بعد صهر سبائك الألومنيوم بالكامل، تظهر العديد من الرغوة على السطح، والتي تتكون أساسًا من Al₂O₃ وأكاسيد أخرى. هذه الشوائب الصغيرة من الخبث أثقل من الألومنيوم المنصهر، لكن كثافتها النوعية تصبح أخف بعد تكتلها. وهي تطفو على السطح وتحتاج إلى عملية تكرير سبائك الألومنيوم. تُضاف كمية عامل تنظيف الخبث وفقًا لنسبة تتراوح بين 0.2% و0.5%، ويتم رشها بالتساوي على سطح سائل الألومنيوم، ثم يتم تقليبها بشكل متجانس على مستوى ضحل. تُجمع الخبث من على باب الفرن، ويُغلق باب الفرن ويُترك ليفصل. من ناحية، يكون لعامل تنظيف الخبث تأثير حراري ويمكنه صهر سائل الألومنيوم الملتصق بالرغوة. ومن ناحية أخرى، يمكنه فصل الخبث بفعالية عن الألومنيوم المنصهر، وهو ما يفيد في استخراج خبث الألومنيوم. بعد بضع دقائق، يمكن استخراج خبث الألومنيوم بسلاسة من باب الفرن.
صهر سبائك الألومنيوم إنها عملية معقدة للغاية. تختلف درجات احتراق العناصر المختلفة عن بعضها البعض. بعد عملية إزالة الخبث، وقبل نقل الألومنيوم المنصهر إلى الوعاء، من الضروري أخذ عينات لإجراء التحاليل الفيزيائية والكيميائية، وذلك لضمان أن يكون كل عنصر ضمن النطاق المطلوب قبل عملية إزالة الغازات من سائل الألومنيوم وتكريره؛ وإلا فإنه يتعين تعديله بالشكل المناسب.
عملية تكرير سبائك الألومنيوم
في عملية صهر سبائك الألومنيوم، يجب تعديل الألومنيوم المنصهر. ويتم إجراء هذا التعديل قبل عملية التكرير. وقبل نقل الألومنيوم المنصهر من فرن الصهر إلى الوعاء، يتم مُعدِّل Sr يُضاف في قاع الفرن، ويتم إضافته على شكل سبيكة، دون إضافة العناصر المتحولة بشكل مباشر. وتُستخدم قضبان سبيكة الألومنيوم-السترونتيوم عادةً كمعدِّلات. ويُعد السترونتيوم (Sr) مُعدِّلًا طويل المفعول. يمكن أن تستمر عملية التعديل من 6 إلى 8 ساعات، مما يؤدي إلى تحويل السيليكون الخشن المتقشر إلى بنية دقيقة، ويؤدي إلى تحسين الخصائص الميكانيكية بشكل أكبر. ويُعد هذا النوع من تأثير التعديل أفضل من إضافته في فرن الصهر، ويمكن أن يقلل من التدهور والحرق والانخفاض. بعد صهر السترونتيوم في قاع الفرن، استخدم عملية إزالة الغازات الدوارة للتقليب بشكل متساوٍ لتقليل التفرق. بعد تدهور السترونتيوم، يمتص الألومنيوم المنصهر الهيدروجين بشكل أسرع وينتج العديد من الثقوب الدقيقة. يجب ألا يكون وقت البقاء بعد التكرير طويلاً جدًّا. إذا تجاوز ساعة واحدة، فيجب إعادة اختباره.
بعد نقل الألومنيوم المنصهر إلى المغرفة، يُرش عامل تنظيف الخبث ويُقلب جيدًا لإزالة الخبث. قم بقياس درجة حرارة الألومنيوم المنصهر للتأكد من وصولها إلى درجة حرارة التكرير. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فيجب إعادته إلى الفرن لتبريده. أما إذا كانت درجة الحرارة منخفضة، فيجب تزويده بالكهرباء لزيادة درجة الحرارة. يتم التحكم في درجة حرارة التكرير عند 720-740 ℃. قم برش كمية صغيرة من عامل تنظيف الخبث على السطح حتى يصبح التعديل مناسبًا. تهدف عملية التكرير لإزالة الغازات بشكل أساسي إلى إزالة الغازات والهيدروجين. نظرًا لأن عملية التقليب العميق الأولى قد أزالت معظم الخبث، ولكن لا تزال هناك كمية صغيرة من خبث الألومنيوم بالداخل، لذا في المرة الثانية أضف كمية صغيرة من عامل تنظيف الخبث.
طرق التكرير بالتفريغ الدوار
الطرق الشائعة لـ التكرير بالتفريغ الدوار وهي: التكرير بالتخلص من الغازات، والتكرير بالرش بالمسحوق. ويتمثل المبدأ في تمرير غاز خامل أو عامل تكرير إلى قاع الفرن. وعامل التنقية خفيف جدًّا، ويبدأ الغاز الخامل أو عامل التنقية في الصعود من قاع الفرن. إزالة الهيدروجين والرغوة من الألومنيوم المنصهر لتحقيق الغرض من تنقية الألومنيوم المنصهر. يعمل جهاز إزالة الغازات المستخدم في عملية تنقية إزالة الغازات على تشغيل لوحة الحافة عبر المحرك، وترتبط لوحة الحافة بالدوار الجرافيتي لتدور. تتميز دوارات الجرافيت العامة بعمر تشغيلي قصير نسبيًا، كما أنها عرضة للتآكل والكسر. وفي هذا الصدد، تُغمر دوارات الجرافيت في وسط تحت درجة حرارة وضغط عاليين، ثم تُتلبد وتُصلب لزيادة عمرها التشغيلي. ويعتمد هذا النوع من الجرافيت بشكل أساسي على الواردات، كما أنه مكلف.
يُعد تأثير التكرير الناتج عن رش المسحوق الدوار أفضل، ولكنه يؤدي بسهولة إلى انسداد الدوار الجرافيتي. وفي عملية الإنتاج، يُستخدم غاز خامل جاف أو نيتروجين عالي النقاء في عملية التكرير. يتم توصيل الغاز بالشفة. تبدأ الشفة في الدوران بفعل محرك كهربائي. يدور الدوار الجرافيتي مع الشفة بسرعة تتراوح بين 400 و600 دورة يتم التحكم في تدفق الغاز الخامل (الأرجون) عند 15-25 لتر/دقيقة، والنيتروجين عند 20-40 لتر/دقيقة، ويبلغ الضغط (0.4±0.1) ميجا باسكال. أثناء التشغيل، افتح صمام الغاز أولاً، ثم أنزل جهاز إزالة الغاز ببطء حتى تصبح المسافة بين الدوار الجرافيتي لجهاز إزالة الغاز وقاع فرن المغرفة 100～150 مم، وأخيرًا شغّل المحرك لبدء عملية إزالة الغاز والتكرير. تستغرق عملية التكرير من 10 إلى 20 دقيقة. ولتجنب الدوامة الناتجة عن الدوران عالي السرعة للدوار الجرافيتي، يتم تركيب لوح حاجز على أحد جانبي الدوار الجرافيتي أو كلاهما لتقليل الاضطراب في الألومنيوم المنصهر أثناء الدوران. عندما يقوم الدوار الجرافيتي بعملية إزالة الغازات، تكون الفقاعات صغيرة، والتشتت عالي، والتأثير جيد. وبهذه الطريقة، يمكن ضمان فعالية إزالة الغازات، ولن تكسر أي فقاعات طبقة الأكسيد السطحية لتسبب الغليان، مما يمنع حدوث استنشاق ثانوي.
بعد اكتمال عملية إزالة الغازات، قم بإيقاف تشغيل المحرك، وارفع الدوار الجرافيتي بعيدًا عن سطح السائل، ثم أغلق صمام الغاز. ونظرًا لإضافة عامل تنظيف الخبث إلى السطح قبل عملية إزالة الغازات، فإن خبث الألومنيوم يطفو على السطح أثناء عملية إزالة الغازات، لذا يجب إزالة رماد الخبث. استخدم أداة خاصة لسحب المرشح الموجود في مغرفة الصب. يُنصح بصبها بسرعة وثبات على مسافة أقل من 50 مم من سطح السائل. بوتقتان مخصصتان. يتم تصلب إحدى البوتقتين تحت الضغط العادي؛ بينما تُغطى البوتقة الأخرى بسرعة بغطاء زجاجي وتُفرغ من الهواء. يجب أن يصل ضغط التفريغ إلى 8 ميجا باسكال، وتستغرق عملية التفريغ من 3 إلى 4 دقائق. ضع البوتقة في الماء لتبرد، ثم أخرجها وامسحها حتى تجف، وقم بقياس مكافئ الكثافة أولاً تحت الضغط العادي ثم تحت التفريغ. كلما انخفض مكافئ الكثافة، انخفض محتوى الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر، وتحسّن تأثير التكرير عن طريق إزالة الغازات. تختلف متطلبات مكافئ الكثافة باختلاف المنتجات، ويجب إعادة تكرير مكافئ الكثافة إذا كان غير مطابق للمواصفات.
تترافق عملية تكرير سبائك الألومنيوم مع تغير في العناصر. على سبيل المثال، في عملية إنتاج A356، يُضاف المُعدِّل Sr بنسبة 0.025% قبل إزالة الغازات، ويكون محتوى Sr بعد التكرير وإزالة الغازات في نطاق 0.012%～0.02%، ويبلغ محتوى عنصر Sr في المسبوكات ما بين 0.008% و0.018%. يلزم إجراء تحليل فيزيائي وكيميائي بعد التكرير، كما يلزم إجراء تعديل في حالة عدم مطابقة المعايير. يتم رش عامل التغطية بعد التأكد من مطابقة كل من معادل الكثافة والتحليل الفيزيائي والكيميائي للمعايير. وتتمثل وظيفة عامل التغطية في عزل الهواء ومنع الأكسدة. وفي حالة قصر مدة البقاء، لا يلزم رش عامل التغطية. وقبل النقل النهائي، يجب تنظيف عامل التغطية واستخدامه.
