الألومنيوم مرشحات مسبك السيراميك تتأثر بالمجالات المغناطيسية
1 مقدمة
تتطلب مصبوبات الألومنيوم عالية الجودة مستوى عالٍ من نقاء المعدن، وهي ذات أهمية حاسمة للمكونات الهيكلية الحساسة. ولذلك، فإن تطوير طرق ترشيح أكثر كفاءة للألومنيوم السائل أمر ضروري لإنتاج ألومنيوم نقي للغاية؛ أي توفير ظروف تسمح بإزالة الجسيمات التي يصل حجمها إلى 10 ميكرومتر. ونتيجة لذلك، فإن كفاءة إزالة الجسيمات في مرشح خزفي مساميوقد أصبح هذا الموضوع محط اهتمام.
توليد مجال مغناطيسي بواسطة ملف حثي بالاقتران مع الألومنيوم مرشحات مسبك السيراميك مما يؤدي إلى ذوبان هذه المادة أثناء مرورها عبر وسائط الترشيح، مما يغير معدل الفصل بالبوصة. ويحقق تطبيق مجال مغناطيسي متناوب ناتج عن ملف لولبي عدة مزايا واضحة، وهي: (1) تجنب التلوث الناتج عن التلامس المادي مع جهاز التحريك، (2) عدم حدوث تبريد زائد أثناء الترشيح، (iii) تحضير أفضل لعنصر الترشيح مع انخفاض الضغط المعدني، و(iv) وبالتالي معدلات صب أعلى لدرجات المرشحات ذات المسام العالية لكل بوصة (PPI).
في هذه الدراسة، سيتم بحث تأثير المجال المغناطيسي على قدرة سبائك الألومنيوم A356 على التمهيد والترطيب لسطح السيراميك في مرشحات صب الألومنيوم والسيراميك، بالإضافة إلى التأثير المحتمل الذي قد يحدثه على آليات الترشيح داخل المرشحات الخزفية، وذلك من خلال تحليل توزيع جزيئات SIC بحجم 1323 ميكرومتر باستخدام نماذج COMSOL ثنائية الأبعاد ذات التماثل المحوري(الإصدار 4.2)، كما سيتم إجراء نمذجة تحليلية لتقدير القوى الحرارية وقوى لورنتز الناتجة، بالإضافة إلى دراسة نمط التدفق الذي يسببه المعدن المنصهر داخل عناصر المرشح
2 المواد والطرق التجريبية
في هذا التجهيز التجريبي، يُحدث المجال المغناطيسي المتغير زمنياً تيارات في المعدن المنصهر الموجود داخل الجهاز. ويولد حاصل الضرب المتقاطع بين التيار المستحث والمجال المغناطيسي بدوره ضغطاً مغناطيسياً، بينما يُحدث تدرج كثافة التدفق على طول محور الملف تدرجاً في الضغط. وينتج عن تدرج الضغط دوامة تُحفز بدورها تدفقًا حجميًّا في المعدن. وتعتمد دوامة قوة لورنتز بشكل كبير على الموصلية الكهربائية للمعدن والموصلية الفعالة للمعدن داخل الألومنيوم مرشحات مسبك السيراميك, ، والتي تنخفض بسبب تعرج مسار التدفق ومسامية المرشح. يمكن تحديد سرعة المعدن السائل المستحثة داخل مرشحات مسبك السيراميك والألومنيوم باستخدام نفاذية السوائل لوسائط الترشيح. ونظرًا للسرعة المستحثة العالية داخل المرشح، يلزم حل كل من مصطلحي النفاذية الدارسية وغير الدارسية لتحديد مجال التدفق الناتج باستخدام نموذج العناصر المحدودة (FEM). وقد سبق لأعضاء مجموعة البحث الحالية نشر مراجعة للنظرية ذات الصلة²، والتطوير التجريبي، والتحقق من صحة “نموذج التسخين الحثي/المجال المغناطيسي” الخاص ببرنامج ”COMSOL». وتقع تفاصيل حسابات النموذج خارج نطاق هذه الورقة البحثية ويمكن الاطلاع عليها في مصادر أخرى.