ترشيح سبائك الألومنيوم

8 يونيو ترشيح سبائك الألومنيوم

تُستخدم تقنية ترشيح سبائك الألومنيوم لترشيح الألومنيوم المنصهر والسبائك غير الحديدية.
مرشحات الرغوة المستخدمة في مسبك الألومينا  ويُستخدم بشكل أساسي لترشيح الألومنيوم وسبائكه في المسابك ومرافق الصب. وبفضل مقاومته الفائقة للتآكل والتلف الناتج عن الألومنيوم المنصهر، يمكن للمرشح إزالة الشوائب بفعالية وتقليل الغازات المحبوسة.

تنقسم سبائك الألومنيوم إلى سبائك الألومنيوم المشوهة وسبائك الألومنيوم المصبوبة وفقًا لاستخداماتها.
تشمل سبائك الألومنيوم المشوهة الأبواب والنوافذ المصنوعة من سبائك الألومنيوم المستخدمة في الحياة اليومية، ومواد هيكل مكوك الفضاء، والتي يمكن معالجتها حرارياً أو عدم معالجتها حرارياً وفقاً لمتطلبات الاستخدام المختلفة.
أما النوع الآخر فهو سبائك الألومنيوم المصبوبة، والتي تشمل بشكل أساسي سبائك الألومنيوم والسيليكون، وسبائك الألومنيوم والنحاس، وسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، وسبائك الألومنيوم والزنك، وسبائك الألومنيوم والأتربة النادرة.

في عملية الإنتاج الفعلية، تُصنَّف سبائك الألومنيوم المصبوبة وفقًا لمحتوى العناصر الكيميائية المختلفة.
تتطلب عملية الصهر إضافة أو تقليل كمية المواد الخام وفقًا للتركيب الكيميائي الفعلي. تحتوي سبائك الألومنيوم النهائية التي توفرها بعض الشركات المصنعة بالفعل على عناصر السبائك المختلفة التي يتطلبها المنتج. ولا تحتاج عملية الصهر في الأساس إلى إضافة عناصر كيميائية أخرى، ولا تحتاج إلى الخلط المباشر. وعند صهرها إلى سائل الألومنيوم، لا يوجد ترتيب محدد للإضافة، ويُعد هذا النوع من سبائك الألومنيوم مناسبًا للمنتجات ذات البنية الأحادية.

يُستخدم سبيكة الألومنيوم النقي كمواد خام، ويتم تعديل التركيب الكيميائي وفقًا لاحتياجات الإنتاج الفعلية. وتتمثل الميزة في إمكانية صهر سوائل سبائك الألومنيوم من مختلف العلامات التجارية، مما يتيح تلبية احتياجات المنتجات المختلفة، فضلاً عن تنوع أنواع المنتجات.
قبل صهر سبائك الألومنيوم، يتم خلط المكونات وفقًا للمتطلبات. ووفقًا لدرجة السبائك، يجب أن تأخذ المكونات في الاعتبار الفقد الناتج عن الاحتراق خلال عملية الصهر للعناصر المختلفة الموجودة في المواد الجديدة والمواد المعاد تدويرها والسبائك الوسيطة.

تُعد طريقة الصهر بالفرن الغازي الطريقة الأكثر اقتصادية والأكثر شيوعًا في صهر سبائك الألومنيوم، حيث تتطلب صهرًا سريعًا ووقتًا قصيرًا وكمية أقل من الهواء المدخل.
لا يؤثر ترتيب التغذية على كفاءة الصهر واستهلاك السبائك فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على جودة الألومنيوم المنصهر.
مبدأ التغذية هو: الصغير أولاً ثم الكبير، ما يسهل ذوبانه أولاً ثم ما يصعب ذوبانه، ما يحترق بكمية أقل أولاً ثم ما يسهل احتراقه، وأخيراً ما يتحلل.

أضف أولاً قطعًا صغيرة من الخام المعاد طحنه، ومضافات السبائك ذات درجة انصهار منخفضة (مثل سبيكة الألومنيوم-السيليكون)، ثم قوالب الألومنيوم والسبائك الوسيطة ذات الحجم الكبير ودرجة الانصهار العالية (مثل سبيكة الألومنيوم-المنغنيز)، وأضف المغنيسيوم والعناصر الأخرى التي يسهل احتراقها في النهاية.
تُوضع القطع الصغيرة من المواد المعاد طحنها أولاً في قاع الفرن لحماية هيكل الفرن وتقليل التأثير على جدار الفرن عند تحميل القطع الكبيرة من المواد المعاد طحنها، ونظرًا لأن درجة انصهار المواد المعاد طحنها منخفضة وسهلة الانصهار، يمكن تحسين كفاءة الصهر عند الصهر اللاحق للمواد الخام ذات درجات الانصهار الأعلى. يجب خفض درجة الحرارة وإضافة المغنيسيوم لتقليل الفاقد الناتج عن الاحتراق.

تتبع بعض الشركات المحلية الداعمة لقطاع السيارات هذه الطريقة عند صهر سبائك الألومنيوم: تبدأ أولاً بتسخين فرن الصهر مسبقاً، ثم تبدأ في التغذية بعد الوصول إلى درجة الحرارة المحددة مسبقاً، وتُضاف أولاً قطع صغيرة من المادة إلى قاع الفرن، ثم تُضاف قوالب الألومنيوم الكبيرة. وبعد إضافة العناصر المحترقة، يتم ضغطها مباشرةً في الألومنيوم المنصهر لتذوب.
تساهم عملية الترشيح لسبائك الألومنيوم في تحسين جودة قطع العجلات المصبوبة من الألومنيوم، وتجنب العيوب مثل شوائب الخبث والثقوب الهوائية، فضلاً عن تحسين ليونة المادة.

الصهر هو عملية يتم فيها تسخين مادة صلبة لتتحول إلى سائل. تبدأ عملية الصهر بعد اكتمال التغذية. وأثناء عملية الصهر، من الضروري ضمان أن يكون الصهر سريعًا وموحدًا، وأن تكون درجة الحرارة بالقرب من اللهب مرتفعة، حيث تصل إلى أكثر من 1200 درجة مئوية. ولتجنب السخونة الزائدة الموضعية وارتفاع درجة الحرارة المفرط، فإن أكسدة سبائك الألومنيوم ستسبب إزعاجًا خطيرًا لعملية تكرير المنتج في المراحل اللاحقة. يجب إجراء عملية التقليب، كما يجب ضغط حمولة الفرن غير المذابة في سائل الألومنيوم، بحيث يتم غمرها بالكامل تقريبًا في عملية التقليب لتجنب السخونة الزائدة الموضعية. بالنسبة للغمر النهائي للمغنيسيوم والعناصر الأخرى، لا يمكن تسخينها وصهرها مباشرةً بواسطة اللهب، ونظرًا لأن سائل الألومنيوم مغمور في المادة الخام، تنخفض درجة الحرارة، ويتم صهر المغنيسيوم والعناصر الأخرى عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، مما يقلل من خسارة الاحتراق ويحسن كفاءة الاحتراق.

تبدأ سبائك الألومنيوم في الانصهار عند حوالي 600 درجة مئوية، وتصل إلى حالة الانصهار عند تسخينها إلى 660 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الانصهار 760 درجة مئوية. وعندما تتجاوز درجة حرارة الانصهار 770 درجة مئوية، تتعرض سبائك الألومنيوم لأكسدة شديدة، ويزداد امتصاص الهيدروجين وتشكل الخبث أثناء عملية الانصهار، وتظهر حبيبات خشنة أثناء عملية الصب والتصلب، مما يقلل من الخصائص الميكانيكية. من أجل تقليل أكسدة سبائك الألومنيوم أثناء عملية الصهر، تُضاف كمية تتراوح من 0.4% إلى 0.5% من عامل التغطية أثناء عملية الصهر لحماية طبقة أكسيد الألومنيوم من التلف. ويشبه نوع عامل التغطية التركيب الكيميائي لعامل تنظيف الخبث.

يتم التحكم في درجة حرارة عملية الصهر عند 720 ~ 760 ℃. وبعد صهر سبائك الألومنيوم، تُضاف المواد الخام ذات نقاط الانصهار الأعلى، مثل عنصر السيليكون وعامل التيتانيوم. يشكل التيتانيوم (Ti) نوى بلورية غير متجانسة في السبيكة، مما يساهم في تحسين البنية وضغطها في سائل الألومنيوم المنصهر لتقليل الفاقد الناتج عن الاحتراق. بعد أن يذوب سبائك الألومنيوم بشكل أساسي، تُضاف عناصر السبائك مثل المغنيسيوم والنحاس، التي تحترق بسهولة. لا يمكن إضافتها مبكرًا جدًّا لتقليل خسائر الاحتراق، ولا متأخرًا جدًّا، مما يؤثر على الانتشار ويسبب الفصل. يُغلق باب الفرن ويستمر الصهر.

بعد اكتمال عملية الصهر، تتراكم كمية كبيرة من الرغوة على سطح سبائك الألومنيوم، وتتكون أساسًا من Al₂O₃ وشوائب أكسيدية أخرى. هذه الشوائب الدقيقة أثقل من سائل الألومنيوم، ولكن بعد تكتلها وتجمّعها، تصبح كثافتها النوعية أخف فتطفو على السطح. ولذلك، فإن إزالة الخبث أمر ضروري. تُضاف جرعة عامل إزالة الخبث وفقًا لنسبة تتراوح بين 0.2% و0.5%، وترش بالتساوي على سطح سائل الألومنيوم، ثم يتم إجراء تقليب سطحي وموحد. توضع الخبث على باب الفرن، ويُغلق الباب ويترك ليرتاح؛ فمن ناحية، يكون لعامل تنظيف الخبث تأثير تسخيني، مما يمكن أن يذيب سائل الألومنيوم الملتصق بالخبث؛ من ناحية أخرى، يمكنها فصل الخبث عن سائل الألومنيوم بفعالية، وهو أمر مفيد لإزالة خبث الألومنيوم؛ وبعد تركه لعدة دقائق، قم بإزالة خبث الألومنيوم بسلاسة من باب الفرن. يُعد صهر سبائك الألومنيوم عملية معقدة للغاية. ونظرًا لعدم اتساق فقدان الحرق للعناصر المختلفة، فإنه بعد إزالة الخبث، يجب أخذ عينات من سائل الألومنيوم لإجراء التحليل الفيزيائي والكيميائي للتأكد من أن كل عنصر لا يمكن تصريفه إلا ضمن نطاق النقل المؤهل. كما يجب إجراء عملية إزالة الغازات من المغرفة وتكريرها، وإلا فسيتعين تعديلها بشكل مناسب.

مقالات ذات صلة:

تفاصيل عملية ترشيح سبائك الألومنيوم علم المعادن: الألومنيوم إزالة الغازات من سبائك الألومنيوم محطة تكرير الألومنيوم المنصهر عملية صهر الألومنيوم التحكم في درجة الحرارة أثناء صهر سبائك الألومنيوم خصائص صهر سبائك الألومنيوم إزالة الغازات من سبائك الألومنيوم مركب مسحوق تغطية أحواض الصب للألمنيوم بأفضل سعر فقدان الألومنيوم أثناء الصهر تقليل خسائر الصب في مصانع صب الألومنيوم صهر الألومنيوم باستخدام تقنية «فلوكس» مرشح رغوي خزفي من «دوبال» صب مرشح الرغوة الخزفي