يتميز جهاز إزالة غازات النيتروجين ببساطة هيكله، وعدم تسببه في تلوث الألومنيوم السائل، وعمره التشغيلي الطويل، وسهولة صيانته. ويستخدم على نطاق واسع في صب سبائك الألومنيوم في الصين.
أثناء عملية الصهر، يتفاعل معدن الألومنيوم مع بخار الماء لتكوين غاز الهيدروجين الذي يذوب في محلول الألومنيوم. ويتم إزالة الهيدروجين من الألومنيوم السائل أثناء تصلبه.
إذا كان محتوى الهيدروجين في الألومنيوم السائل مرتفعًا جدًّا، فمن السهل أن تتشكل مسام في قطعة الصب، مما يقلل من الخصائص الميكانيكية للقطعة وقد يؤدي إلى إتلافها.
يُعد الهيدروجين غازًا ضارًا في الألومنيوم السائل. ويُعد الاختبار المسبق لقياس محتوى الهيدروجين في الألومنيوم السائل قبل إدخاله إلى الفرن إجراءً مهمًا لضمان جودة الصب. ولا سيما في عملية الصب الدقيق بالقالب، فإن استخدام جهاز إزالة الغازات بالنيتروجين لإزالة الهيدروجين والخبث سيصبح أمرًا لا غنى عنه.
جهاز إزالة غازات النيتروجين — مبدأ إزالة الغازات
يتم تقليب الألومنيوم السائل بواسطة عمود دوار من الجرافيت قابل للتحكم ودوار. ويتم ضغط الغاز الخامل المقاس داخل الألومنيوم السائل عبر الدوار، حيث يتشتت إلى فقاعات صغيرة تنتشر بالتساوي في المعدن السائل. ويكون الضغط الجزئي للغاز صفرًا بالنسبة للفقاعات.
نظرًا لارتفاع الضغط الجزئي للهيدروجين في الألومنيوم السائل، فإن الهيدروجين الموجود في الألومنيوم السائل ينتشر باستمرار ليشكل فقاعات، في حين أن بعض الشوائب غير المعدنية في الألومنيوم السائل يتم امتصاصها على سطح الفقاعات، وبعض الشوائب غير المعدنية تترابط بشكل خامل مع الهيدروجين، وترتفع الفقاعات إلى السطح.
عندما يتوفر صندوق ترشيح خاص لإزالة الغازات، يتم عزل الشوائب قبل الصب، ثم تتم إزالة الكبريت والأكسجين منها بواسطة الخبث. مبدأ إزالة الغازات كما أنها معترف بها، وتتميز بكفاءة عالية، ولا تؤثر على عملية الإنتاج.
فهي قادرة على تحسين نقاء الألومنيوم السائل في وقت قصير، وتقليل معدل الخردة، وزيادة كفاءة الإنتاج، وتحسين الخصائص الميكانيكية للمسبوكات، وتعزيز القدرة التنافسية للمنتجات، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام طريقة إزالة الغازات التقليدية.
في بيئة الاستخدام التي تتضمن الألومنيوم السائل ومواد الجرافيت والألومينا، يمكن استخدام مادة كربيد السيليكون في عملية التحريك؛ ولكن نظرًا لأن قضيب الجرافيت نفسه يتمتع بمقاومة عالية للحرارة، ومعامل تمدد حراري منخفض (مما يعني أنه لن يتشقق عند التبديل بين درجات الحرارة العالية والمنخفضة)، وقوة معتدلة، ونقاء عالٍ، وعدم تفاعله مع الألومنيوم السائل.
