O ultrassom detecta de forma confiável inclusões na produção de alumínio

Equipamentos grandes e difíceis de acessos e altas temperaturas: as fundições abrigam condições extremas. Trabalhar com metallic líquido requer flexibilidade e resiliência em humanos e máquinas. De olho nesse ambiente desafiador, uma equipe de pesquisadores da Fraunhofer IZFP teve a tarefa de desenvolver um novo sistema de medição para clientes da indústria de alumínio para detectar contaminação no metallic fundido – uma ferramenta importante durante o processo de produção.

Contaminantes como risco de segurança

“A pureza do metallic fundido, cuja temperatura varia de 600 a 800 graus Celsius, é extremamente importante para o produto last mais tarde. Por exemplo, qualquer partículas de cerâmica Isso pode estar presente no derretimento, não liquefazer até chegar a uma temperatura de 2.000 graus ou mais, e permanecem no componente last como inclusões se não forem deliberadamente removidos.

“Isso pode levar a rachaduras e buracos e, portanto, na pior das hipóteses, a falha dos componentes”, diz Thomas Waschkies, cientista -chefe da física de sensores da Fraunhofer IZFP. Desde o início, ele liderou o projeto em conjunto com sua colega Andrea Mross, que agora trabalha na área de estratégia e programação de pesquisa no Instituto em Saarbrücken.

Alumínio: chave para a economia round e neutralidade climática

Depois de aço, alumínio é o metallic mais usado em todo o mundo. Ele desempenha um papel importante na neutralidade climática devido a fatores, incluindo seu uso na construção leve. Também requer pouca entrada de energia para reciclar, por isso é um elemento central da economia round.

Vários sistemas de medição já estão disponíveis no mercado para controle de qualidade Ao trabalhar com alumínio fundido, mas eles são caros, só podem ser operados por especialistas especialmente treinados ou demorar muito tempo para usar e, portanto, apenas verificações de ponto são possíveis. Isso significa que o setor precisa de um sistema de baixo custo que possa ser operado sem conhecimento especial, fornece resultados finais rapidamente e pode ser usado com flexibilidade nas configurações de fundição.

Sistema de medição baseado em ultrassom para produção de alumínio

Esse period o pano de fundo para a idéia, nascida em Fraunhofer IZFP, de um sistema de medição móvel e baseado em ultrassom para alumínio fundido. O projeto Alox foi lançado, com um nome derivado de “Soften de alumínio” e “inclusões de óxido”. Como o sistema funciona pode ser descrito usando uma analogia cotidiana.

“É muito parecido com um sensor de estacionamento em um carro em que o sistema, imerso no metallic fundido, transmite sinais que então se refletem em um refletor. Se houver alguma partícula – os contaminantes do meio Esses sinais possibilitam a ação ali mesmo no piso de produção para garantir a qualidade.

O desafio no desenvolvimento do sistema estava em primeiro lugar nas condições extremas predominantes nas fundições, onde se destina ao uso. O metallic fundido quente irradia uma grande quantidade de calor, afetando não apenas o próprio sistema, mas também toda a unidade de carga. O alumínio fundido também é altamente corrosivo para materiais metálicos.

Trabalhando em estreita colaboração com a indústria, a equipe finalmente desenvolveu um protótipo inicial. O carrinho de medição possui uma unidade de medição equipada com guias de ondas ultrassônicos especiais e resfriamento embutido, juntamente com um programa de software program especialmente desenvolvido com um algoritmo de análise patenteado. O mecanismo de mudança para os guias de onda ultrassônico feitos de titânio também é patenteado neste momento.

Desenvolvimento adicional para uso industrial

A equipe está atualmente trabalhando no Alox 2.0, que foi otimizada em comparação com a primeira versão. Mas um fator permaneceu o mesmo: quase todos os componentes foram desenvolvidos internamente em Fraunhofer IZFP. “Desde os sensores ultrassônicos até o software program de análise, a eletrônica e a mecânica do alojamento, a Alox é um pacote all-in-one de uma única fonte”, diz Mross.

O próximo passo para os pesquisadores mudará o sistema para uma ampla aplicação industrial, inicialmente na produção de alumínio. Mas outros usos potenciais também são concebíveis, como o controle de qualidade de outros tipos de Steel fundido ou na produção de adesivos e alimentos.