Процесс рафинирования алюминиевого сплава с использованием системы ротационного дегазирования

Процесс рафинирования алюминиевого сплава

Процесс рафинирования алюминиевых сплавов с помощью системы ротационной дегазации позволяет удалить водород и шлак, очистить алюминий и устранить микропоры. На фоне бурного развития автомобильной промышленности объемы производства отливок из алюминиевых сплавов стремительно растут. Проблемой, которую производителям отливок из алюминиевых сплавов необходимо срочно решить, является большое количество отходов литья, возникающих в результате ненадлежащей обработки расплавов алюминиевых сплавов. В последние годы исследования процессов рафинирования алюминиевых сплавов привлекают внимание специалистов в области литья. На качество расплавов алюминиевых сплавов влияют многие факторы, в том числе химический состав алюминиевого сплава, состояние расплава, рафинирование алюминиевого сплава и его модификация.

Дефект в виде микроотверстий в отливках из алюминиевых сплавов является основной причиной брака отливок. Наличие микропористости не только уменьшает эффективную рабочую площадь отливки, но и служит источником трещин, а также ускоряет процесс их распространения. В конечном итоге это приводит к снижению механических свойств материала. Возникновение микропористости в основном обусловлено содержанием шлаковых включений и водорода в расплаве. На долю водорода приходится около 85% от общего объема газа в алюминиевом расплаве. Это связано с тем, что растворимость водорода в твёрдом алюминии составляет примерно 1/20 от его растворимости в жидком состоянии. При затвердевании алюминия растворённый в нём водород выпадает в осадок, образуя микропоры. Процесс рафинирования алюминиевых сплавов с помощью вращения система дегазации позволяет удалить водород и шлак, очистить расплав алюминия и устранить микропоры в отливках.

Процесс рафинирования алюминиевого сплава

Принцип работы заключается в том, что когда двигатель приводит ротор во вращение, аргон разбивается на мелкие пузырьки. Наличие этих мелких пузырьков снижает концентрацию водорода в расплавленном алюминии и его парциальное давление на поверхности, тем самым уменьшая концентрацию водорода в расплавленном алюминии. Водород удаляется с поверхности расплавленного алюминия под действием аргона, после чего сгорает и расходуется на поверхности расплава.

Когда мелкие пузырьки аргона поднимаются к поверхности расплава алюминия, растворенный в расплаве водород, попадая на границу раздела фаз «аргон — расплав алюминия», переходит из растворенного состояния в адсорбированное. Атомы газа в адсорбционном слое вступают в реакцию с образованием молекул водорода. По мере роста пузырьков они поднимаются к поверхности расплавленного алюминия и сгорают.

Когда мелкие пузырьки аргона поднимаются со дна расплава алюминия к поверхности, частицы включений, находящиеся во взвешенном состоянии в расплаве, подвергаются перемешиванию, в результате чего включения сталкиваются друг с другом, объединяются и увеличиваются в размерах. Когда включение достигает определённого размера, оно может столкнуться с всплывающими пузырьками и зацепиться за них. Затем оно поднимается на поверхность расплава, что позволяет добиться эффекта удаления шлака.

Существует две модели удержания пузырьков включениями, в рамках которых для более крупных включений происходит захват в результате инерционных столкновений. Для более мелких включений столкновение с пузырьками затруднительно, однако вокруг пузырьков может происходить тангенциальное удержание.

Поскольку аргон является инертным газом, он не вступает в реакцию с расплавленным алюминием. Он может заменить водород в расплаве алюминия, что значительно снижает содержание водорода в расплаве и улучшает механические свойства алюминиевого сплава.