Control del aluminio líquido: índice de densidad, contenido de hidrógeno e inclusiones

Fundamento

El aluminio líquido disuelve hidrógeno en cantidad creciente con la temperatura y lo expulsa al solidificar, formando poros. El ensayo de índice de densidad aprovecha eso: se toman dos muestras del mismo baño, una se solidifica al aire y la otra dentro de una cámara a presión reducida, donde las burbujas crecen; se determinan las densidades de ambas por pesada hidrostática y el índice se calcula como la diferencia relativa entre ellas, con valores tanto mayores cuanto más gas contiene el metal. Es un ensayo indirecto pero rápido, barato y suficientemente sensible para la operación, y es el que se usa en planta. La medición directa del hidrógeno se hace con equipos de recirculación de gas portador en el baño, que llevan el gas al equilibrio con el metal y miden su conductividad térmica, y con análisis de laboratorio por fusión. Las inclusiones —óxidos de aluminio, principalmente— se evalúan con el ensayo de filtración a presión reducida, que hace pasar una cantidad definida de metal por un filtro fino y permite examinar y cuantificar lo retenido, y con equipos de conteo por resistencia eléctrica en línea. Se controlan además la eficacia de la desgasificación con lanza rotativa y gas inerte, la limpieza de la escoria y el efecto del fundente, y el afino de grano y la modificación del silicio eutéctico por metalografía sobre muestras testigo.

Matriz (en qué muestra)

Baños de aluminio de fundición y de inyección; aleaciones de aluminio en horno de espera; metal tras desgasificar con lanza rotativa; chatarra refundida; coladas con antecedentes de porosidad

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Cámara de solidificación a presión reducida con bomba de vacío; balanza hidrostática de precisión; equipo portátil de medición de hidrógeno; equipo de filtración a presión reducida; equipo metalográfico; lanza rotativa de desgasificación; pirómetros de inmersión.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Gas inerte de desgasificación y de los equipos de medición; fundentes; reactivos de ataque metalográfico; aleaciones madre de afino y de modificación.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Crisoles y cucharas precalentadas; moldes de muestra; filtros de ensayo; portamuestras; elementos de protección térmica.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Gases; filtros y crisoles; muestras de metal; fundentes.

Unidad

kg/m³ · densidad de las muestras al aire y al vacío (g/cm³) · índice de densidad (%) · hidrógeno disuelto (mL por 100 g) · inclusiones retenidas en el ensayo de filtración · temperatura del baño (°C) · tiempo y caudal de desgasificación

Rango de referencia

Los índices de densidad aceptables dependen de la exigencia de la pieza: una pieza estructural o que va a tratarse térmicamente tolera mucho menos gas que una pieza decorativa, y los umbrales se fijan por producto en el sistema de calidad de la planta

Norma que lo exige

Las especificaciones de compra de piezas de aluminio, en especial de la industria automotriz y aeronáutica, que limitan la porosidad y la exigen verificada por radiografía o por metalografía; las normas de producto de aleaciones de aluminio de fundición; los sistemas de calidad de la planta; las normas de higiene y seguridad para el trabajo con metal líquido y con fundentes

Norma que describe la técnica

Las normas internacionales sobre determinación del índice de densidad y sobre medición de hidrógeno en aluminio líquido; las normas sobre el ensayo de filtración a presión reducida para evaluación de inclusiones; las normas de producto y las guías de las asociaciones del aluminio sobre control de calidad del metal líquido; los procedimientos de la fundición

Edición y vigencia de la norma

Normas internacionales sobre calidad del aluminio líquido vigentes

Volumen de muestra

Destructivo para las muestras. Algunos cientos de gramos por ensayo

Conservación y transporte

Las muestras se toman con cuchara precalentada y seca: una cuchara fría o húmeda aporta hidrógeno a la propia muestra y arruina el ensayo, que es el error más común. El vacío de la cámara se verifica y se registra, ya que el índice depende de él. Las dos muestras se toman del mismo baño y con segundos de diferencia. Después de desgasificar se espera el tiempo de reposo antes de muestrear, porque el metal recién agitado arrastra burbujas que no representan al gas disuelto.

Límite de detección típico

El índice de densidad detecta diferencias de densidad de milésimas de gramo por centímetro cúbico

Incertidumbre típica

Del orden del 10 % en el índice de densidad; la medición directa de hidrógeno tiene incertidumbre del orden del 10 al 20 %

Área

Metalurgia; Materiales/industrial; Física y mecánica

Fecha de última actualización: 10/9/2026