ES2907020T3 - Equipos de medición para el control ultrasónico de un metal líquido - Google Patents

Abstract

Un equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido, compuesto por un sonotrodo cerámico (1), un transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) cuya potencia es superior a 10 Watts y un transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5) cuya frecuencia está comprendida entre 1 y 25 MHz caracterizado porque dicho equipo de medición comprende un conjunto en donde el sonotrodo (1), el transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) y el transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5) constituyen una sola entidad para que el sonotrodo (1) transmita las ondas emitidas por el transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) y el transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Equipos de medición para el control ultrasónico de un metal líquido

La invención se refiere al campo de la inspección y análisis no destructivos de metales líquidos mediante ultrasonidos. Más concretamente, la invención se refiere a un sonotrodo fabricado en cerámica, es decir, un sonotrodo inerte respecto al metal líquido, que permite una transmisión óptima de los ultrasonidos con fines de inspección y análisis.

En el campo de la fundición de metales líquidos, es de suma importancia verificar con precisión la calidad de las inclusiones. De hecho, la calidad y la tasa de descarte de las piezas o chapas metálicas, en particular las piezas y chapas finas, especialmente las fabricadas en la fabricación de envases cerrados como envases de bebidas o aerosoles, dependen de la calidad de inclusión. En el caso de los metales líquidos, tal medida es particularmente delicada debido al pequeño número de inclusiones en el metal líquido, pero su nocividad es alta. Generalmente, la calidad de la inclusión está determinada por la tasa de inclusiones en un metal líquido y por su tamaño.

Se basa esencialmente en métodos de toma de muestras de metales líquidos en los que las inclusiones se concentran mediante un filtro antes de ser observadas y contadas por metalografía. Este es el caso del método denominado PoDFA (acrónimo en inglés que significa Filtración con Disco Poroso de Aluminio) para aluminio líquido, pero este método es solo indicativo del tamaño y número de inclusiones.

En este mismo campo también se conoce el método denominado LiMCA (acrónimo en inglés que significa Análisis de Limpieza de Metales Líquidos), que consiste esencialmente en muestrear continuamente el metal líquido a través de un pequeño orificio y medir el cambio de resistencia del metal líquido en cada paso de una inclusión. Pero este dispositivo, que funciona según el principio del contador Coulter, tiene los principales inconvenientes de una cantidad analizada limitada (alrededor del 0,01 % del metal fundido) y un tamaño detectable (entre aproximadamente 15 y 150 pm).

Más recientemente, se ha desarrollado un dispositivo que utiliza el caudal de filtración para calificar el nivel de limpieza de la inclusión. Este es el caso del método Prefil®. En estos métodos, las frecuencias de muestreo que se pueden implementar en la práctica son bajas y, como tal, la fracción de volumen analizada es baja (en la práctica, aproximadamente el 0,01 % del metal fundido).

La necesidad de desarrollar un método de medición continuo, particularmente cuando el metal fluye a través de un canalón, se remonta a la década de 1960.

En consecuencia, Reynolds exploró la posibilidad de la medición ultrasónica para evaluar la calidad de inclusión del aluminio líquido, que se esperaba que accediera a una fracción mucho mayor del metal líquido (al menos varios por ciento). El equipo desarrollado en ese momento, que se denominó "Reynolds 4M", tenía una sensibilidad limitada y aparentemente solo se usaba cualitativamente mediante un índice de calidad capaz de diferenciar el metal limpio del metal muy sucio.

Dio lugar a la presentación de la solicitud de patente estadounidense 4,287,755 por "Reynolds Metals Company" en 1979, y la publicación por Mansfield, TL, "Molten Aluminum Quality Measured with Reynolds 4M System".

En desarrollos más recientes relacionados con ultrasonidos, destaca el dispositivo "MV20/20" de "Metalvision", disponible en el mercado y descrito en la publicación "An ultrasonic sensor for the continuous online monitoring of the cleanliness of liquid aluminium", TMS2005 . Da una indicación en tiempo real del tamaño y número de inclusiones presentes en el metal líquido, pero sin ningún método de calibración correspondiente. Este dispositivo se utiliza muy poco y, en cualquier caso, no a gran escala, principalmente debido a su falta de fiabilidad. Tenga en cuenta en particular que la guía de ondas, o sonotrodo, está hecha de acero y reacciona con el metal, lo que provoca un cambio en la interfaz y, por lo tanto, en la calidad y el nivel de transmisión de las ondas.

A fines de la década de 1990, el solicitante "Pechiney Rhenalu" también desarrolló la medición de inclusión ultrasónica, y en 1999 presentó la patente FR2 796 155 relacionada con un método para calibrar el tamaño de fallas en metal líquido visto por ultrasonido, denominado "Improved method and device for counting inclusions in a liquid metal bath by ultrasound". Estos diversos esfuerzos, si bien proporcionaron un método de calibración, sin embargo, no hicieron que el método de detección ultrasónica/recuento de inclusiones presentes en el metal líquido fuera confiable, pero sin embargo demostraron que el método permitiría analizar una fracción más grande del metal líquido. Esta fiabilidad limitada se debe, en particular, a la falta de estabilidad de la interfaz guía de ondas/metal líquido. De hecho, se sabe que las guías de ondas deben humedecerse con el metal líquido para permitir que la energía se transmita al metal líquido sin demasiada pérdida. Por este motivo, las guías de ondas utilizadas son de metal, en particular acero o titanio. Sin embargo, esto no es suficiente para lograr una humectación perfecta y se han desarrollado métodos para mejorarlo. Un ejemplo en el contexto del aluminio líquido es la patente EP0035545B1, con prioridad de 1979, de "Reynolds Metal Company", que reivindica la deposición de una película de aluminio en fase vapor sobre un sonotrodo de titanio. Pero, de hecho, incluso con tal configuración, la calidad de la humectación cambia durante el uso debido a la reacción del material de la guía de ondas con el metal líquido, y el sonotrodo con su deposición no es reutilizable.

La solicitud GB 1496 137 describe un método para soldar piezas de plástico mediante la aplicación de energía de vibración ultrasónica por medio de un transductor ultrasónico que tiene una superficie de trabajo que se acopla con una de las piezas, la amplitud de vibración del lado de trabajo se controla mediante medios de detección que proporcionan una señal de salida proporcional a esta amplitud, la señal de salida se compara con una señal de referencia determinada experimentalmente, y la aplicación de energía ultrasónica a las piezas se detiene cuando la diferencia entre la señal de salida y la señal de referencia alcanza un valor de referencia preseleccionado. El transductor ultrasónico consta de un par de elementos piezoeléctricos intercalados entre cuerpos metálicos a los que se les aplica un voltaje operativo alterno en los terminales. Un cuerno cónico está asegurado al cuerpo ya una superficie de trabajo.

El documento US 3,131,515 describe un dispositivo para generar energía vibratoria a velocidades de partículas muy altas, que comprende una barra elástica longitudinalmente delgada que tiene una longitud entre los extremos igual a un número entero de medias longitudes de onda de una onda de energía vibratoria torsional que tiene una frecuencia predeterminada, la barra delgada tiene una diámetro máximo dependiendo de la frecuencia de la energía de accionamiento torsional y la velocidad de las ondas torsionales en la varilla, y medios para impulsar el extremo más grande de la varilla por la energía de la onda vibratoria torsional por el valor predeterminado de la frecuencia.

El documento US-A-6886406 describe un dispositivo de detección de depósitos que comprende un dispositivo acústico para trabajar en un modo de resonancia. El dispositivo acústico comprende una superficie de detección expuesta directamente a los fluidos de un pozo de perforación. La deposición de materiales sobre la superficie de detección se detecta midiendo un cambio en la frecuencia resonante del dispositivo acústico.

Los materiales refractarios no se utilizan con metales líquidos precisamente porque no son humedecidos por dichos metales líquidos. Solo un método de deposición química lograría la humectación, pero solo por un tiempo limitado, lo cual no es ni confiable ni práctico ni rentable.

En consecuencia, actualmente no existe un método capaz de detectar de forma fiable inclusiones en una gran fracción de metal fundido.

Uno de los propósitos de la presente invención, por lo tanto, es superar al menos uno de los inconvenientes mencionados anteriormente. A tal fin, la presente invención propone un equipo de medición según la reivindicación 1, utilizado para inspeccionar un aluminio líquido mediante ultrasonidos.

El método de inspección ultrasónica para inspeccionar un metal líquido comprende las siguientes etapas:

a) Proporcionar un sonotrodo (1) hecho de cerámica, preferiblemente un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como Sialon, o un metal que es sustancialmente inerte con respecto a dicho metal líquido,

b) Sumergir el sonotrodo (1) al menos parcialmente en un baño de dicho metal,

c) Aplicar ultrasonidos de potencia de una potencia superior a 10 watts al sonotrodo (1) para mojar dicho sonotrodo con dicho metal,

d) Aplicar de forma continua al sonotrodo (1) ultrasonidos de medición, también denominados ultrasonidos de inspección, cuya frecuencia se encuentra entre 1 y 25 MHz,

e) Aplicar de manera intermitente ultrasonidos de potencia con una potencia superior a 10 watts al sonotrodo (1) para mantener dicha humectación y asegurar la estabilidad de la señal en el tiempo.

En consecuencia, la humectación del sonotrodo por el metal líquido se mantiene en el tiempo, en particular durante varios días, simplemente aplicando ultrasonidos de potencia al sonotrodo sumergido en el metal líquido. El sonotrodo se sumerge en un baño de metal líquido en la etapa b).

Se aplica ultrasonido de potencia al sonotrodo en la etapa c), lo que permite humedecer con el metal líquido. Gracias a este método es posible conseguir una transmisión optimizada de los ultrasonidos al metal líquido, duradera y estable en el tiempo.

Ventajosamente, la aplicación de ultrasonidos de potencia en la etapa e) se realiza de forma intermitente. De hecho, la humectación del sonotrodo se mantiene con el tiempo, de modo que la aplicación de ultrasonidos de potencia para mantener la humectación puede ser esporádica.

En cuanto a la etapa d), comprende además la aplicación de ultrasonidos de medición al sonotrodo, cuya frecuencia está entre 1 y 25 MHz. Por lo tanto, es posible utilizar el sonotrodo previamente humedecido en la etapa c) para aplicaciones tales como la inspección no destructiva de metal líquido, aplicando ultrasonidos de medición al sonotrodo durante un largo período de tiempo.

Así, la medición ultrasónica se realiza de forma continua, lo que permite analizar la calidad de inclusión del metal líquido en línea, en particular en el pico, antes de ser tratado o antes de su vertido en una lingotera. De hecho, la invención permite la aplicación simultánea de ultrasonidos de medición para el procesamiento y ultrasonidos de potencia intermitente para reconstituir la humectación, que tiene tendencia a deteriorarse con el tiempo debido al simple efecto de la retención prolongada o por la presencia de gas, óxidos u otros. impurezas que entran en contacto con el sonotrodo.

Según un modo de realización ventajoso, el metal líquido es una aleación de aluminio líquido que en lo sucesivo denominaremos aluminio líquido.

Esta aleación de aluminio puede contener magnesio con un contenido Y distinto de cero e incluso muy bajo, del orden de 20 ppm. Según otra realización, el contenido Y es igual o superior al 0,05 %, preferentemente superior al 0,5 %, y mejor igual o superior al 0,7 % en peso.

Sin embargo, el metal líquido también puede ser sodio, zinc u otro metal, y el sonotrodo cerámico y en particular un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como Sialon.

Ventajosamente, previo a la etapa d) el método comprende una etapa que comprende la colocación de un reflector de calibración, preferentemente inerte con respecto a dicho metal, en el metal líquido, y la etapa d) comprende una etapa en donde los ultrasonidos de medición transmitidos por el sonotrodo es reflejado por el reflector para generar una señal ultrasónica, dicho método que comprende una etapa para activar la aplicación de ultrasonidos de potencia según la etapa d) cuando la señal ultrasónica generada tiene una intensidad igual o inferior a un umbral de intensidad predeterminado.

Según una realización preferida del método, el metal líquido es aluminio líquido. Según otra realización del método, el metal líquido es sodio, zinc u otro metal, y el sonotrodo cerámico es en particular un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como Sialon.

Por lo tanto, a medida que la humectación del sonotrodo disminuye con el tiempo y el ultrasonido se lleva a través del baño a una intensidad reducida, la intensidad de la señal ultrasónica reflejada por el reflector disminuye, la aplicación de ultrasonido de potencia se activa automáticamente para regenerar la humectación del sonotrodo por el metal líquido durante un largo período de tiempo y así estabilizar la transmisión de ultrasonido a lo largo del tiempo.

Según una posibilidad, la aplicación de ultrasonidos de potencia en la etapa e) se activa periódicamente, en particular a un intervalo de entre algunos segundos y algunas horas, típicamente entre 30 minutos y 6 horas. En efecto, esta configuración permite regenerar la humectación del sonotrodo para un uso prolongado con una señal estable en el tiempo.

Preferiblemente, la aplicación de ultrasonidos de potencia según la etapa e) se realiza durante un período de unos pocos segundos a unos pocos minutos, típicamente alrededor de un minuto. De hecho, esta cantidad de tiempo es suficiente para mantener la humectación en excelentes condiciones.

Antes de la etapa e), el método comprende una etapa para fijar un transductor de emisión de ultrasonidos de medición al sonotrodo según un montaje axial. Este tipo de montaje permite ventajosamente conseguir una transmisión y recepción direccional de ondas acústicas.

Asimismo, el método ventajosamente comprende, previo a las etapas c) y e), una etapa para montar axialmente un transductor de emisión de ultrasonidos de potencia a dicho sonotrodo, además del transductor de emisión de ultrasonidos de inspección o medida. Así, los transductores de medida y de potencia se fijan al mismo sonotrodo según un montaje axial.

Según una posibilidad, la unión se realiza uniendo el transductor de medición al sonotrodo, posiblemente con una brida. Según otra posibilidad, la unión se realiza fijando el transductor con elementos de fijación roscados a la brida cilíndrica íntimamente unida al sonotrodo. Esta configuración proporciona una conexión mecánica duradera entre los transductores y el sonotrodo para mediciones de calidad del aluminio líquido, como la detección de inclusiones, velocimetría Doppler ultrasónica e hidrofonía en el metal líquido.

Según otra posibilidad, la brida se monta sobre el sonotrodo mediante "soldadura", en cuyo caso el sonotrodo se sumerge primero parcialmente en un baño de aluminio líquido que comprende al menos un 0,05 % en peso de magnesio, se somete a ultrasonidos de potencia hasta que el sonotrodo se humedece por el aluminio líquido, y luego el aluminio líquido se enfría y solidifica con la formación de una unión íntima entre el sonotrodo y el aluminio, que luego se mecaniza en forma de brida.

La brida así formada tiene una energía de enlace con el sonotrodo que tiene propiedades similares a las que se logran cuando dos metales se sueldan juntos. Una sección pulida de la interfase obtenida por este método entre el sonotrodo adherido al metal, observada por un microscopio electrónico de barrido (SEM), muestra efectivamente un sello con una unión perfecta, sin desunión y con una continuidad entre los dos materiales proporcionando un acoplamiento mecánico óptimo entre el metal y el sonotrodo. Así, la unión íntima entre el sonotrodo y la brida tiene una fuerza de unión al menos sustancialmente igual a la de la soldadura fuerte entre los dos materiales, es decir, es imposible separar la brida del sonotrodo sin rasgar el material.

Según una posibilidad de realización, el metal líquido está en movimiento. Ventajosamente, la etapa d) consiste en medir el metal líquido mediante velocimetría Doppler ultrasónica.

Según otra posibilidad, la etapa d) comprende la detección y medida de inclusiones en el metal líquido. Esta detección puede tener lugar en línea o en una estación fija.

Según una realización, el metal líquido es aluminio líquido.

Según otra realización, dicho metal líquido es sodio o zinc, y el sonotrodo es de acero u otro metal no humectado por sodio o zinc, respectivamente, o Sialon.

Otros aspectos, propósitos y ventajas de la presente invención quedarán claros a partir de la lectura de la siguiente descripción de tres realizaciones de la invención, dadas como ejemplos no limitativos con referencia a los dibujos adjuntos. Las Figuras no utilizan necesariamente la misma escala que todos los elementos ilustrados para mejorar la legibilidad de las mismas. En aras de la simplificación, en el resto de la descripción, los elementos idénticos, similares o equivalentes de las diversas realizaciones tienen los mismos números de referencia.

Las Figuras 1 a 3 son diagramas esquemáticos de la fabricación de un equipo que comprende un sonotrodo para realizar una realización del método según la invención.

La Figura 4 muestra una primera realización de la invención.

Las Figuras 5 y 6 muestran una segunda realización de la invención.

La Figura 7 muestra una tercera realización de la invención.

Como se muestra en las Figuras 1 a 3, un sonotrodo 1 de Si3N4 se humedece en un baño de aleación de aluminio líquido con el fin de ser utilizado en el mismo con humectación sostenida.

La Figura 1 muestra la inserción de una primera porción de extremo del sonotrodo cilíndrico 1, este último de 400 mm de longitud y 30 mm de diámetro, en un crisol 2 que contiene 3 kg de aluminio líquido, en el presente caso Al5 % Mg que comprende alrededor del 5 % de magnesio en peso.

Un transductor de emisión de ultrasonidos de potencia 3 montado en el sonotrodo 1 según un modo lateral transmite ultrasonidos de potencia a una frecuencia de 19,8 kHz y una potencia de aproximadamente 150 W al sonotrodo 1 durante 5 minutos.

Cuando se retira el sonotrodo 1 del baño en este paso del método, el sonotrodo 1 presenta una perfecta humectación por el aluminio líquido, que se puede identificar a simple vista gracias a su color gris claro brillante, característico del aluminio, y especialmente por el hecho de que no se puede separar de la superficie cerámica con una herramienta, sin quitar material.

Naturalmente, se pueden utilizar otras condiciones de humectación, en particular con un contenido de magnesio mayor 0 menor y preferiblemente con un contenido mínimo de 0,05 % en peso.

El ultrasonido de potencia se adapta al contenido de magnesio utilizado. En particular, el ultrasonido se aplica durante períodos de tiempo variables para lograr la cavitación en el aluminio líquido que provoca la humectación del sonotrodo 1.

Según una posibilidad no ilustrada, los ultrasonidos se aplican mediante un transductor de ultrasonidos de potencia 3 acoplado al sonotrodo 1 según un modo axial, mediante abrazadera o unión o sujetador roscado o cualquier otra posibilidad, siempre que la unión aguante la duración de la operación, típicamente menos de 15 minutos.

En la etapa siguiente, el aluminio líquido se enfría alrededor del sonotrodo 1 humedecido (en este caso, el sonotrodo 1 no se ha retirado del baño para comprobar si se humedece). El aluminio se solidifica y conduce a la formación de un vínculo íntimo alrededor del sonotrodo 1. Luego, el aluminio solidificado se mecaniza en forma de brida cilíndrica 4 alrededor del sonotrodo 1.

Como se muestra en la Figura 3, un transductor de emisión de ultrasonidos de potencia 3 y un transductor de emisión de ultrasonidos de medición 5 están atornillados a la brida de aluminio 4 de acuerdo con un montaje axial.

La segunda porción de extremo 1b del sonotrodo 1, opuesta a la primera porción de extremo 1a unida a la brida 4, se sumerge luego en una aleación de aluminio y se aplica ultrasonido de potencia para humedecer esta segunda porción de extremo 1b (etapa c).

Una vez humedecido el sonotrodo por el aluminio líquido, se aplica ultrasonido de medida por medio del transductor de emisión de ultrasonidos de medición 5. Este ultrasonido aplicado a una frecuencia de 5 MHz permite analizar en continuo la calidad de las inclusiones (cuantificación y tamaño de las inclusiones) de la aleación de aluminio líquido, en particular durante varias horas (etapa d).

Se aplica ultrasonido con una potencia superior a 10 W por medio de la brida de aluminio 4 (etapa e). Esto asegura la regeneración por humectación en la aleación de aluminio líquido. Una hipótesis que se puede plantear es que, mientras se utiliza el sonotrodo en modo de inspección o medida, se forma una película de óxido en la superficie que deteriora la humectación. Se supone que la aplicación renovada de ultrasonido rompe esta película de óxido y restablece el contacto aluminio líquido/aluminio humectante del sonotrodo una vez que el sonotrodo 1 se sumerge en la aleación. La hipótesis de acumulación de gas en las proximidades del sonotrodo también es una posibilidad.

Por lo tanto, se emiten ultrasonidos de potencia periódicamente a una frecuencia de aproximadamente 20 kHz, particularmente cada 3 horas durante aproximadamente 1 minuto para mantener húmedo el sonotrodo 1.

De hecho, parece que la aplicación periódica de ultrasonidos de potencia "limpia" la interfaz sonotrodo 1/aluminio líquido de cualquier inclusión o burbuja de gas depositada en ella mientras se usa el sonotrodo en el aluminio líquido.

El proceso es análogo en el caso de que el metal líquido sea sodio o zinc y el sonotrodo sea de cerámica, particularmente Sialon.

Según otra posibilidad no ilustrada, los ultrasonidos se emiten de forma intermitente según la intensidad de la señal de retorno cuando se utiliza un reflector de calibración de ultrasonidos de medición en el baño que contiene la aleación.

De esta manera, es posible utilizar el sonotrodo 1 para diversas aplicaciones.

Las mediciones de la calidad de inclusión se pueden tomar de forma continua durante al menos una colada y con una gran fracción de volumen, gracias, en particular, a la excelente transmisión de ultrasonidos en el metal líquido.

Las Figuras 5 y 6 muestran una realización del método aplicado a la medida de la calidad de inclusión de una aleación de aluminio líquido, pero se puede aplicar a cualquier metal líquido y un sonotrodo que sea inerte a dicho metal líquido. Aquí, dos sonotrodos 1 hechos de Si3N4 (longitud 400 mm, diámetro 30 mm), humedecidos mediante la aplicación previa de ultrasonidos de potencia, se sumergen parcialmente en un crisol 20 que comprende 25 kg de aleación de aluminio líquido. En cada uno, el transductor de ultrasonidos de potencia 3 está fijado a la brida cilíndrica 4 según un montaje axial. Un transductor de emisión de ultrasonidos de medición 5 se coloca en la brida 4 en contacto con la barra de un sonotrodo 1 hecho de Si3N4.

El sonotrodo 1, al que se une el transductor de emisión de ultrasonidos de medición 5, se utiliza para emitir ultrasonidos de medición, mientras que el otro sonotrodo 1 se utiliza en modo de recepción. El montaje en tándem de los dos sonotrodos 1 permite enfocar geométricamente el haz de ultrasonidos modificando el ángulo y la distancia entre los sonotrodos 1. Una pequeña distancia entre los sonotrodos 1 y un pequeño ángulo a aumentan el volumen de aleación de aluminio inspeccionado, pero el límite de detección aumenta en términos de tamaño de inclusión, por lo que la detección tiene una sensibilidad menor (Figura 5). Por el contrario, una gran distancia entre los sonotrodos 1 y un gran ángulo a disminuyen el volumen inspeccionado y el límite de detección se reduce (Figura 6). En este último caso, la sensibilidad de detección es mayor.

Después de haber colocado los sonotrodos 1 en la aleación de aluminio líquido a una distancia de 300 mm y un ángulo a de 28°, la señal de medición ultrasónica no está significativamente presente. La aleación de aluminio líquido A no moja los sonotrodos 1. La aplicación de ultrasonidos de potencia (19,8 kHz, 150 W, 5 segundos) al sonotrodo 1 que funciona en modo de transmisión, luego la aplicación de ultrasonidos de potencia al sonotrodo 1 que funciona en modo de recepción permite establecer la humectación: la señal de medición ultrasónica es luego se transmite (5 MHz). En este caso, el nivel de ruido detectado aumenta y aparecen picos correspondientes a partículas individuales (inclusiones). La aplicación regular de ultrasonidos de potencia mantiene la humectación y la continuidad en la detección y cuantificación de inclusiones, también conocida como limpieza de inclusiones, en un baño de aleación de aluminio líquido en línea o en estación fija.

De acuerdo con otra realización del método que se muestra en la Figura 7, el sonotrodo 1 se utiliza con fines de velocimetría Doppler ultrasónica en un baño móvil de aleación de aluminio líquido, algo que hasta ahora se ha limitado de manera confiable a metales con un punto de fusión bajo.

En esta realización, un transductor de ultrasonidos de potencia 3 y un transductor de emisión de ultrasonidos de medición 5 se unen por montaje axial a un sonotrodo 1 hecho de Sialon, y se aplican ultrasonidos de potencia (20 kHz, 120 W, 8 s) para establecer la humectación.

Se aplica continuamente un ultrasonido de medición que tiene las mismas características que antes y el cambio en la frecuencia de la señal ultrasónica se mide por el transductor 3, que también funciona en modo de recepción. Paralelamente, se aplica el ultrasonido de potencia cada cinco horas para mantener la humectación del sonotrodo 1 (etapa e). El cambio en la frecuencia reflejada por las partículas en suspensión, frente a la frecuencia emitida, es representativo del movimiento de las partículas transportadas por el fluido.

Así, la presente invención propone un equipo de medición que comprende un sonotrodo 1 humedecido por aluminio líquido, aplicable a un método de medición que comprende el uso continuo de un dispositivo de medición de inclusiones en una aleación de aluminio líquido, ofreciendo la posibilidad de pasar de un modo de medición (ultrasonidos de medición) a un modo de regeneración humectante (ultrasonidos de potencia) sin necesidad de realizar ninguna acción sobre el dispositivo, que permanece sumergido y es autónomo.

Además, los sonotrodos 1 no requieren ningún tratamiento superficial para cambiar químicamente la superficie del material refractario del que está hecho el sonotrodo 1.

Entonces es posible utilizar este método para la inspección continua no destructiva de la aleación de aluminio líquido y para el análisis, en particular el análisis de la calidad de inclusión del aluminio gracias a la regeneración por humectación.

El equipo de medición utilizado para el método comprende un conjunto en donde el sonotrodo 1 y los transductores ultrasónicos 3, 5 (de medición y de potencia) forman una única entidad.

Asimismo, el método puede utilizarse en el caso de que dicho metal líquido sea sodio o zinc y el sonotrodo sea de cerámica, particularmente Sialon.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido, compuesto por un sonotrodo cerámico (1), un transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) cuya potencia es superior a 10 Watts y un transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5) cuya frecuencia está comprendida entre 1 y 25 MHz caracterizado porque dicho equipo de medición comprende un conjunto en donde el sonotrodo (1), el transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) y el transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5) constituyen una sola entidad para que el sonotrodo (1) transmita las ondas emitidas por el transductor de emisión de ultrasonidos de potencia (3) y el transductor de emisión de ultrasonidos de medición (5).

2. El equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido según la reivindicación 1, caracterizado porque los transductores de medición (5) y de potencia (3) están fijados en el sonotrodo (1) en un montaje axial.

3. El equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido según la reivindicación 2, caracterizado porque el transductor de medición se fija al sonotrodo (1) mediante unión.

4. El equipo de medición para control ultrasónico de aluminio líquido según la reivindicación 3, caracterizado porque el transductor de medición (5) se fija al sonotrodo (1) mediante unión a través de una brida.

5. El equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido según la reivindicación 2, caracterizado porque el transductor de medición (5) se fija al sonotrodo (1) atornillándolo sobre una brida cilíndrica estrechamente unida al sonotrodo (1).

6. El equipo de medición para el control ultrasónico del aluminio líquido según la reivindicación 4 o 5 caracterizado porque la brida se fija al sonotrodo (1) mediante soldadura y, en este caso, el sonotrodo se sumerge previa y parcialmente en un baño de aluminio líquido que contiene al menos un 0,05 % en peso de magnesio, se somete a ultrasonidos de potencia hasta que el sonotrodo se humedece con aluminio líquido, luego el aluminio líquido se enfría y se solidifica con la formación de una estrecha unión entre el sonotrodo y el aluminio que luego se mecaniza en forma de brida.

7. El equipo de medición para control ultrasónico de aluminio líquido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el sonotrodo (1) está fabricado de nitruro de silicio o de oxinitruro de silicio, tal como Sialon.