Дефекты в виде микропоры в отливках из алюминиевых сплавов являются основной причиной брака отливок. Наличие микропор не только уменьшает эффективную рабочую площадь отливки, но и служит источником трещин, а также ускоряет процесс их распространения, что в конечном итоге приводит к снижению механических свойств материала. Поры в основном возникают из-за содержания шлака и водорода в расплаве. На долю водорода приходится около 85% от общего количества газа в алюминиевом расплаве. Поскольку растворимость водорода в твёрдом алюминии составляет примерно 1/20 от его растворимости в жидком состоянии, растворённый в нём водород при затвердевании алюминия выпадает в осадок, образуя микропоры. Очистка алюминиевого сплава с помощью вращательной аргоновой инъекции позволяет удалить водород и шлак, очистить расплав алюминия и добиться устранения микропор в отливках.
Очистка алюминия с помощью аргона
Принцип работы установка дегазации заключается в том, что когда двигатель приводит ротор во вращение (обычно со скоростью 380–450 об/мин), аргон (расход составляет 0,5 м³/ч–1,5 м³/ч) распадается на очень мелкие пузырьки. Наличие этих мелких пузырьков снижает концентрацию водорода в расплавленном алюминии и его парциальное давление на поверхности, что приводит к снижению концентрации водорода в расплавленном алюминии, в результате чего водород выносится с поверхности расплавленного алюминия потоком аргона и сгорает на поверхности расплава.
Кроме того, когда мелкие пузырьки аргона поднимаются к поверхности расплава с дна расплавленного алюминия, растворенный в расплаве водород, попадая на границу раздела «аргон-алюминий», переходит из растворенного состояния в адсорбированное и оказывается в адсорбционном слое. Атомы газа в пузырьках вступают в реакцию с образованием молекул водорода. По мере роста пузырьков они поднимаются к поверхности расплавленного алюминия и сгорают. Кроме того, когда мелкие пузырьки аргона перемещаются со дна расплавленного алюминия к поверхности жидкости, взвешенные в расплаве частицы приходят в движение, и включения сталкиваются, агрегируют и увеличиваются в размерах. Когда включения достигают определённого размера, они могут сталкиваться с всплывающими пузырьками, захватываться ими и затем выноситься на поверхность расплава, что обеспечивает эффект удаления шлака.