يمكن لجهاز إزالة الغازات من الألومنيوم إزالة الشوائب الموجودة في المادة المنصهرة للحصول على معدن أنظف وأفضل جودة. وهو يُعدّ إحدى طرق التنقية الأكثر استخدامًا والأكثر فعالية في المسابك.
هناك نوعان رئيسيان من الشوائب في الألومنيوم المنصهر: الهيدروجين المذاب والمواد الصلبة
الشوائب غير المعدنية. عندما يبرد المعدن، يتسرب الهيدروجين المذاب من المحلول ويشكل مسامًا ضارة. ومن شأن هذه المسامية والشوائب الصلبة غير المعدنية أن تقلل من المتانة وتؤثر سلبًا على الخصائص النهائية لمسبوكات الألومنيوم.
جهاز إزالة الهواء عبر الإنترنت
في حالة الألومنيوم، يكون التفاعل مع بخار الماء على النحو التالي:
·2 ألومنيوم + 3 ماء = ألومنيوم ثاني أكسيد + 3 هيدروجين
ثم يتفكك الهيدروجين الجزيئي في المعدن المنصهر:
·3 H2 = 6 ساعات
يتفاعل الألومنيوم المنصهر أيضًا مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي، لذا فبالإضافة إلى تفاعل الأكسدة الموضح في المعادلة (أ)، تحدث أيضًا التفاعلات التالية:
·4 Al + 3 O₂ = 2 Al₂O₃
ينتج عن هذا التفاعل تكوّن قشور على سطح المعدن المنصهر أثناء عملية الصهر، ويلي ذلك أي عملية نقل للمعدن المنصهر.
يتم احتجاز الأكاسيد الناتجة في معظم المادة المنصهرة، ثم تنتقل إلى القطعة المصبوبة النهائية.
ويمكن أن تنشأ شوائب غير معدنية أخرى، مثل الكربيدات أو النتريدات أو البوريدات، من مصادر مثل مواد البوتقة أو المواد المقاومة للحرارة الأخرى.
لذلك،, جهاز إزالة الغازات يجب استخدام تقنية معالجة الألومنيوم لإزالة الهيدروجين المذاب والشوائب غير المعدنية من الألومنيوم المنصهر قبل الصب، وذلك لتحقيق أفضل جودة.
تُعد العملية التي تم تطويرها لتنظيف المعادن عملية فيزيائية تنطوي على استخدام مادة تدفق غاز خامل.
ينتشر الهيدروجين المذاب في المادة المنصهرة إلى الفقاعات الصاعدة لغاز المُذيب، ثم يُنقل إلى سطح المادة المنصهرة. وتعتمد هذه العملية على خطوتين رئيسيتين:
معدل انتشار الهيدروجين داخل الفقاعات الخاملة عبر طبقة الحدود الانتشارية
تركيز الهيدروجين في الفقاعات الخاملة
يُعد الانتشار المرحلة الحاسمة في معدل إزالة الغازات. ولذلك، من أجل الحصول على أفضل كفاءة في إزالة الغازات، يجب استيفاء المتطلبات التالية:
تكون فقاعات الغاز الخامل أصغر حجمًا، كما أن مدة بقائها في المعدن المنصهر أطول. وهذا يضمن وجود مساحة تلامس كبيرة بين فقاعات الغاز الخامل والمعدن المنصهر، مما يضمن بدوره معامل نقل كتلة أعلى مقارنة بطبقة الانتشار.
نطاق توزيع الفقاعات الخاملة على كامل المقطع العرضي للمعدن المنصهر واسع جدًّا
تؤدي السرعة القصوى للمادة المنصهرة إلى تسريع انتقال الهيدروجين إلى الفقاعة الخاملة
السطح الساكن لحوض المادة المنصهرة لتجنب تفاعلها مع الغلاف الجوي وامتصاص الهيدروجين الجديد.