Объяснение дегазации алюминия: наука, лежащая в основе удаления водорода и включений

Эффективный контроль качества литья под давлением в прецизионном литье начинается с чистого и стабильного расплава. Газовая пористость и оксидные включения являются основными дефектами, снижающими плотность и механические свойства детали. Данное руководство содержит подробный анализ источника газа в алюминиевых сплавах и основных принципов процесса дегазации алюминия – основополагающего этапа качественного производства.

I. Источник проблемы: обнаружение дддхххГасдддххх в алюминиевых сплавах

1. Водород — единственный виновникБолее 85% газа, растворенного в расплавленном алюминии, составляет водород, образующийся преимущественно в результате реакции с водяным паром (H₂O) в окружающей среде. Поэтому при литье под давлением содержание газа (дддххх) фактически эквивалентно содержанию водорода (дддххх).

2. Резкое падение растворимостиОпасность водорода заключается в его резком снижении растворимости при охлаждении алюминия. Растворимость резко падает примерно с…0,68 мл/100 гв жидком состоянии просто0,036 мл/100 гв твёрдом состоянии. В процессе быстрого затвердевания отливки этот избыточный водород захватывается и выпадает в осадок, образуя дефекты водородной пористости (поры).

II. Синергетическая угроза: оксидные включения и водород

Помимо водорода, ещё одним важным источником дефектов являются оксидные включения в алюминии, в первую очередь оксид алюминия (Эл₂O₃). Хуже того, эти два дефекта действуют в синергии: шероховатые, пористые оксидные плёнки действуют как губки, удерживая больше влаги и водорода, что, в свою очередь, увеличивает газосодержание расплава. Поэтому комплексная стратегия обработки расплавленного металла должна обеспечивать удаление как водородных, так и оксидных включений.

III. Основной принцип процесса дегазации

Современная дегазация алюминия — это важнейшая форма обработки расплавленного металла, которая основана на физико-химических принципах путем введения инертного газа (обычно аргона или азота) в расплав.

1. Закон парциальных давленийСогласно этому физическому закону, атомы водорода естественным образом диффундируют из области высокого парциального давления (расплава) в область нулевого парциального давления (пузырьки инертного газа). По мере того, как пузырьки поднимаются, они непрерывно уносят водород из расплавленного металла.

2. Эффект флотацииПоднимаясь, пузырьки инертного газа физически сталкиваются с твердыми оксидными включениями в алюминии и прикрепляются к ним. Эти включения затем выносятся на поверхность под действием выталкивающей силы пузырьков, где их можно снять в виде шлака.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что контроль качества расплава — это борьба с водородом и оксидами. Успешный процесс дегазации алюминия эффективно сочетает химическое удаление водорода с удалением физических включений, что является важнейшим первым этапом контроля качества литья под давлением.

В этой статье мы рассмотрели основные принципы дегазации. В будущих обновлениях мы продолжим анализ других ключевых процессов плавки. Следите за новостями.