Расплавленный алюминий обладает чрезвычайно высокой химической активностью, поэтому при контакте с влажным воздухом или мокрыми инструментами вода разлагается с выделением водорода в расплав. Чрезмерное количество этого растворенного газа, как хорошо известно, оказывает пагубное влияние на механические свойства готовых алюминиевых отливок. Кроме того, любому специалисту по литью хорошо известно, что растворённый газ оказывает решающее влияние на распределение и степень пористости, а также на усадку. Уровень растворённого водорода необходимо контролировать, чтобы свести к минимуму количество брака. Для контроля содержания газа в алюминии компания AdTech предлагает установку для онлайн-дегазации алюминия. В ней используется новая технология производства расплава с высоким содержанием кремния.
Установка для онлайн-дегазации алюминия
Дегазация расплавленного алюминия, как правило, осуществляется с помощью продувочного газа, который обычно вводится в расплав с помощью ротационная установка для дегазации. Этот процесс дегазации ограничен законами термодинамики: когда пузырьки продувочного газа попадают в расплав, они поглощают водород, поднимаясь к поверхности. В идеальном случае эти насыщенные водородом пузырьки покидают расплав, снижая уровень содержания водорода. В этом случае эффективность процесса с термодинамической точки зрения составляет 100%. Однако по мере снижения содержания газа в расплаве снижается и равновесное давление водорода в пузырьках, поэтому количество продувочного газа, необходимого для удаления оставшегося водорода, должно увеличиваться.
Коэффициент равновесного удаления газа для чистого алюминия при температуре выше 1 400 °F (760 °C) показан на рис. 1. Например, коэффициент удаления газа, равный 200, означает, что для удаления одного литра водорода потребуется 200 литров инертного газа. Такая особенность ограничивает возможности литейщика по дегазации до очень низкого уровня содержания водорода. Растворимость также растёт экспоненциально с повышением температуры, то есть повышение температуры на 200 °F (111 °C) удваивает растворимость. При прочих равных условиях более высокая температура расплава алюминия увеличит время, необходимое для дегазации.
Легирующие элементы также могут влиять на растворимость водорода. Влияние легирующих элементов характеризуется изменениями коэффициента коррекции сплава; данные по некоторым распространенным литейным сплавам приведены в таблице 1. Сплавы с более высокими значениями сложнее дегазировать; так, например, дегазация алюминия 535 займет в четыре раза больше времени, чем дегазация чистого алюминия. К счастью, эти факторы можно контролировать, и в большинстве случаев без особых затруднений можно добиться необходимого содержания газа и обеспечить технологический процесс, позволяющий устранить избыточную пористость в алюминиевых отливках.
