عملية صهر وتكرير الألومنيوم في الفرن

صهر الألومنيوم وتكريره: في عملية صهر سبائك الألومنيوم، تُضاف مادة تكرير إلى الفرن أثناء المعالجة، ولذلك يُطلق على هذه العملية اسم “التكرير”. في ذوبان الألومنيوم وسبائكه، يمكن لعوامل التكرير إزالة الشوائب المعدنية والأكاسيد والشوائب الأكسيدية الأخرى من المادة المنصهرة من خلال تفاعلات فيزيائية أو كيميائية أو فيزيائية-كيميائية. ويتم ذلك من خلال امتصاص عامل التكرير للشوائب الأكسيدية في المادة المنصهرة وحلها فيها، والتفاعل الكيميائي بين عامل التكرير والشوائب الموجودة في المادة المنصهرة.

كلما انخفض التوتر السطحي بين عامل تكرير وكلما قلت الشوائب، زادت كفاءة امتصاص عامل التكرير. يصعب إزالة بعض الشوائب المعدنية الموجودة في الألومنيوم المنصهر أثناء عملية الصهر. ولا يمكن الحد من هذه الشوائب إلا بشكل صارم في المواد الخام، مثل السيليكون والحديد والشوائب الأخرى. أما الشوائب المعدنية الأخرى، مثل الكالسيوم والزنك والمعادن الأخرى، فستؤثر سلبًا على خصائص سبائك الألومنيوم. ويجب إزالة هذه الشوائب الضارة قبل الصهر أو الصب.

صهر الألومنيوم وتكريره

جدول المحتويات

صهر الألومنيوم وتكريره

في عملية تكرير ونقل المعدن المنصهر، تدخل المواد الغريبة — مثل قشور الأكسيد والمركبات الفلزية المشتركة وشظايا الفرن — بسهولة إلى المعدن المنصهر لتشكل شوائب غير معدنية. وتتمثل هذه الشوائب غير المعدنية بشكل أساسي في شوائب الأكسيد. ووفقًا لفترة تكوّنها المختلفة في عملية الصهر والصب، يمكن تقسيمها إلى شوائب أكسيد أولية وشوائب أكسيد ثانوية.

تشير شوائب الأكسيد الأولية بشكل أساسي إلى جميع شوائب الأكسيد التي تتشكل قبل صب الألومنيوم المنصهر. ويمكن تقسيم شوائب الأكسيد الثانوية إلى فئتين وفقًا لأشكالها: الأولى هي الشوائب الكبيرة ذات التوزيع غير المتساوي في البنية الكلية، وهناك نوع من الشوائب يجعل بنية السبيكة غير متصلة ويقلل من مقاومة قطعة العمل للهواء، مما يصبح مصدرًا للتآكل. وغالبًا ما يؤدي انخفاض قوة ومرونة سبائك الألومنيوم إلى حدوث تشققات في الأجزاء. أما النوع الثاني من شوائب الأكسيد فيشير إلى الشوائب الصغيرة المتناثرة، والتي لا يمكن إزالتها تمامًا حتى بعد التنقية الدقيقة. فهي تزيد من لزوجة المعدن المنصهر، وتقلل من قدرة الألومنيوم المنصهر على التغذية أثناء التصلب، وتسبب بسهولة انكماش المسبوكات.

تتشكل شوائب الأكسيد الثانوية، المعروفة أيضًا باسم الشوائب الداخلية، بشكل أساسي أثناء عملية الصب. وعادةً ما تكون الشوائب الداخلية موزعة بشكل أكثر انتظامًا، كما أن جسيماتها أصغر حجمًا. ويحدث رش الألومنيوم المنصهر أثناء عملية الصب، وتتمثل الاضطرابات في تفاعل أكسيد الألومنيوم الموجود في قالب الرمل مع الماء الموجود في رمل القولبة، حيث يتحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. يتفاعل الأكسجين مع الألومنيوم لتكوين شوائب أكسيد، بينما يعمل الهيدروجين على تحلل الألومنيوم المنصهر.

طريقة إزالة الشوائب

تتمثل المعالجة بالفراغ في استخدام عناصر شوائب تقل درجة غليانها عن درجة غليان الألومنيوم (التي تبلغ 1800 درجة مئوية) والمكونات الرئيسية لسبائك الألومنيوم في ظروف الفراغ، ثم إزالتها عن طريق التبخر.

يمكن للعناصر الشوائب الضارة أن تتفاعل كيميائيًا مع عامل التكرير لتكوين مركبات يمكن فصلها عن الألومنيوم، حيث يتم نقلها إلى خبث التكرير وتصريفها من خلال عملية الامتصاص التي يقوم بها عامل التكرير.