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Auteur(s)
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Jean CHARBONNIER : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Chef du groupe Fonderie de Moulage du Centre de Recherches de Voreppe
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Comme tous les métaux, les alliages d’aluminium à l’état liquide sont susceptibles de dissoudre des gaz. Cependant, le seul qui se dissout en quantité notable est l’hydrogène. Les autres sont soit très peu solubles, soit réagissent avec l’aluminium pour former des composés stables comme les oxydes. Autrement dit, seul l’hydrogène est responsable des problèmes de gazage observés parfois dans les pièces de fonderie. Ce phénomène occasionne des défauts qui nuisent aux caractéristiques mécaniques des pièces.
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4. Mesures du niveau de gazage et de la teneur en hydrogène dans le métal
La mesure de la quantité d’hydrogène dans les alliages d’aluminium est très difficile du fait des très faibles teneurs mises en jeu. On peut distinguer deux grandes classes de méthodes utilisées dans l’industrie :
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les méthodes de laboratoires destinées à effectuer des expertises sur des échantillons solides ;
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les méthodes d’atelier permettant de faire la mesure sur le métal liquide.
4.1 Méthodes de laboratoire
Il existe deux méthodes principales utilisées pour mesurer la teneur en hydrogène d’échantillons solides [9] [17].
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C’est la plus courante, généralement considérée comme la référence [13], elle consiste en une extraction à chaud sous vide. L’échantillon solide est réchauffé sous un vide poussé à une température légèrement inférieure à celle du solidus, les gaz qui s’échappent sont collectés et leur volume mesuré (figure 3). Une amélioration consiste à relier le réservoir où les gaz sont collectés à un spectromètre de masse afin de ne tenir compte que de l’hydrogène [11]. Cette méthode a un temps de réponse très long et n’est employée que pour des travaux de laboratoire, principalement dans le domaine de la recherche.
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Elle consiste à fondre un échantillon de quelques grammes dans un courant d’azote que l’on fait passer ensuite dans un catharomètre relié à un dispositif de mesure de conductivité. L’hydrogène dégagé par le métal est entraîné par le courant d’azote et en modifie la conductivité. Celle‐ci peut être reliée à la teneur en hydrogène grâce à un étalonnage préalable. Les résultats obtenus sont en bon accord avec l’extraction sous vide.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RANSLEY (C.E.), NEUFELD (H.) - The solubility of hydrogen in liquid aluminium. - J. Inst. of Met, vol. 74, p. 559-620 (1947-1948).
-
(2) - SIGWORTH (G.K.) - Scientific basis for degassing aluminum. - AFS Trans. 81, p. 73‐78 (1987).
-
(3) - PAINCHAUD (F.), MARTIN (J.-P.) - The new ALSCAN analyser : easy to use, on line, measurement of hydrogen in liquid aluminum alloys. - Proceedings of 2nd International Conference on molten aluminum processing, Orlando, p. 20.1-20.18, nov. 1989.
-
(4) - DOUTRE (D.), DEWING (E.) - * - Internal report. Alcan International Ltd, Kingston Reasearch and Development center (1989).
-
(5) - HESS (P.D.) - An empirical equation for calculating the solubility of hydrogen in molten aluminum alloys. - Light Metals, 2, p. 591‐596 (1974).
-
(6) - KATO (S.), IMAI (M.) - The determination of hydrogen content in...
ANNEXES
Adamel Lhomargy (Hyvac®)
AGA (SFG- Argon)
Alcoa (Télégas®)
Bomen inc. (Alscan®)
FMA-Feinmechanik-Electroni (Aluschmeltztester®)
Servimetal LTD (Alpur®)
Servimetal (appareil de dégazage sous vide)
Stahl MFG
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