الألمنيوم معدن يُستخدم غالبًا لقوته النسبية بالنظر إلى خفة وزنه. ومع ذلك، عند صب الألمنيوم، قد تؤدي الشوائب المعروفة باسم «الشوائب» إلى ظهور نقاط ضعف في المنتج. هناك عدة أسباب لظهور هذه الشوائب، لكن أحد أكثرها شيوعًا هو وجود الهيدروجين. غاز الهيدروجين قابل للذوبان في الألومنيوم السائل، ويمكنه المرور عبر الألومنيوم المنصهر بنفس السهولة التي يمر بها عبر الهواء تقريبًا. وعندما يبرد المعدن السائل ويتصلب، يتدفق الهيدروجين من المناطق ذات الضغط العالي إلى المناطق ذات الضغط المنخفض. ويتجمع ليشكل جيوبًا غازية، والتي تتحول، عند تصلب المعدن، إلى شوائب ونقاط ضعف. وتُعد عملية إزالة الغازات عملية تُستخدم لإزالة الهيدروجين من سبائك الألومنيوم المنصهرة.
يمكن إدخال الهيدروجين إلى الألومنيوم السائل عن طريق الاحتراق في أفران الغاز، أو التكثف على الأدوات، أو مواد التذويب، أو إضافات السبائك. غير أن الطريقة الأكثر شيوعًا لإدخال الهيدروجين إلى الألومنيوم المنصهر هي عن طريق الرطوبة الجوية. ويزداد ذوبان الهيدروجين مع ارتفاع الرطوبة النسبية في الجو.
إزالة الغازات من سبائك الألومنيوم المنصهرة
مع تزايد الطلب على منتجات الألومنيوم عالية الجودة، لا سيما في صناعة الطيران، تزداد الحاجة إلى الحد من حدوث الشوائب في المنتجات المصبوبة. تتمثل إحدى الطرق الشائعة لإزالة الهيدروجين في إدخال غاز النيتروجين على شكل فقاعات إلى الألومنيوم السائل. حيث ينجذب الهيدروجين إلى فقاعات النيتروجين، ثم يرتفع عبر الألومنيوم ويُطلق على السطح. ويُعد الأرجون فعالاً للغاية أيضًا، ولكن نظرًا للتكاليف المرتفعة المرتبطة بهذا الغاز، يُفضل استخدام النيتروجين.
يتم إدخال غاز النيتروجين إلى المعدن المنصهر إما عن طريق أنبوب ثابت أو عن طريق إزالة الغازات بالتدوير. وتُعد طريقة الرمح الثابت أقل تكلفة، لكنها أيضًا أقل كفاءة من عملية إزالة الغازات الدوارة، لا سيما في البيئات الرطبة.
الأنبوب الثابت هو أنبوب يتم إدخاله في وعاء الألومنيوم السائل. تنطلق فقاعات نيتروجين كبيرة من طرف الأنبوب وتنتقل صعودًا عبر المادة. وعند تعرضها للهواء الرطب، تخترق الفقاعات الكبيرة سطح السائل وتجذب المزيد من الرطوبة التي تتفكك إلى هيدروجين وأكسجين. ثم يعود الهيدروجين ليذوب مرة أخرى في الألومنيوم.
يعمل نظام إزالة الغازات الدوار عن طريق زيادة المساحة السطحية للغاز الخامل الذي يتم إدخاله إلى المعدن. تتمتع فقاعات النيتروجين الأصغر حجمًا بمساحة سطح إجمالية أكبر بكثير، وبالتالي فإنها تمتص كمية أكبر من الهيدروجين. كما أن الاضطراب السطحي الأقل الذي تسببه الفقاعات الأصغر حجمًا يقلل من كمية الهيدروجين التي يتم استردادها في المعدن من الرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي.