تتحقق القدرة على إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر عمومًا باستخدام غاز خامل، يُدخل عادةً إلى المادة المنصهرة بواسطة وحدة إزالة الغازات الدوارة. وتخضع عملية إزالة الغازات هذه لقوانين الديناميكا الحرارية؛ فعندما تُدخل فقاعات غاز التطهير إلى المادة المنصهرة، فإنها تمتص الهيدروجين أثناء صعودها إلى السطح. وأفضل سيناريو ممكن هو أن تغادر هذه الفقاعات المشبعة بالهيدروجين المادة المنصهرة وتقلل من مستويات الهيدروجين. وفي هذه الحالة، تبلغ كفاءة العملية 100% من الناحية الديناميكية الحرارية. ولكن مع انخفاض محتوى الغاز في المادة المنصهرة، ينخفض أيضًا ضغط التوازن للهيدروجين في الفقاعات، وبالتالي يجب زيادة كمية غاز التطهير اللازمة لإزالة الهيدروجين المتبقي.
معدل إزالة الغاز عند حالة التوازن للألمنيوم النقي عند درجة حرارة تزيد عن 1400 فهرنهايت (760 درجة مئوية). فعلى سبيل المثال، يعني معدل إزالة الغاز البالغ 200 أنه سيتطلب 200 لتر من الغاز الخامل لإزالة لتر واحد من الهيدروجين. يحد هذا السلوك من قدرة أخصائي المعادن على إزالة الغازات عند مستويات منخفضة جدًا من الهيدروجين. كما تزداد قابلية الذوبان بشكل أسي مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يعني أن ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 200 فهرنهايت (111 درجة مئوية) يؤدي إلى مضاعفة قابلية الذوبان. وفي ظل ثبات جميع العوامل الأخرى، تؤدي درجة الحرارة المرتفعة للألومنيوم المصبوب إلى زيادة الوقت اللازم لعملية إزالة الغازات.
كما يمكن لعناصر السبائك أن تؤثر على قابلية ذوبان الهيدروجين. فالسبائك ذات القيم الأعلى تكون عملية إزالة الغازات منها أكثر صعوبة؛ لذا، على سبيل المثال، يستغرق إزالة الغازات من سبائك الألومنيوم 535 وقتًا أطول بأربع مرات مقارنةً بالألومنيوم النقي. لحسن الحظ، يمكن التحكم في هذه العوامل، كما يمكن في معظم الحالات تحقيق المحتوى الغازي والعملية المطلوبة لإزالة المسامية الزائدة في مصبوبات الألومنيوم دون صعوبة غير مبررة.
كيفية إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر؟
عادةً ما تتم عملية إزالة الغازات في أحد المجالات الثلاثة التالية بمصنع صب المعادن:
1. في مغرفة النقل، التي تُستخدم لنقل المعدن بين أفران الصهر وأفران الحفظ.
2. في أفران البوتقة، عادةً قبل صب الألومنيوم المنصهر مباشرةً.
3. في النظام المتسلسل، عندما يتم توجيه المعدن إلى أفران التخزين عبر غرفة الفرز.
الخياران الأولان هما الأكثر شيوعًا، وعادةً ما تُجرى عملية إزالة الغازات لكليهما باستخدام نظام إزالة الغازات الدوار. وبشكل ملموس، لا تتساوى جميع أجهزة إزالة الغاز الدوارة في الأداء. فمن المهم أن يكون تصميم الرأس مثاليًا لإنتاج فقاعات صغيرة عالية الكفاءة. ويمكن تحقيق وفورات كبيرة في التكاليف من خلال تقصير مدة العمليات وخفض استهلاك الغاز. في الماضي، كانت صناعة صهر المعادن تلجأ إلى تصميمات رؤوس بسيطة تكون أقل تكلفة في التصنيع ولكنها تنتج فقاعات أكبر. ويشكل هذا النهج توفيرًا زائفًا بسبب انخفاض الكفاءة.