شرح إزالة غازات الألومنيوم: العلم وراء إزالة الهيدروجين والشوائب

في عمليات الصب الدقيق، تبدأ مراقبة جودة الصب الفعّالة بمُصهور نقيّ ومستقر. تُعدّ مسامية الغاز وشوائب الأكسيد من العيوب الرئيسية التي تُؤثر على كثافة القطعة وخصائصها الميكانيكية. يُقدّم هذا الدليل تحليلاً مُعمّقاً لمصدر الغاز في سبائك الألومنيوم والمبادئ الأساسية لعملية إزالة غاز الألومنيوم، وهي الخطوة الأساسية في جودة الإنتاج.

أولا: مصدر المشكلة: كشف "Gas" في سبائك الألومنيوم

1. الهيدروجين هو السبب الوحيدأكثر من 85% من الغاز المذاب في الألومنيوم المصهور هو الهيدروجين، وينشأ أساسًا من التفاعل مع بخار الماء (H₂O) في البيئة. لذلك، في عملية الصب بالقالب، يُرادف محتوى الغاز (دي دي اتش) محتوى الهيدروجين (دي دي اتش).

2. الانخفاض الحاد في الذوبانيةينبع خطر الهيدروجين من انخفاض ذائبيته بشكل حاد مع تبريد الألومنيوم. تنخفض ذائبيته بشكل حاد من حوالي 10 ...0.68 مل/100 جرامفي الحالة السائلة فقط0.036 مل/100 جرامفي الحالة الصلبة. أثناء التصلب السريع للصب بالقالب، يُحتجز هذا الهيدروجين الزائد ويترسب، مُشكلاً عيوبًا في مسامية الهيدروجين (ثقوب صغيرة).

ثانيًا: التهديد التآزري: شوائب الأكاسيد والهيدروجين

إلى جانب الهيدروجين، يُعدّ وجود شوائب أكاسيد في الألومنيوم، وخاصةً الألومينا (ال₂O₃)، مصدرًا رئيسيًا آخر للعيوب. والأسوأ من ذلك، أن هذين العيبين يتعاونان معًا: فأغشية الأكسيد الخشنة والمسامية تعمل كالإسفنج، حابسةً المزيد من الرطوبة والهيدروجين، مما يزيد بدوره من محتوى الغاز في المصهور. لذا، يجب أن تكون أي استراتيجية شاملة لمعالجة المعادن المنصهرة قادرة على إزالة كلٍّ من شوائب الهيدروجين والأكاسيد.

ثالثًا. المبدأ الأساسي لعملية إزالة الغازات

تعد عملية إزالة الغازات من الألومنيوم الحديثة شكلاً أساسياً من أشكال معالجة المعدن المنصهر والتي تعمل على مبادئ فيزيائية كيميائية، عن طريق إدخال غاز خامل (عادةً الأرجون أو النيتروجين) إلى المصهور.

1. قانون الضغوط الجزئيةبناءً على هذا القانون الفيزيائي، تنتشر ذرات الهيدروجين طبيعيًا من منطقة ذات ضغط جزئي مرتفع (المصهور) إلى منطقة ذات ضغط جزئي صفري (فقاعات الغاز الخامل). ومع ارتفاع الفقاعات، تحمل الهيدروجين باستمرار بعيدًا عن المعدن المنصهر.

2. تأثير التعويممع صعود فقاعات الغاز الخامل، تصطدم ماديًا بشوائب الأكسيد الصلبة في الألومنيوم وتلتصق بها. ثم تُحمل هذه الشوائب إلى السطح بفعل قوة طفو الفقاعات، حيث يُمكن كشطها كشوائب.

خاتمة

باختصار، يُعدّ ضبط جودة المصهور تحديًا حقيقيًا ضد الهيدروجين والأكاسيد. تجمع عملية إزالة غاز الألومنيوم الناجحة بكفاءة بين إزالة الهيدروجين كيميائيًا وإزالة الشوائب الفيزيائية، مما يُشكّل الخطوة الأولى الأكثر أهمية في مراقبة جودة الصب بالقالب.

تناولت هذه المقالة المبادئ الأساسية لإزالة الغازات. في التحديثات القادمة، سنواصل تحليل العمليات الرئيسية الأخرى أثناء الصهر. تابعونا.