يعمل جهاز إزالة الغازات من مسابك الألومنيوم على إزالة الشوائب من المادة المنصهرة للحصول على معدن أنظف وأفضل جودة. وهي إحدى طرق التنظيف الأكثر شيوعًا وفعالية في مسابك المعادن.
يوجد شائبان رئيسيان في الألومنيوم السائل: الهيدروجين المذاب والشوائب غير المعدنية. مع تبريد المعدن، يتسرب الهيدروجين المذاب من المحلول ويشكل مسامًا ضارة. يمكن أن تؤدي هذه المسامية والشوائب الصلبة غير المعدنية إلى تقليل متانة مصبوبات الألومنيوم والتأثير سلبًا على خصائصها النهائية.
لذلك، يجب استخدام جهاز إزالة الغازات من مسبك الألومنيوم لإزالة الهيدروجين المذاب والشوائب غير المعدنية من محلول الألومنيوم قبل الصب، وذلك لتحقيق أفضل جودة.
العمليات التي تم تطويرها لتنظيف المعادن هي عمليات فيزيائية تنطوي على استخدام تدفقات من الغازات الخاملة.
ينتشر الهيدروجين المذاب في المادة المنصهرة إلى الفقاعات الصاعدة من غاز المُذيب، ثم يُنقل إلى سطح المادة المنصهرة. تعتمد هذه العملية على خطوتين رئيسيتين:
- معدل انتشار الهيدروجين عبر طبقة الحدود الانتشارية إلى الفقاعات الخاملة.
- تركيز الهيدروجين في الفقاعات الخاملة.
الانتشار هو المرحلة الحتمية لمعدل إزالة الغازات. لذلك، من أجل تحقيق الكفاءة المثلى في إزالة الغازات، يجب استيفاء المتطلبات التالية:
تتميز الغازات الخاملة بوجود فقاعات أصغر حجماً، كما أنها تبقى في المعدن المنصهر لفترة أطول. وهذا يضمن وجود مساحة تلامس كبيرة بين الفقاعات الخاملة والمعدن المنصهر، مما يضمن معامل انتقال كتلة أعلى مقارنة بطبقة الانتشار.
تعمل المراوح الدوارة في جهاز إزالة الغازات من مسابك الألومنيوم عن طريق زيادة المساحة السطحية للغازات الخاملة التي يتم إدخالها إلى المعدن. تتميز فقاعات النيتروجين الأصغر حجمًا الناتجة عن عملية المكره بمساحة سطح إجمالية أكبر، وتجمع كمية أكبر من الهيدروجين.
كما أن الاضطراب السطحي الأقل الذي تسببه الفقاعات الأصغر حجماً يقلل من كمية الهيدروجين التي يتم امتصاصها مرة أخرى إلى المعدن من الرطوبة الجوية.
إزالة الغازات من الألومنيوم في عملية الصب، تتم إزالة الغازات الخاملة أو الخاملة كيميائيًا (الأرجون، النيتروجين) بواسطة أعمدة ودوارات دوارة.
تؤدي طاقة المحور الدوار إلى تكوين عدد كبير من الفقاعات الصغيرة، مما يوفر نسبة سطح إلى حجم عالية جدًّا.
تساعد المساحة السطحية الكبيرة على انتشار الهيدروجين بسرعة وكفاءة داخل الفقاعة، مما يؤدي إلى تحقيق التوازن بين نشاط الهيدروجين في المرحلتين السائلة والغازية.
يمكن لآلة إزالة الغازات الدوارة إزالة الهيدروجين بشكل أكثر شمولاً مقارنةً بعملية إزالة الغازات باستخدام مادة التذويب.
بالإضافة إلى ذلك، لا تستخدم آلات إزالة الغازات الدوارة أملاح الكلور والفلورايد الضارة.
كما يمكن لآلة إزالة الغازات الدوارة أن تجمع بين وظيفتي إزالة الغازات وإدخال مادة التلحيم.
في هذه الحالة، يعمل الغاز الخامل كناقل لتدفق الجسيمات. تُسمى هذه الطريقة «حقن التدفق».
