أخبار الشركة عن ما الذي يمكنني استخدامه لتطهير الألومنيوم؟

الهيدروجين المذاب في الألومنيوم المصهور هو الجاني الخفي وراء المسامية والفقاعات وتقليل القوة الميكانيكية في المنتجات النهائية. من محاور عجلات السيارات إلى مكونات الفضاء، حتى آثار الهيدروجين (فوق 0.15 سم³/100 جرام) يمكن أن تؤدي إلى عيوب مكلفة. ثم يطرح السؤال: ما هي الأدوات والأساليب التي تزيل هذه الغازات بفعالية؟ يوضح هذا الدليل أفضل حلول إزالة الغازات من الألومنيوم، من الأساليب الكيميائية التقليدية إلى الآلات الحديثة، مع التركيز على كيفية قيام آلة إزالة الغازات من الألومنيوم بتحويل الكفاءة الصناعية.

قبل استكشاف الحلول، من الضروري فهم سبب عدم التفاوض بشأن إزالة الغازات. يمتص الألومنيوم المصهور الهيدروجين 50 مرة أسهل من الألومنيوم الصلب، ويسحبه من المواد الخام الرطبة أو الهواء الرطب أو مواد التشحيم المتحللة. عندما يبرد المعدن، تنخفض قابلية ذوبان الهيدروجين بشكل كبير، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات صغيرة تصبح مسامية في المسبوكات. هذا العيب يضعف قوة الشد بنسبة تصل إلى 30٪ ويدمر جودة السطح - وهي مشاكل تؤدي إلى إتلاف دفعات كاملة. بالنسبة للمنتجين ذوي الحجم الكبير، يمكن أن يؤدي ضعف إزالة الغازات إلى خفض الأرباح بنسبة 15-20٪ سنويًا. الأداة المناسبة لإزالة الغازات لا تصلح العيوب فحسب؛ بل تحمي الإنتاجية.

تعتمد الطرق الكيميائية على العوامل التفاعلية لربط الهيدروجين في مركبات قابلة للإزالة، مما يجعلها في متناول المصانع الصغيرة. فيما يلي الخيارات الأكثر شيوعًا:

تُضاف مركبات مثل سداسي كلورو إيثان (C₂Cl₆) إلى الألومنيوم المصهور، حيث تتحلل إلى غاز الكلور. يتفاعل الكلور مع الهيدروجين لتكوين حمض الهيدروكلوريك، وهو غاز متطاير يهرب مع الفقاعات المتصاعدة. تعمل هذه الطريقة أيضًا على ربط الشوائب المعدنية (مثل المغنيسيوم) في كلوريدات تطفو كخبث. في حين أنها فعالة للمعالجة المجمعة، إلا أنها لها عيوب خطيرة: تتطلب الأبخرة السامة تهوية صارمة، ويؤدي الكلور إلى تآكل المعدات، ويمكن أن تلوث البقايا السبائك عالية النقاء.

لمعالجة المخاوف المتعلقة بالسمية، تستخدم التدفقات الحديثة الفلوريدات (مثل Na₃AlF₆) الممزوجة بحوامل خاملة. هذه تتجنب انبعاثات الكلور وهي آمنة للألومنيوم من الدرجة الغذائية أو الطبية. ومع ذلك، فإن كفاءة إزالة الغازات الخاصة بها تقتصر على ~40٪ - غير كافية لأجزاء الفضاء أو السيارات التي تتطلب مستويات هيدروجين منخفضة للغاية (≤0.10 سم³/100 جرام).

تستفيد إزالة الغازات بالغاز الخامل (الأرجون أو النيتروجين) من مبدأ فرق الضغط الجزئي: الفقاعات المحقونة في الألومنيوم المصهور لها ضغط هيدروجين صفري، مما يؤدي إلى سحب الهيدروجين المذاب إليها حتى يتم الوصول إلى التوازن. يكمن مفتاح النجاح في تكوين فقاعات صغيرة ومتساوية التوزيع - وهذا هو المكان الذي تتفوق فيه آلة إزالة الغازات من الألومنيوم.

استخدمت الطرق المبكرة أنابيب فولاذية بسيطة أو 透气砖 في قاع الفرن لفقاعات الغاز، لكن هذه أنتجت فقاعات كبيرة ذات مساحة سطح محدودة، مما أدى إلى إزالة غير متساوية للغازات. اليوم، تستخدم 99٪ من المرافق الصناعية آلة إزالة الغازات من الألومنيوم الدوارة، والتي تستخدم دوارًا عالي السرعة لقص الغاز إلى فقاعات صغيرة (قطرها ≤5 مم). يؤدي هذا إلى زيادة مساحة تلامس الغاز والمعادن بمقدار 10-20 ضعفًا، مما يعزز الكفاءة إلى 60-80٪.

تتكامل آلة إزالة الغازات من الألومنيوم النموذجية في خطوط الصب بين فرن الاحتفاظ وآلة الصب. يتم تغذية الغاز الخامل من خلال دوار من الجرافيت أو كربيد السيليكون أو نتريد السيليكون - وهي مواد مقاومة للألومنيوم المصهور عند 750 درجة مئوية. يعمل تصميم الدوار (غالبًا ما يكون به أخاديد حلزونية) على توزيع الفقاعات شعاعيًا، وتجنب المناطق الميتة حيث يتردد الهيدروجين. تقوم العديد من الطرز أيضًا بحقن التدفق الحبيبي بالغاز، والجمع بين إزالة الغازات وإزالة الخبث في خطوة واحدة.

• وحدات من النوع الصندوقي: غرف محكمة الإغلاق بها سخانات للحفاظ على درجة الحرارة، وهي مثالية للسبائك عالية النقاء (مثل ألومنيوم 7075 المستخدم في صناعة الطيران). تحقق العلامات التجارية مثل طراز SNIF من Pyrotek مستويات هيدروجين منخفضة تصل إلى 0.09 سم³/100 جرام.
• وحدات من نوع المغسلة: أنظمة مدمجة منخفضة التكلفة للإنتاج المستمر (مثل قضبان الألومنيوم). ليس لديهم ألومنيوم متبقي ولكنهم يعانون من انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 10-35 درجة مئوية.
• وحدات مساعدة بالفراغ: تجمع بين حقن الغاز الخامل والضغط المنخفض للحصول على مصهورات فائقة النظافة، وتستخدم في إنتاج رقائق المكثفات.

عندما تفشل الطرق الكيميائية والغاز الخامل القياسية، توفر هذه التقنيات تنقية من المستوى التالي - غالبًا ما تقترن بآلة إزالة الغازات من الألومنيوم للمعالجة المسبقة.

يتعرض الألومنيوم المصهور لغرفة مفرغة، حيث يجبر الضغط المنخفض الهيدروجين على الخروج من المحلول على شكل فقاعات. تحقق هذه الطريقة مستويات هيدروجين ≤0.05 سم³/100 جرام ولكنها تتطلب معدات مغلقة باهظة الثمن. وهي مخصصة للأجزاء الحرجة مثل مكونات الهيكل للطائرات، حيث تكون حتى المسامية الدقيقة كارثية.

تخلق محولات الموجات فوق الصوتية فقاعات تجويف في المصهور، والتي تعمل مثل الفراغات الصغيرة لامتصاص الهيدروجين. تقلل هذه الطريقة الخالية من الغازات وقت المعالجة بنسبة 33٪ وتقلل من تكوين الخبث، مما يجعلها شائعة للألومنيوم من الدرجة الإلكترونية. بالنسبة للدفعات الكبيرة، غالبًا ما يتم استخدامها جنبًا إلى جنب مع آلة إزالة الغازات من الألومنيوم لإزالة الهيدروجين بكميات كبيرة مسبقًا.

يعتمد أفضل حل على نطاق الإنتاج ونقاء السبيكة والميزانية:

• المصانع الصغيرة (≤50 كجم من الدفعات): ابدأ بـ 环保型 التدفقات أو آلة إزالة الغازات من الألومنيوم المحمولة (مثل الوحدات المثبتة على المغرفة).
• الإنتاج متوسط الحجم (مسبوكات السيارات): تعمل آلة إزالة الغازات من الألومنيوم من النوع الصندوقي مع دوار من كربيد السيليكون على تحقيق التوازن بين الكفاءة والتكلفة. أفادت شركة Hayes-Lemmerz، وهي شركة مصنعة للعجلات، أن عمر الدوار يمتد من 300 إلى 800 دورة مع هذا الإعداد.
• الاحتياجات عالية النقاء (الفضاء/الرقائق): اجمع بين مزيل الغازات بالفراغ وآلة إزالة الغازات من الألومنيوم التي تحقن التدفق للقضاء على كل من الهيدروجين والشوائب.

في حين أن التدفقات الكيميائية وأنظمة التفريغ لها استخداماتها، فإن آلة إزالة الغازات من الألومنيوم هي العمود الفقري للمعالجة الحديثة للألومنيوم. إنها تحول إزالة الغازات بالغاز الخامل من مهمة عشوائية إلى عملية متسقة وفعالة - مما يقلل من معدلات الخردة، ويقلل من استهلاك الطاقة، ويمكّن من الامتثال لمعايير الصناعة الصارمة. سواء كنت تصب سبائك معاد تدويرها أو سبائك الفضاء، فإن الاستثمار في آلة إزالة الغازات من الألومنيوم المناسبة ليس مجرد عملية شراء - إنه التزام بالجودة يؤتي ثماره في تقليل النفايات والعملاء الراضين.

بالنسبة لمعظم المنتجين، تكمن النقطة المثالية في آلة إزالة الغازات من الألومنيوم الدوارة من النوع الصندوقي: فهي تتعامل مع الإنتاج المستمر، وتعمل مع سبائك متعددة، وتوفر النقاء اللازم لتطبيقات اليوم المتطلبة. مع نمو استخدام الألومنيوم في تخفيف الوزن والتكنولوجيا الخضراء، لن يصبح دور آلة إزالة الغازات من الألومنيوم أكثر أهمية.