bedrijfsnieuws over Hoe maken ze Degas Aluminium?

De affiniteit van gesmolten aluminium voor het opnemen van waterstof is een verraderlijke bedreiging voor de productie - het neemt het op uit natte grondstoffen, vochtige lucht of verontreinigde smeermiddelen en laat het vrij in de vorm van bellen wanneer het stolt. De bellen veroorzaken porositeit, blaren en verminderde mechanische eigenschappen. Het is geen kwestie van optie voor fabrikanten, variërend van de auto- tot de lucht- en ruimtevaartindustrie. Maar hoe ontgassen fabrikanten aluminium? De oplossing is te vinden in een mix van effectieve technieken en nauwkeurige apparatuur, waarbij aluminium ontgassingsmachines de basis vormen van moderne zuivering.

Laten we, voordat we het 'hoe' onderzoeken, de inzet begrijpen. Gesmolten aluminium is 50 keer gevoeliger voor broosheid dan vast aluminium. Wanneer metalen afkoelen, daalt de oplosbaarheid van waterstof dramatisch en opgelost gas produceert defecten: gaatjes in folie, scheuren in motorblokken of structurele zwakheden in vliegtuigen. Sporen (meer dan 0,15 cm³/100g) kunnen de treksterkte met 30% verminderen en 15–20% bijdragen aan jaarlijkse schroot. Ontgassing is niet alleen een processtap, maar een vereiste kwaliteitscontroleprocedure.

1. Traditionele chemische ontgassing: handig maar onvolledig

   Voor kleinschalige gieterijen zijn chemische methoden doorgaans de methode bij uitstek. Ze gebruiken reactieve fluxen om waterstof te binden in verbindingen die kunnen worden verwijderd, en het proces werkt op de volgende manier:

   Operators dompelen chloorvrijmakende tabletten (bijvoorbeeld hexachloorethaan) of fluxkorrels onder in gesmolten aluminium in een voorverwarmde geperforeerde bel. Fluxen die bij hoge temperaturen ontleden, ontwikkelen gassen zoals aluminiumchloride. De gevormde bellen hebben een extreem lage waterstofdeeldruk en de opgeloste waterstof wordt er door diffusie in getrokken. Ze voeren waterstof en niet-metallische insluitsels mee naar boven tijdens hun opstijging, waar ze als slak worden afgeschuimd.

   Hoewel goedkoop en eenvoudig toe te passen, heeft chemische ontgassing nadelen: giftige chloordampen (die strenge ventilatie vereisen), fluxresiduen kunnen legeringen met een hoge zuiverheid verontreinigen en de hoogste efficiëntie is 40% - niet hoog genoeg voor kritieke toepassingen. Tegenwoordig is het voornamelijk voorbehouden aan kleine partijen of als voorbehandeling voor mechanische raffinage.

2. Ontgassing met inert gas: de industriële standaard (en de rol van aluminium ontgassingsmachines)

   In de industriële productie is ontgassing met inert gas de norm - en apparatuur voor aluminium ontgassing zorgt voor het succes ervan. Het maakt gebruik van het fenomeen van het verschil in deeldruk: inert gasbellen (stikstof of argon) zijn 'sponzen' die waterstof absorberen uit gesmolten metaal (waar het wordt aangetroffen) in de bellen (waar het niet is).

   Hoe aluminium ontgassingsmachines resultaten opleveren

   
   

   De sleutel tot dit proces is het creëren van extreem kleine, gelijkmatig verdeelde bellen - en dit is precies waar aluminium ontgassingsmachines in uitblinken. Hier is een stapsgewijze uitsplitsing van hoe het wordt gedaan:

   • Gasinjectie: Hoogzuiver inert gas (99,996% stikstof of argon, gedroogd om vochtverontreiniging te voorkomen) wordt door de machine in het gesmolten aluminium geblazen.
   • Microbelvorming: Een roterende rotor - meestal gemaakt van grafiet, siliciumcarbide of siliciumnitride - scheurt het gas in zeer fijne bellen (≤5 mm diameter) bij 300–600 RPM. Dit zorgt voor een 10–20 keer groter gas-metaal oppervlak dan handmatig bubbelen.
   • Diffusie & Verwijdering: Waterstof diffundeert in de opstijgende bellen. Tegelijkertijd zorgt oppervlaktespanning ervoor dat niet-metallische insluitsels zich hechten aan de oppervlakken van bellen. Wanneer bellen het oppervlak bereiken, laten ze waterstof vrij in de atmosfeer en worden insluitsels als slak afgevoerd.

   Meer geavanceerde aluminium ontgassingstechnologieën omvatten nu fluxinjectie, waardoor gelijktijdige ontgassing en ontlakking mogelijk is. Het SNIF™-proces van Pyrotek maakt bijvoorbeeld gebruik van een gepatenteerde roterende nozzle om gas op een niet-turbulente manier te injecteren, waardoor de helft van de slakvorming wordt verminderd en een waterstofverwijderingsefficiëntie van 60–80% wordt bereikt.

3. Vacuümontgassing: voor high-end toepassingen

   Wanneer een zeer laag waterstofgehalte (≤0,05 cm³/100g) vereist is - zoals in lucht- en ruimtevaartlegeringen of condensatorfolie - wordt vacuümontgassing door producenten gebruikt. Dit wordt bereikt door gesmolten aluminium bloot te stellen aan een afgesloten container met lage druk: verminderde druk vermindert de oplosbaarheid voor waterstof, waardoor het gas naar buiten wordt geduwd als bellen die omhoog drijven en ventileren.

   Hoewel extreem effectief, is vacuümontgassing kapitaal- en energie-intensief. Om tijd en kosten te besparen, wordt het meestal voorafgegaan door een voorbehandeling op een aluminium ontgassingsmachine die het grootste deel van de waterstof verwijdert vóór de vacuümstap.

4. Kritische factoren voor succesvolle ontgassing

   Succes met elk proces hangt af van de controle van sleutelfactoren - waarvan de meeste betrekking hebben op aluminium ontgassingsmachines:

   • Temperatuur: Ontgassing is optimaal tussen 710°C en 750°C. Een te hoge temperatuur verhoogt de waterstofabsorptie; een te lage temperatuur maakt de smelt te viskeus om bellen te laten opstijgen.
   • Belgrootte: Hoe kleiner de bel, hoe groter het oppervlak voor waterstofabsorptie. Rotorontwerp (bijv. spiraalvormige groeven) en de rotatiesnelheid van de machine van de aluminium ontgassingsmachine beïnvloeden direct de belgrootte - lagere snelheden produceren grotere bellen, waardoor de efficiëntie afneemt.
   • Onderhoud van apparatuur: Ruwe of versleten rotors verstoren de belvorming. Motorwiel fabrikant Hayes-Lemmerz ontdekte dat hun siliciumcarbide rotors op hun aluminium ontgassers 800 cycli meegingen (vergeleken met 300 voor grafiet), waardoor de uitvaltijd werd geminimaliseerd en consistentie werd geboden.
5. Real-world ontgassing: hoe fabrikanten het in de praktijk brengen

   De beste aanpak is een functie van de productieschaal en kwaliteitsvereisten:

   
   

   • Kleine gieterijen: interne aluminium ontgassingssystemen, samen met schone, milieuvriendelijke fluxen, behandelen batches tot 50 kg, voor maximale efficiëntie en kostenbesparingen.
   • Autolijnen: In-line aluminium ontgassingssystemen (bijv. Pyrotek's SNIF Sheer Neo) worden gebruikt in continue gietbewerkingen, waarbij meer dan 1.000 kg gesmolten metaal per uur wordt behandeld. Dergelijke systemen werken samen met gietgoten en zuiveren aluminium terwijl het in gietmachines wordt gebracht zonder de productie te stoppen.
   • Lucht- en ruimtevaart: Vacuümontgassing wordt vervolgens behandeld in een aluminium ontgassingsmachine van het type box, met slechts 0,09 cm³/100g waterstof voor structurele onderdelen.

Aluminium ontgassing begon als een ruw chemisch proces en is nu geavanceerde engineering - en apparatuur voor aluminium ontgassing is de top ervan. Door inert gas om te zetten in een extreem nauwkeurig zuiveringsgereedschap, maakt dergelijke apparatuur uniforme, efficiënte waterstofverwijdering mogelijk, minder duur en met minder defecten. Gebruikt met fluxen voor productieruns met beperkte productie of geïntegreerd in continue lucht- en ruimtevaartproductie, leveren ze gesmolten aluminium van hogere kwaliteit.

Voor fabrikanten is de boodschap duidelijk: vind het ontgassingsproces dat het beste voor u werkt, maar onderschat de aluminium ontgassingsmachine niet. Het is niet alleen machines - het is het verschil tussen het maken van schroot en het maken van een werkend product.