a 750 °C contém aproximadamente 0,65 cm³ de hidrogénio dissolvido por 100 g de metal. No momento em que solidifica, a solubilidade de equilíbrio desce para 0,034 cm³/100 g – uma redução de 94%. O hidrogénio que já não consegue permanecer em solução precisa de ir para algum lado. Se a peça fundida solidificar suficientemente depressa, transforma-se em porosidade: o grande problema dos componentes estruturais e estanques à pressão.

Um grama de hidrogénio dissolvido numa tonelada de alumínio líquido pode produzir 2 a 3% de porosidade na peça fundida final – um valor que deriva da termodinâmica básica, e não de um cenário pessimista da indústria. Para as peças estruturais aeroespaciais e automóveis, isto por si só já é um fator de desqualificação. Para qualquer peça em que a resistência à fadiga ou a integridade sob pressão sejam importantes, a porosidade é o local onde a falha se inicia.

O hidrogénio penetra na massa fundida a partir do vapor de água na atmosfera, de materiais de carga húmidos e de ferramentas molhadas. A 750 °C e 30% de humidade relativa, a desgaseificação natural – simplesmente segurando a massa fundida e esperando – demora até uma hora para atingir o nível residual padrão da indústria de 0,1–0,2 cm³/100 g. Ninguém numa fundição de produção faz isso.

A estrutura granular é a segunda variável. Os grãos colunares grosseiros num tarugo fundido por corrente contínua (CC) implicam propriedades mecânicas não uniformes, resposta anisotrópica à deformação e maior suscetibilidade à fissuração a quente durante a solidificação. O refinamento de grãos é convencionalmente realizado pela adição de ligas-mãe de titânio-boro (TiBAl) à massa fundida – eficaz, no entanto, um consumível adicional, uma cadeia logística adicional e um risco adicional de contaminação caso a dosagem seja incorreta.

A pergunta que vale a pena fazer é porque é que a indústria ainda trata estes dois problemas como se fossem distintos e exigissem dois processos diferentes.

Como funciona a desgaseificação rotativa – e onde chega ao fim

A abordagem padrão: desgaseificação rotativa

A abordagem padrão é um desgaseificador rotativo: um rotor de grafite gira a alta velocidade dentro do metal fundido, injetando árgon (ou misturas de árgon e cloro) através do eixo do rotor e dispersando-o como bolhas finas por todo o forno. O hidrogénio separa-se do metal fundido para as bolhas de árgon de acordo com a Lei de Sieverts, e as bolhas transportam-no para a superfície.

Funciona. Tem funcionado há décadas. Mas existem limitações estruturais que a experiência na sala de fundição torna muito familiares.

Contaminação por grafite

O rotor sofre erosão. As partículas de grafite entram na massa fundida. Nas ligas de alumínio, isto pode formar fases de carboneto de alumínio (Al₄C₃), que são frágeis, sensíveis à humidade e difíceis de remover por filtração. A contaminação é insidiosa — suficientemente pequena para passar pelos controlos de qualidade anteriores e manifestar-se apenas como manchas superficiais ou anomalias mecânicas nas peças acabadas.

Desgaste e avaria do rotor

O grafite é quebradiço. A falha do rotor — fissuras ou fraturas — não é rara, principalmente devido ao choque térmico provocado pela adição de carga fria ou por práticas de pré-aquecimento inadequadas. Um rotor com defeito implica tempo de inatividade não programado e uma fusão que precisa de ser inspecionada antes que o processo possa prosseguir.

Logística Argon

Cada quilograma de árgon utilizado necessita de ser obtido, entregue, armazenado e gerido. As misturas de árgon e cloro (ainda utilizadas em algumas operações para desgaseificação de fluxos) aumentam a complexidade regulamentar. O cloro reage com o alumínio para formar cloreto de alumínio (AlCl₃), um fluxo eficaz, mas um material que requer um manuseamento e eliminação cuidadosos.

Geração de Escória

A agitação vigorosa de um desgaseificador rotativo rompe a camada protetora de óxido de alumínio na superfície do metal fundido. O óxido é incorporado no metal fundido e o volume de escória na superfície aumenta substancialmente. Mais escória significa maior perda de metal e maior tempo de limpeza entre as etapas de aquecimento.

Acesso limitado ao produto fundido

Um desgaseificador rotativo posicionado num forno ou numa panela de fundição trata o volume em torno do rotor de forma eficaz, mas as grandes massas fundidas apresentam zonas — cantos, áreas remotas — onde a circulação é limitada e a remoção de hidrogénio é incompleta. São necessários múltiplos pontos de inserção ou movimentos complexos da lança para compensar estas limitações.

A verdadeira questão

Nenhuma destas razões justifica o abandono imediato da desgaseificação rotativa; são custos operacionais que toda a fundição aprendeu a absorver. A questão é se esses custos precisam de ser absorvidos.

Cavitação acústica: a física por detrás da desgaseificação ultrassónica

Ao introduzir um transdutor ultrassónico num líquido, acima de um limiar crítico de potência, o líquido fragmenta-se – brevemente, repetidamente, em milhões de pontos em simultâneo. Isto é cavitação acústica, e é o que torna a desgaseificação ultrassónica fundamentalmente diferente de qualquer processo que dependa da injeção de gás.

As cinco etapas da desgaseificação ultrassónica no alumínio fundido

O processo no alumínio fundido segue cinco etapas:

1. Nucleação

Quando a pressão ultrassónica desce abaixo da pressão de vapor saturado do fundido, as bolhas de cavitação nucleiam-se em heterogeneidades preexistentes — inclusões de alumina, microbolhas, contornos de grão. Estes são os núcleos de cavitação.

2. Difusão Retificada

Durante a fase de baixa pressão de cada ciclo acústico, a bolha expande-se e a sua pressão parcial interna de hidrogénio cai abaixo da concentração local do metal fundido. O hidrogénio atómico do metal circundante difunde-se para o interior da bolha. A assimetria da oscilação faz com que entre mais hidrogénio durante a expansão do que aquele que sai durante a compressão — resultando numa acumulação líquida.

3. Recombinação

No interior da bolha, o hidrogénio atómico (H) recombina-se em hidrogénio molecular (H₂), que não consegue redissolver-se na matriz de alumínio à mesma velocidade. A bolha contém agora um stock crescente de H₂.

4. Coalescência

As forças de Bjerknes (pressão de radiação acústica) e os efeitos de Bernoulli fazem com que as bolhas vizinhas se atraiam e se fundam em estruturas maiores e mais flutuantes.

5. Flutuação e Libertação

O fluxo acústico — o fluxo em massa induzido pelo campo ultrassónico — transporta as bolhas coalescidas para cima, através do material fundido. À superfície, rompem-se e o hidrogénio escapa.

O parâmetro crítico: Limiar de cavitação

O parâmetro crítico é o limiar de cavitação. Em água, a cavitação é facilmente conseguida. No alumínio líquido a 700 °C, o limiar é substancialmente mais elevado — o material fundido é mais denso, mais viscoso e tem uma tensão superficial mais elevada do que a água. Os geradores para tratamento de alumínio fundido necessitam de fornecer intensidade acústica suficiente para ultrapassar este limiar em todo o volume de tratamento, e não apenas na ponta do sonotrodo. Este é um problema de engenharia complexo e a razão pela qual os primeiros sistemas de desgaseificação ultrassónica nas décadas de 1960 e 1970 — incluindo o sistema soviético UZD-200 (10 kW, 19,5 kHz, capacidade de 250 kg) — demonstraram o princípio, mas tiveram dificuldades em escalá-lo economicamente.

Refinamento de grãos como benefício gratuito

O mesmo campo de cavitação que expulsa o hidrogénio faz outra coisa: refina a estrutura granular. Quando uma bolha colapsa, liberta uma onda de choque superior a 400 MPa e um pico de temperatura localizado acima dos 1000 K.Estas ondas de choque fragmentam as dendrites existentes, destroem as frentes de grãos colunares e criam milhares de novos locais de nucleação para o crescimento de grãos equiaxiais. O resultado é uma estrutura granular mais fina e uniforme – sem qualquer adição de TiBAl.

Num estudo documentado sobre uma liga de Al-Mg-Sc, o tratamento ultrassónico a uma temperatura de fundição reduzida (700 °C em vez de 800 °C) reduziu o tamanho médio de grão de 487 ± 20 µm para 103 ± 2 µm – uma redução de 78%. Mesmo sem a redução da temperatura, o tratamento progressivo mostrou uma redução de aproximadamente 5,5% no tamanho de grão a cada 20 segundos de tratamento, com uma redução adicional após 20 segundos. Esta não é uma melhoria marginal; é o tipo de alteração microestrutural que anteriormente exigia adições de liga-mãe e um controlo cuidadoso do processo para ser alcançada.

O problema do sonotrodo – e porque é que a cerâmica Sialon o resolve

O Sonotrodo: O Gargalo Persistente

Tudo o que foi descrito acima depende de um componente fundamental: o sonotrodo. Esta sonda acopla a energia acústica do transdutor ao material fundido. No entanto, durante décadas, o sonotrodo tem sido o estrangulamento.

Sonotrodos de titânio

Os sonotrodos de titânio são a escolha padrão no processamento ultrassónico de líquidos para aplicações em água, polímeros e alimentos. No entanto, no alumínio fundido acima dos 700 °C, o titânio começa a dissolver-se rapidamente. Como resultado, a contaminação por titânio resultante não é apenas um problema metalúrgico. Nas ligas de alumínio, o excesso de titânio interfere com os próprios mecanismos de refinação de grão que se procura promover. Consequentemente, um sonotrodo de titânio num forno de alumínio de grande volume tem uma vida útil medida em horas, e não em meses.

Nióbio e metais refractários

O nióbio e os metais refractários foram testados. Têm maior durabilidade, mas são caros, difíceis de maquinar em geometrias complexas de sonotrodos e ainda estão sujeitos a erosão na zona de cavitação.

Grafite

O grafite é quimicamente relativamente estável no alumínio, mas não possui propriedades acústicas úteis para a transmissão ultrassónica — o seu módulo de Young é demasiado baixo para transmitir a energia acústica necessária sem dissipação excessiva.

A cerâmica Sialon – oxinitreto de silício e alumínio, classe de materiais que a Sialon Ceramics ApS desenvolveu ao longo de 40 anos – reúne as propriedades exigidas pela aplicação em sonotrodos:

Inércia química. O Sialon não é molhado pelo alumínio fundido e não se dissolve nele. A interface entre a ponta de um sonotrodo de Sialon e o material fundido é quimicamente estável durante ciclos de tratamento prolongados. Não há acumulação de titânio, contaminação por carbono ou formação de fases secundárias.

Resistência ao choque térmico. Um sonotrodo é inserido num metal fundido a 700–800 °C, retirado e reinserido. A maioria das cerâmicas fissura sob este ciclo térmico. A estrutura combinada de Si₃N₄–Al₂O₃ do Sialon confere-lhe uma resistência ao choque térmico significativamente maior do que a alumina ou a zircónia – a mesma propriedade que torna os tubos de aquecimento e os tubos de proteção de termopares de Sialon duráveis ​​em ambientes de fundição, onde a falha de componentes devido ao ciclo térmico é o modo de falha normal para as cerâmicas convencionais.

Módulo de Young para transmissão acústica. O acoplamento eficiente da energia acústica ao metal fundido requer um material de sonotrodo com um módulo de Young adequado à gama de frequências (tipicamente 15–25 kHz para o processamento industrial de alumínio). As cerâmicas Sialon possuem o módulo de elasticidade necessário para transmitir amplitudes ultrassónicas sem absorver energia no próprio corpo do sonotrodo – a energia é transferida para o metal fundido, onde é necessária.

Flexibilidade geométrica. O design do sonotrodo é crucial para a distribuição do campo acústico. O Sialon pode ser fabricado com tolerâncias de ±0,02 mm, permitindo o controlo preciso da geometria do sonotrodo e do perfil do campo acústico resultante na massa fundida. A Sialon Ceramics também fabrica componentes até 3000 mm de comprimento na sua gama de carboneto de silício, refletindo a capacidade de fabrico necessária para conjuntos de sonotrodos de grande formato.

O que os números realmente mostram

O desempenho da desgaseificação ultrassónica está bem documentado na literatura científica com revisão por pares e corroborado por pesquisas independentes em instituições como a Universidade Brunel (BCAST) e o Laboratório Nacional de Oak Ridge. Os principais resultados num lote de liga Al-Si-Mg são:

| Métrico | Antes do tratamento | Após ecografia | Variação | | — | — | — | — | | Teor de hidrogénio | 0,35 cm³/100g | 0,17 cm³/100g | -52% | | Densidade | 2,660 g/cm³ | 2,706 g/cm³ | +1,7% | | Classificação da porosidade | 4 (escala) | 1-2 (escala) | Redução >50% | | Resistência à tracção | 200 MPa | 245 MPa | +22,5% | | Alongamento | 3,8% | 5,1% | +34% |

A melhoria do alongamento é particularmente significativa. O alongamento é sensível ao teor de película de óxido (índice Bifilm), bem como à porosidade. O facto de o alongamento melhorar em 34% – mais do que o que pode ser explicado apenas pela redução por hidrogénio – reflecte o papel das ondas de choque de cavitação na quebra e redistribuição das inclusões de óxido bifilm que, de outra forma, seriam invisíveis à filtração convencional.

Em aplicações de fundição contínua DC com caudais industriais de 70–100 kg/min, o tratamento ultrassónico conseguiu uma redução de 1,5 a 2 vezes na concentração de hidrogénio no material fundido em fluxo – um resultado que se mantém com um único sonotrodo corretamente posicionado na geometria da calha. O tempo de tratamento para atingir o residual padrão industrial de 0,1–0,2 cm³/100g é de 5 a 10 minutos em modo batelada – comparável a um desgaseificador rotativo, mas sem consumo de árgon e com refinamento simultâneo de grãos.

Rotativo versus ultrassónico: uma comparação honesta

Mecanismo de remoção de hidrogénio

Os sistemas rotativos dependem da difusão das bolhas de árgon. Em contraste, os sistemas ultrassónicos utilizam cavitação acústica.

Gás transportador

A desgaseificação rotativa requer um gás de arraste. As opções incluem árgon, azoto ou misturas de árgon e cloro. Em comparação, a desgaseificação ultrassónica não necessita de gás de arraste.

Risco de contaminação

Os rotores de grafite podem introduzir carbono. Como resultado, este pode formar carboneto de alumínio (Al₄C₃). Por outro lado, os sonotrodos de sialon são inertes. Portanto, não adicionam contaminação.

Geração de Escória

A agitação rotativa perturba a superfície do material fundido. Consequentemente, isto produz grandes volumes de escória. Por outro lado, o tratamento ultrassónico gera cerca de cinco vezes menos escória.

Velocidade do tratamento

A desgaseificação rotativa estabelece a velocidade de referência. Em comparação, o tratamento ultrassónico é aproximadamente três vezes mais rápido.

Refinamento de grão

Os sistemas rotativos não refinam a estrutura dos grãos. Para tal, é necessário um processo separado ou um aditivo. Em contrapartida, os sistemas ultrassónicos refinam os grãos simultaneamente, sem necessidade de aditivos.

Peças móveis

Os equipamentos rotativos possuem partes móveis: rotor, veio e vedantes. Já os sistemas ultrassónicos não possuem partes móveis no material fundido.

Qualidade de fusão (Bifilm)

A desgaseificação rotativa proporciona uma melhoria limitada dos níveis de bifilme. Por outro lado, a cavitação ultrassónica rompe os bifilmes e, por conseguinte, melhora a qualidade da fusão.

Custo operacional

Os custos com equipamentos rotativos incluem o fornecimento de árgon e a substituição frequente do rotor. Em contrapartida, os custos com equipamentos ultrassónicos limitam-se principalmente à manutenção do sonotrodo.

Escalabilidade

Os sistemas rotativos já demonstraram eficácia para grandes volumes de fusão. Da mesma forma, os sistemas ultrassónicos são facilmente escaláveis ​​com designs de múltiplos sonotrodos.

A desgaseificação rotativa não está obsoleta. Para volumes de fusão muito grandes com infra-estruturas de árgon já estabelecidas, a justificação de investimento para a substituição leva tempo a consolidar-se. Mas para novas instalações, para fundições que avaliam os seus gastos com árgon e para qualquer operação em que a contaminação por grafite tenha sido um problema recorrente de qualidade, os cálculos económicos favorecem os sistemas ultrassónicos – particularmente quando o refinamento de grão é considerado uma etapa do processo que, de outra forma, exigiria uma liga-mãe de TiBAl.

“A desgaseificação ultrassónica produz mais de 5 vezes menos resíduos do que a desgaseificação rotativa com árgon, ao mesmo tempo que consegue uma cinética de redução de hidrogénio 3 vezes mais rápida do que a remoção de gás por impulsor.” – Brunel University BCAST, visão geral do desenvolvimento da desgaseificação ultrassónica

Integração na casa de fundição

O equipamento de desgaseificação ultrassónica não é um sistema monolítico. A configuração depende do processo:

Tratamento em lote (forno ou panela de pressão).

Os operadores inserem o sonotrodo no volume de material fundido com um braço de posicionamento. Tratam o material fundido durante 5 a 10 minutos e depois retiram a sonda. Esta abordagem requer o menor investimento inicial e funciona com a infraestrutura de fornos existente. Os operadores podem mover o sonotrodo por posições programadas para maximizar a cobertura acústica de grandes volumes de material fundido. As instalações modernas utilizam cada vez mais o posicionamento robótico para esta tarefa.

Em linha (lavandaria ou tratamento de fossas).

Os operadores posicionam o sonotrodo num fluxo contínuo de metal fundido — seja no canal entre o forno e a máquina de fundição contínua ou diretamente na poça de fusão. O sistema trata o metal continuamente a taxas de fluxo até 100 kg/min em instalações industriais documentadas. As linhas de lingotamento contínuo vertical da Wagstaff e da Bruno Presezzi utilizam esta configuração. Proporciona a maior melhoria de qualidade por tonelada e não impacta o tempo de ciclo.

Híbrido (gás + ultrassons).

Alguns projetos de sonotrodos incluem um canal central para injeção de gás. Isto combina a injeção de árgon com o campo ultrassónico. Esta combinação permite que as centrais mantenham a sua infraestrutura de desgaseificação existente, acrescentando refinamento de grãos por cavitação e menor geração de escória. As operações que já têm capital investido em sistemas de fornecimento de gás consideram esta uma transição lógica.

Os requisitos do gerador são simples. A Aktive Arc Sarl – a empresa suíça de engenharia ultrassónica por detrás da série de geradores NIMA – concebe sistemas ultrassónicos industriais para tratamento de alumínio fundido que operam tipicamente a cerca de 19,7 kHz com seguimento de frequência de sintonização automática, em gamas de potência de 100 W a 4.000 W (potências mais elevadas personalizadas por encomenda). A sua abordagem de projeto "sem ondas estacionárias" permite o tratamento de grandes volumes de material fundido sem a heterogeneidade do campo que afetava as primeiras instalações. Juntamente com a Sialon Ceramics ApS, a Aktive Arc opera o portal tecnológico conjunto em ultrasonicdegassing.com – onde ambas as empresas apresentam configurações de sistemas integrados que combinam geradores NIMA com sonotrodos cerâmicos Sialon como uma solução completa de desgaseificação.

Experimente o sistema integrado

A desgaseificação ultrassónica eficaz do alumínio fundido requer a convergência de dois fatores: um gerador capaz de fornecer intensidade acústica suficiente acima do limiar de cavitação no metal líquido e um sonotrodo que resista à fusão sem o contaminar. Esta é a combinação que a Sialon Ceramics ApS e a Aktive Arc Sarl desenvolveram em conjunto.

Sialon Ceramics ApS fabrica sonotrodos cerâmicos – componentes de oxinitreto de silício e alumínio com um módulo de Young de 345 GPa, um comportamento não molhável em alumínio fundido e resistência ao choque térmico em milhares de ciclos de inserção. Com 40 anos de experiência no desenvolvimento de cerâmicas avançadas para o processamento de metais a temperaturas extremas, os sonotrodos da Sialon são fabricados com tolerâncias de ±0,02 mm e classificados para um funcionamento contínuo a 1.400 °C em contacto direto com o metal fundido.

A Aktive Arc Sarl (Neuchâtel, Suíça) fornece os sistemas de geradores ultrassónicos NIMA – concebidos especificamente para o tratamento de metal fundido, com seguimento de frequência com ajuste automático, controlo programável e definições de potência adequadas a volumes de fundição contínua ou em lote. Fundada em 2001 e liderada por Mario Plasencia, a Aktive Arc traz 25 anos de experiência em engenharia de ultrassons de potência para o lado dos geradores.

Juntas, as duas empresas apresentam configurações de sistemas integrados em ultrasonicdegassing.com. Se a sua fundição está a avaliar a desgaseificação ultrassónica – ou se a contaminação por grafite, o consumo de árgon ou os custos da liga-mãe TiBAl já são preocupações relevantes – este é o ponto de partida para especificações de sistema adequadas ao seu volume de fusão e configuração de processo.

---

Perguntas Frequentes

Como é que a desgaseificação ultrassónica remove o hidrogénio do alumínio fundido?

As ondas ultrassónicas geram cavitação acústica – milhões de bolhas microscópicas que se nucleiam, oscilam e colapsam no material fundido. Durante a fase de baixa pressão de cada ciclo de oscilação, o hidrogénio atómico dissolvido difunde-se para o interior das bolhas e recombina-se em H₂ molecular. As bolhas coalescem e flutuam até à superfície, libertando o gás hidrogénio. Este processo pode reduzir o teor de hidrogénio de 0,35 cm³/100g para 0,17 cm³/100g (uma redução de 52%) num único tratamento num lote de liga Al-Si-Mg.

O que é o índice Bifilm e como é que o tratamento ultrassónico o afeta?

O índice Bifilm mede o comprimento total das películas de óxido (bifilmes) numa secção transversal polida de uma peça fundida. É um indicador direto da qualidade da fusão e também prevê falhas mecânicas. Os bifilmes formam-se quando a camada de óxido de alumínio na superfície do metal fundido se dobra sobre si própria. Isto ocorre durante o vazamento turbulento. As películas dobradas ficam aprisionadas no metal. A cavitação ultrassónica quebra estas películas de óxido. O processo utiliza ondas de choque que ultrapassam os 400 MPa. Isto reduz o índice Bifilm e também diminui o número de pontos de iniciação de fissuras. As peças fundidas acabadas apresentam, então, valores de alongamento mensuravelmente mais elevados.

Porquê usar sonotrodos de cerâmica Sialon em vez de titânio ou grafite?

Os sonotrodos de titânio sofrem uma rápida erosão em alumínio fundido acima dos 700 °C, contaminando o metal fundido com partículas de titânio. O grafite dissolve-se e introduz carbono, que pode formar fases de carboneto em ligas de alumínio. As cerâmicas Sialon são quimicamente inertes ao alumínio fundido, termicamente estáveis ​​até 1.100 °C, com resistência a choques térmicos ao longo de milhares de ciclos térmicos, e possuem um módulo de Young adequado para uma transmissão ultrassónica eficiente. O resultado é um sonotrodo que dura significativamente mais tempo com zero contaminação do metal fundido – tornando-o a única classe de materiais que é simultaneamente segura do ponto de vista metalúrgico e mecanicamente viável à escala industrial.

É possível integrar a desgaseificação ultrassónica numa linha de fundição contínua de corrente contínua?

Sim. Os engenheiros demonstraram configurações em linha na fundição vertical por arrefecimento direto (DC) com caudais de 70 a 100 kg/min. Estas configurações reduzem a concentração de hidrogénio no metal fundido em 1,5 a 2 vezes. Os operadores podem posicionar o sonotrodo no canal de alimentação ou no reservatório.

O tratamento em lote também é viável para fornos e panelas de fundição. A principal consideração de projeto é a potência acústica fornecida – a intensidade ultrassónica deve exceder o limiar de cavitação do metal líquido, que é superior ao da água.

A desgaseificação ultrassónica requer árgon ou outros gases de arraste?

Não – esta é uma das suas principais vantagens em relação à desgaseificação rotativa. Os sistemas rotativos necessitam de árgon (ou azoto, ou misturas de cloro-argónio) para transportar o hidrogénio para fora da massa fundida. A cavitação ultrassónica é inteiramente mecânica: o campo acústico cria os núcleos de cristalização e expulsa o hidrogénio sem necessidade de gás de arraste. Isto elimina a necessidade de aquisição, armazenamento e infraestruturas de distribuição de gás, bem como as emissões ambientais associadas. Também elimina a rutura da camada protetora de óxido de alumínio provocada pela injeção de árgon.