إزالة الغازات من المعادن

يمكن أن يؤدي وجود الغاز (عادةً الهيدروجين) والجسيمات الأخرى في قوالب الصب بالجاذبية أو قوالب الصب الرملية إلى تكوّن فقاعات، مما قد يؤثر سلبًا بشكل كبير على مظهر المنتج النهائي وأدائه (قوته الإجمالية وكثافته). ولذلك، فإن إزالة الغازات من المعدن بشكل فعال أمر بالغ الأهمية لضمان جودة عملية الصب.

تقليديًّا، يُعد الجرافيت المادة الأكثر استخدامًا في عملية إزالة الغازات من الدوار، وذلك بفضل مقاومة كربيد السيليكون للتآكل والأكسدة، فضلاً عن الكثافة العالية للتصميم الإيزوستاتيكي المكون من قطعة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين رأس الدوار لتقليل حجم الفقاعات وتحقيق أفضل تأثير لانتشار الغاز من خلال تصميم مبتكر مكون من ست شفرات.

تُظهر الاختبارات الميدانية التي أُجريت على معدات صب المعادن أن مستوى الأكسدة في دوارات إزالة الغازات المصنوعة من كربيد السيليكون عند درجة حرارة التشغيل أقل بكثير مقارنةً بالجرافيت. وتجدر الإشارة إلى أنه مع تشوه الشكل الهندسي للرأس، تنخفض كفاءة إزالة الغازات في الدوار المصنوع من الجرافيت، كما أن كثافة المادة المنصهرة في الدوار المصنوع من كربيد السيليكون تكون في الواقع أعلى بكثير من تلك الخاصة بالدوار المصنوع من الجرافيت مع مرور الوقت.

في عملية إزالة الغازات من المعدن المنصهر، يكون من الضروري أحيانًا معالجة المعدن المنصهر بالغاز. على سبيل المثال، من المعتاد إدخال غازات مثل النيتروجين والأرجون إلى الألومنيوم المنصهر وسبائك الألومنيوم المنصهرة لإزالة المكونات غير المرغوب فيها مثل الهيدروجين والشوائب غير المعدنية. يُضاف غاز الكلور إلى الألومنيوم المنصهر وسبائك الألومنيوم المنصهرة لإزالة الفلزات القلوية مثل المغنيسيوم. يتفاعل الغاز المضاف إلى المعدن المنصهر كيميائيًا مع المكونات غير المرغوب فيها، مما يحولها إلى شكل يتم فصله عن المعدن المنصهر أو يمكن فصله عنه (مثل الراسب أو الرغوة). من أجل تحسين الكفاءة، يجب توزيع الغاز (أو خلطه) بأكبر قدر ممكن من الدقة في جميع أنحاء المعدن المنصهر. فكلما كان الخلط أكثر شمولاً، زاد عدد جزيئات الغاز التي تتلامس مع المكونات غير المرغوب فيها الموجودة في المعدن المنصهر. وترتبط الكفاءة بشكل خاص بحجم الفقاعات وعددها، ومدى اختلاط الفقاعات بشكل كامل مع المعدن المنصهر في الوعاء بأكمله الذي يحتوي على المعدن المنصهر.

تُسمى بعض الأجهزة التي تقوم بتحريك المعدن المنصهر مع ضخ الغاز في الوقت نفسه بـ«آلات إزالة الغاز الدوارة». جهاز إزالة الغازات الدوار يُستخدم بشكل أساسي لتنقية الألومنيوم المنصهر وإزالة الغازات الهيدروجينية منه. فكلما كانت الفقاعات التي يتم إزالتها أصغر حجماً وأكثر تكراراً، كلما تحسنت عملية إزالة الغازات من المعدن المنصهر. ولا يقتصر استخدام جهاز إزالة الغازات الدوار على عملية إزالة الغازات فحسب، بل يمكنه أيضًا إزالة الأكاسيد المتبقية على السطح.

جميع غازات العمليات القياسية مناسبة للاستخدام كغاز تطهير. وعادةً ما تتم عملية إزالة الغازات بالدوران باستخدام غاز خامل مناسب للمادة المنصهرة المعنية، مثل غاز خامل. ويُستخدم النيتروجين أو الأرجون مع الألومنيوم المنصهر. وفي بعض الحالات، يتم أيضًا خلط غاز التطهير الخامل بتركيزات منخفضة (<2.5%) من سداسي فلوريد الكبريت أو الكلور. في ذوبان الألومنيوم، وبسبب التوزيع الدقيق لغاز التطهير الدوار، ينخفض محتوى الهيدروجين بشكل كبير أسرع بكثير من طرق غاز التطهير الأخرى. وباستخدام هذا المبدأ — بالنسبة لجميع أسطح الحمامات الثابتة تقريبًا — يكون توزيع الفقاعات في وعاء المعالجة بأكمله واسعًا جدًّا، بحيث يمكن تقصير وقت المعالجة من خلال إزالة الغازات وتنقية الذوبان بشكل فعال.

مقالات ذات صلة:

عملية تكرير الألومنيوم المنصهر إزالة الغازات باستخدام النيتروجين إزالة الغازات من الألومنيوم باستخدام النيتروجين معدات إزالة الغازات الدوارة وحدة إزالة الغازات الدوارة جهاز إزالة الغازات الدوار إزالة الغازات من الألومنيوم بالطريقة الدوارة تقنية إزالة الغازات نظام إزالة الغازات من الألومنيوم طرق إزالة الغازات في مصانع الصب أنظمة إزالة الغازات من المعادن عملية إزالة الغازات من الألومنيوم معدات إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر إزالة غازات النيتروجين من الألومنيوم إزالة الغازات بالدوران