إن صنع منتجات مثالية في معالجة الألومنيوم يعتمد على تدابير مراقبة الجودة - ولا يوجد منها ما هو أكثر أهمية من إزالة الغازات. إذن، ما هي إزالة الغازات في الألومنيوم، ولماذا يهتم المصنعون بها؟ يشرح هذا الدليل العملية والغرض منها والتقنيات والمعدات الهامة مثل جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم، مع التركيز على المعلومات القابلة للتطبيق والتحقيق.
1. ما هي إزالة الغازات في الألومنيوم؟ تعريف أساسي
إزالة الغازات في الألومنيوم هي عملية استخلاص الغازات المذابة - بشكل أساسي الهيدروجين - من الألومنيوم السائل قبل التصلب. إحدى خصائص الألومنيوم المصهور هي أنه يمكن أن يذيب هيدروجينًا أكثر بـ 50 مرة من الألومنيوم الصلب. يحدث امتصاص الغاز هذا بشكل طبيعي أثناء عملية الصهر، وإذا تم إهماله، فإنه ينتج عيوبًا قاتلة في المنتج النهائي.
يهاجم الهيدروجين أولاً لأنه الغاز الأكثر شيوعًا الموجود في الألومنيوم المصهور. سيتم طرد الغازات الأقل إشكالية (مثل الأكسجين أو النيتروجين) مع الهيدروجين. الهدف من إزالة الغازات هو تسوية محتوى الهيدروجين إلى أقل من 0.15 سم³ / 100 جرام من الألومنيوم - وهي عتبة لم تعد تحدث عندها عيوب مثل المسامية أو التشقق.
تقع إزالة الغازات بين الصهر والصب / التشكيل في إنتاج الألومنيوم. لا ينبغي أن يتم التنازل عنها من قبل الصناعات مثل السيارات والفضاء والبناء، حيث يجب أن تكون أجزاء الألومنيوم قوية ومتينة وموثوقة.
2. لماذا تدخل الغازات إلى الألومنيوم المصهور: المصادر الرئيسية
لكي تفهم سبب أهمية إزالة الغازات، يجب عليك أولاً أن تفهم كيف يدخل الهيدروجين إلى الألومنيوم المصهور. المصادر الأكثر شيوعًا هي:
2.1 رطوبة المواد الخام
عادة ما تلتقط خردة الألومنيوم أو السبائك أو السبائك الرطوبة من الرطوبة أو المطر أو التخزين السيئ. عند تسخينها إلى نقاط الانصهار (650–750 درجة مئوية)، فإن أي رطوبة (H2O) ستتفاعل مع الألومنيوم المصهور وتطلق الهيدروجين:
2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2
يدخل الهيدروجين في المحلول في المعدن المصهور، حيث يتم حبسه حتى يتصلب الألومنيوم.
2.2 الهواء الرطب
يوجد بخار الماء في الغلاف الجوي بالقرب من أفران الصهر، خاصة في المناطق الساحلية أو الاستوائية. يعمل السطح الساخن للألومنيوم المصهور كإسفنجة، حيث يسحب الهيدروجين من البخار. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع الامتصاص - مما يمثل ظروف رطبة تحديات خطيرة للمسابك.
2.3 مواد التشحيم والملوثات
تتضاءل الزيوت أو مواد التشحيم أو عوامل التنظيف الموجودة على الأدوات أو القوالب أو الخردة عند ملامستها للألومنيوم المصهور. عندما تتضاءل، يتم إطلاق الهيدروجين كمنتج ثانوي. يمكن أن تؤدي الكميات الصغيرة من هذه الشوائب إلى ارتفاع مستويات الغاز، وبالتالي فإن التنظيف قبل الصهر أمر بالغ الأهمية مثل إزالة الغازات في حد ذاتها.
3. ماذا لو لم تقم بإزالة الغازات؟ العيوب والمخاطر
تؤدي إزالة الغازات الضعيفة إلى عيوب مكلفة وخطيرة. وإليك ما ستراه في منتجات الألومنيوم النهائية:
3.1 المسامية
العيب الأكثر شيوعًا: فقاعات غاز صغيرة محاصرة في الألومنيوم الصلب. تظهر على شكل ثقوب صغيرة (مسامية كبيرة، بالعين المجردة) أو فراغات دقيقة (مرئية فقط تحت التكبير). تضعف المسامية المعدن عن طريق تقليل قوته المقطعية، وتقليل ليونة الشد وعمر الإجهاد. على سبيل المثال، ستنكسر دعامة سيارة من الألومنيوم المسامي تحت الضغط، في حين أن مكونًا فضائيًا به مسام سيفشل تمامًا.
3.2 البثور
جيوب كبيرة من الغاز على السطح، تتشكل عادة أثناء اللحام أو المعالجة الحرارية. تحت التسخين، يتمدد الهيدروجين المذاب، ومع الضغط على سطح الألومنيوم، ينتج عنه بثور. هذه تدمر جودة المظهر - حيث لا يمكن استخدام الأجزاء في التطبيقات المرئية مثل الألواح المعمارية أو المنتجات الاستهلاكية.
3.3 الشقوق
فقاعات الغاز هي "نقاط إجهاد". في التشكيل أو التشغيل الآلي أو الخدمة، تتوسع الفقاعات إلى شقوق. قد تؤدي المسام المجهرية إلى فشل كارثي في المكونات التي تحمل الأحمال، مثل أعمدة البناء أو هياكل الطائرات.
3.4 التكاليف الاقتصادية والسلامة
تزيد العيوب الفوضوية من كميات الخردة (إهدار المواد والعمالة) وتقلل من الإنتاج. في الصناعات المنظمة (مثل الفضاء)، تفقد العناصر المرفوضة عقدًا للشركة. والأسوأ من ذلك، أن الأجزاء المعيبة تؤدي إلى وقوع حوادث - وهو أمر لا يمكن لأي شركة تحمله.
4. كيفية إزالة الغازات من الألومنيوم: 3 تقنيات شائعة
إزالة الغازات بالغاز الخامل (الأكثر شيوعًا)
يحاكي هذا الإجراء غازًا خاملًا - تاريخيًا الأرجون (Ar) أو النيتروجين (N2) - على الألومنيوم المصهور. تتم إزالة الهيدروجين المذاب بواسطة فقاعات الغاز، وينتشر في الفقاعات. عندما تصل الفقاعات إلى السطح، فإنها تطلق الهيدروجين في الغلاف الجوي.
يعتمد النجاح على ثلاث مشاكل:
تعتبر إزالة الغازات بالغاز الخامل رخيصة وفعالة ومناسبة تمامًا للمعالجة المستمرة أو الدفعية. يتم إقرانها دائمًا تقريبًا بجهاز إزالة الغازات من الألومنيوم - وهو جهاز لتحسين حجم الفقاعات وتوزيعها.
إزالة الغازات الكيميائية
مزيلات الغازات الكيميائية عبارة عن مواد صلبة أو سوائل تضاف إلى الألومنيوم المصهور. تتحد مع الهيدروجين لتكوين مركبات مستقرة تطفو إما كخبث (نفايات صلبة) أو تبقى مذابة دون عيب.
الخيارات:
تعمل إزالة الغازات الكيميائية بشكل جيد مع الدفعات الصغيرة ولكنها أقل شيوعًا اليوم بسبب مخاوف السلامة والبيئة. غالبًا ما يتم استخدامه مع إزالة الغازات بالغاز الخامل من أجل "التنظيف العميق" للمصهرات شديدة التلوث.
إزالة الغازات بالفراغ (تطبيقات عالية الأداء)
تضع إزالة الغازات بالفراغ الألومنيوم المصهور في غرفة تفريغ وتسمح بانخفاض الضغط. يؤدي انخفاض الضغط إلى خفض ذوبان الهيدروجين، مما يسمح للغاز بالانبعاث على شكل فقاعات. إنها الطريقة المثالية - إزالة الهيدروجين إلى مستويات منخفضة تصل إلى 0.05 سم³ / 100 جرام - لكنها باهظة الثمن وتستهلك الطاقة.
هذه الطريقة مخصصة للتطبيقات عالية المخاطر، مثل الأدوات الطبية أو سبائك الفضاء، حيث لا يمكن التفاوض على عدم وجود عيوب.
5. جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم: ما هو ولماذا يهم
جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم هو جهاز متطور يجعل إزالة الغازات بالغاز الخامل فعالة وموحدة. إنه حجر الزاوية في خطوط معالجة الألومنيوم المعاصرة - وبدونه، ستكون إزالة الغازات بالغاز الخامل بطيئة وعشوائية ومهدرة.
5.1 كيف يعمل جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم
تستخدم معظم مزيلات الغازات الصناعية عمودًا دوارًا مع دوار من الجرافيت أو كربيد السيليكون. يغلف الألومنيوم المصهور الدوار، ويتم تزويد الغاز الخامل عبر العمود. بينما يدور الدوار (300–600 دورة في الدقيقة)، فإنه يقص الغاز إلى فقاعات صغيرة جدًا وموحدة - مما يعرض جميع أسطح المصهور للغاز.
المكونات الرئيسية:
5.2 أنواع مزيلات الغازات من الألومنيوم
النوعان الأكثر شيوعًا، المصممان لحجم الإنتاج:
مزيلات الغازات الدفعية
للدفعات الصغيرة إلى المتوسطة الحجم (على سبيل المثال، المسابك التي تصنع أجزاء مخصصة). يتم غمر جهاز إزالة الغازات في البوتقة / المغرفة، ويستغرق دورة من 5 إلى 10 دقائق، ثم يتم استخراجه.
مزيلات الغازات المستمرة
لإنتاج واسع النطاق (على سبيل المثال، مصانع الصفائح أو البثق). التكامل مع خطوط الصب، وإزالة الغازات من الألومنيوم السائل أثناء ضخه عبر قناة - لا يوجد وقت تعطل بين دفعات الإنتاج.
5.3 لماذا تحتاج إلى جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم
6. المتغيرات الهامة التي تؤثر على كفاءة إزالة الغازات
على الرغم من وجود جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم، يعتمد النجاح على تنظيم هذه المتغيرات:
6.1 درجة حرارة الألومنيوم المصهور
تزداد ذوبانية الهيدروجين مع درجة الحرارة - ولكنها تزيد أيضًا من انتشار الهيدروجين في الفقاعات في درجات الحرارة المرتفعة. المثالي هو 680–720 درجة مئوية: ساخن بما يكفي لتمكين إزالة الغازات السريعة، ولكن ليس ساخنًا جدًا لدرجة أنه يرفع تكاليف الطاقة أو يتسبب في أكسدة السبيكة.
6.2 وقت المعالجة
إزالة الغازات هي دالة زمنية: كلما زاد الوقت الذي يقضيه المصهور تحت تأثير فقاعات الغاز، تمت إزالة المزيد من الهيدروجين. ولكن بعد 10-15 دقيقة، تتساوى مستويات الهيدروجين - لا يعطي المزيد من الوقت أي شيء. تعمل مزيلات الغازات الدفعية عادةً لمدة 5-8 دقائق؛ تختلف المعدات المستمرة في الوقت وفقًا لمعدل التدفق.
6.3 تدفق الغاز والضغط
بالنسبة لجهاز إزالة الغازات من الألومنيوم، يعد معدل التدفق أمرًا بالغ الأهمية. قاعدة جيدة للإبهام: 0.5–1.0 لتر / دقيقة من الأرجون لكل 100 كجم من الألومنيوم المصهور. القليل جدًا من الغاز = القليل جدًا من إزالة الغازات؛ الكثير جدًا = التناثر (الذي يتسخ بهواء جديد).
إزالة الغازات من الألومنيوم ليست خيارًا عند إنتاج مكونات عالية الجودة وخالية من العيوب. سواء كنت تستخدم الغاز الخامل أو المواد الكيميائية أو طرق التفريغ، فإن أفضل مورد لك هو جهاز إزالة الغازات من الألومنيوم - فهو يوفر الكفاءة وقابلية التكاثر وفعالية التكلفة. من خلال المعلومات المتعلقة بمصادر الغاز، والتحكم في المعلمات الرئيسية، وإقران طريقة إزالة الغازات المناسبة مع تطبيقك، يمكنك تجنب العيوب المكلفة وتقديم منتجات الألومنيوم عالية الجودة في كل مرة.
بالنسبة لمصنعي إزالة الغازات الجدد، ابدأ بجهاز إزالة الغازات من الألومنيوم الدفعي المبتدئ: إنه ميسور التكلفة وسهل الاستخدام ويعمل لمعظم احتياجات الإنتاج الصغيرة إلى المتوسطة الحجم. عندما يتوسع مستوى الإنتاج لديك، قم بالترقية إلى نظام مستمر للبقاء على اطلاع دائم - سيشكرك خطك النهائي (وعملاؤك).
اتصل شخص: Miss. Ally Qin
الهاتف :: +8617862974932
الفاكس: 86-531-88969137
