Алюминий — это металл, который часто используется благодаря своей относительной прочности при небольшом весе. Однако при литье алюминия примеси, известные как включения, могут создавать слабые места в изделии. Существует несколько причин появления этих включений, но одной из наиболее распространённых является присутствие водорода. Водород растворим в жидком алюминии и может проходить через расплавленный алюминий почти так же легко, как через воздух. По мере охлаждения и затвердевания жидкого металла водород перемещается из зон высокого давления в зоны низкого давления. Он объединяется и образует газовые пузырьки, которые при затвердевании металла превращаются в включения и слабые места. Дегазация — это процесс, используемый для удаления водорода из расплавленного алюминиевого сплава.
Водород может попадать в жидкий алюминий в результате сгорания в газовых печах, конденсации на инструментах, флюсах и легирующих добавках. Однако чаще всего водород попадает в расплавленный алюминий из атмосферного воздуха. Степень растворения водорода увеличивается с ростом относительной влажности воздуха.
Дегазация расплава алюминиевого сплава
По мере роста спроса на алюминиевую продукцию более высокого качества, особенно в аэрокосмической отрасли, растёт и необходимость снижения количества включений в литых изделиях. Популярный метод удаления водорода заключается во введении азота в виде пузырьков в жидкий алюминий. Водород притягивается к пузырькам азота, затем поднимается вверх через алюминий и выделяется на поверхности. Аргон также очень эффективен, но из-за высокой стоимости этого газа предпочтение отдается азоту.
Азот вводится в расплавленный металл либо с помощью статической трубки, либо с помощью ротационная дегазация. Метод с использованием статической трубки обходится дешевле, но при этом менее эффективен, чем метод с вращающейся дегазацией, особенно во влажных условиях.
Статическая трубка представляет собой трубу, которая погружается в тигель с жидким алюминием. Из конца трубки выделяются крупные пузырьки азота, которые поднимаются вверх через расплав. При контакте с влажным воздухом крупные пузырьки всплывают на поверхность и притягивают к себе дополнительную влагу, которая диссоциирует на водород и кислород. Затем водород вновь растворяется в алюминии.
Принцип действия ротационной дегазации заключается в увеличении площади поверхности инертного газа, вводимого в металл. Мелкие пузырьки азота обладают гораздо большей общей площадью поверхности и связывают большее количество водорода. Кроме того, меньшее воздействие мелких пузырьков на поверхность металла позволяет снизить поступление водорода обратно в металл из влаги, содержащейся в атмосфере.