يمكن تقسيم المظاهر الخارجية الرئيسية لفقدان الألومنيوم الناتج عن الصب إلى قسمين: الأول هو رماد الألومنيوم النقي، والثاني هو الألومنيوم السائب والألومنيوم المعيب وخبث الألومنيوم.
وفقًا لإحصاءات ورشة الصب بالصهر، يمثل رماد الألومنيوم النقي غير القابل لإعادة التدوير حوالي 90% من خسائر الصب (الأكسدة، والحرق، وتكوين الخبث)، بينما تمثل العوامل الأخرى حوالي 10%. وبالنسبة للعوامل الأخرى التي تشكل 10%، تم إجراء تحليل إحصائي إضافي للبيانات، وتبين أن السبب الرئيسي هو خسائر الاحتراق الثانوية للألمنيوم السائب والألمنيوم الرديء، بالإضافة إلى محتوى الألمنيوم في رماد الألمنيوم. وبالتالي، فإن الأسباب الداخلية الرئيسية لخسائر الصب هي خسائر الاحتراق التأكسدي، وخسائر الاحتراق الثانوية مثل الألمنيوم المعيب، ومحتوى الألمنيوم في رماد الألمنيوم.
خسارة صب الألومنيوم
يمكن فهم مبدأ احتراق أكسيد الألومنيوم بشكل أوضح من خلال المعادلة الكيميائية التالية: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃
تُظهر الأبحاث الديناميكية الحرارية المتعلقة بأكسدة المعادن أن اتجاه أكسدة المعدن، وترتيب الأكسدة، ودرجة الأكسدة لكل عنصر من عناصر السبيكة، تتحدد بناءً على قوة الترابط بين المعدن والأكسجين، بالإضافة إلى تركيب السبيكة ودرجة حرارتها وضغطها. فكلما زادت قوة الترابط بين المعدن والأكسجين، زاد اتجاه درجة أكسدته وارتفعت درجة الأكسدة. وكلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد الترابط بين المعدن والأكسجين، وزاد اتجاه درجة الأكسدة، وارتفعت درجة الأكسدة. وكلما انخفض ضغط تحلل الأكسيد، زاد الترابط بين المعدن والأكسجين، وزاد اتجاه درجة الأكسدة، وارتفعت درجة الأكسدة.
في نطاق درجات حرارة الانصهار، يتمتع الألومنيوم بتقارب كبير مع الأكسجين ويتأكسد بسهولة. بعد الأكسدة، تتشكل طبقة من Al₂O₃ على السطح، وعندما تزيد درجة الحرارة عن 500℃، تكون هذه الطبقة عبارة عن r-Al₂O₃ شبه مستقرة. وأثناء الانتقال من طبقة الأكسيد شبه المستقرة هذه إلى طبقة أكسيد مستقرة، يحدث انكماش في الحجم، كما تحدث عمليات أكسدة وتشقق إضافية. ومع ارتفاع درجة حرارة الألومنيوم المنصهر وزيادة المدة الزمنية، كلما زادت سرعة نمو طبقة الأكسيد، زادت كمية الأكسيد وسماكته بشكل ملحوظ.
أسباب تلف مصبوبات الألومنيوم
العوامل التي تؤثر على فقدان السبيكة هي:
① درجة حرارة الألومنيوم السائل؛ ② شدة التفاعل بين الألومنيوم السائل والأكسجين؛ ③ نسبة الألومنيوم في خبث الألومنيوم؛ ④ كمية الألومنيوم السائل التي يخرجها الخبث؛ ⑤ كمية الألومنيوم المعيب والألومنيوم السائب؛ ⑥ الخسائر الأخرى.
تقنيات الإعلانات تدفق التكرير يمكن أن يؤدي إلى الفصل التام بين الماء والخبث في الألومنيوم. و عامل تكرير يمكن أن يقلل بشكل فعال من نسبة الألومنيوم في الخبث، ويقلل من خسائر الصب.
