tin tức công ty về Họ Khử Khí Nhôm Bằng Cách Nào?

Ái lực của nhôm nóng chảy đối với việc hấp thụ hydro là một mối đe dọa tiềm ẩn đối với sản xuất—nó hấp thụ từ nguyên liệu thô ẩm, không khí ẩm hoặc chất bôi trơn bị nhiễm bẩn và giải phóng nó dưới dạng bọt khi nó đông đặc. Các bọt tạo ra độ xốp, phồng rộp và làm giảm các đặc tính cơ học. Đây không phải là một câu hỏi về lựa chọn đối với các nhà sản xuất từ ngành công nghiệp ô tô đến hàng không vũ trụ. Nhưng các nhà sản xuất khử khí nhôm như thế nào? Giải pháp nằm ở sự kết hợp giữa các kỹ thuật hiệu quả và thiết bị chính xác, máy khử khí nhôm là nền tảng của quá trình tinh lọc hiện đại.

Trước khi khám phá "cách thức", hãy nắm bắt những gì đang bị đe dọa. Nhôm nóng chảy dễ bị giòn hơn 50 lần so với nhôm rắn. Khi kim loại nguội đi, độ hòa tan của hydro giảm đáng kể và khí hòa tan tạo ra các khuyết tật: lỗ kim trong lá, vết nứt trong khối động cơ hoặc các điểm yếu cấu trúc trong máy bay. Một lượng nhỏ (lớn hơn 0,15 cm³/100g) có thể làm giảm độ bền kéo 30% và đóng góp 15–20% vào phế liệu hàng năm. Khử khí không chỉ là một bước trong quy trình mà còn là một quy trình kiểm soát chất lượng bắt buộc.

1. Khử khí hóa học truyền thống: Tiện lợi nhưng chưa hoàn chỉnh

   Đối với các xưởng đúc quy mô nhỏ, các phương pháp hóa học thường là phương pháp được lựa chọn. Chúng sử dụng các chất trợ chảy phản ứng để liên kết hydro thành các hợp chất có thể được loại bỏ và quá trình này hoạt động theo cách sau:

   Người vận hành nhúng các viên nén giải phóng clo (ví dụ: hexachloroethane) hoặc các hạt trợ chảy vào nhôm nóng chảy trong một chuông đục lỗ đã được làm nóng trước. Các chất trợ chảy bị phân hủy ở nhiệt độ cao giải phóng các loại khí như nhôm clorua. Các bọt được tạo ra có áp suất riêng phần hydro cực thấp và hydro hòa tan được hút vào chúng bằng cách khuếch tán. Chúng mang hydro và các tạp chất không phải kim loại lên trên khi chúng đi lên, từ đó chúng được vớt ra dưới dạng xỉ.

   Mặc dù rẻ và dễ áp dụng, việc khử khí bằng hóa chất có những nhược điểm: khói clo độc hại (đòi hỏi thông gió nghiêm trọng), cặn trợ chảy có thể làm ô nhiễm các hợp kim có độ tinh khiết cao và hiệu quả cao nhất của nó là 40%—không đủ cao cho các ứng dụng quan trọng. Ngày nay, nó chủ yếu được dành riêng cho các lô nhỏ hoặc như một phương pháp xử lý sơ bộ để tinh chế cơ học.

2. Khử khí bằng khí trơ: Tiêu chuẩn công nghiệp (và vai trò của máy khử khí nhôm)

   Trong sản xuất công nghiệp, khử khí bằng khí trơ là tiêu chuẩn—và thiết bị khử khí nhôm đảm bảo sự thành công của nó. Nó sử dụng hiện tượng chênh lệch áp suất riêng phần: các bọt khí trơ (nitơ hoặc argon) là "bọt biển", hấp thụ hydro từ kim loại nóng chảy (nơi nó được tìm thấy) vào các bọt (nơi nó không có).

   Máy khử khí nhôm thúc đẩy kết quả như thế nào

   
   

   Chìa khóa của quá trình này là tạo ra các bọt cực nhỏ, có kích thước đồng đều—và đây chính xác là những gì máy khử khí nhôm vượt trội. Dưới đây là phân tích từng bước về cách thực hiện:

   • Tiêm khí: Khí trơ có độ tinh khiết cao (99,996% nitơ hoặc argon, được làm khô để ngăn ngừa nhiễm ẩm) được máy thổi vào nhôm nóng chảy.
   • Tạo vi bọt: Một rôto quay—thường được làm bằng than chì, silicon carbide hoặc silicon nitride—cắt khí thành các bọt rất mịn (đường kính ≤5mm) ở tốc độ 300–600 RPM. Điều này cung cấp diện tích bề mặt khí-kim loại lớn hơn 10–20 lần so với việc sục khí bằng tay.
   • Khuếch tán & Loại bỏ: Hydro được khuếch tán vào các bọt nổi lên. Đồng thời, sức căng bề mặt làm cho các tạp chất không phải kim loại bám vào bề mặt của các bọt. Khi các bọt đến bề mặt, chúng giải phóng hydro vào khí quyển và các tạp chất được thải ra dưới dạng xỉ.

   Các công nghệ khử khí nhôm tinh vi hơn hiện nay bao gồm cả việc tiêm chất trợ chảy, cho phép khử khí và khử xỉ đồng thời. Ví dụ, quy trình SNIF™ của Pyrotek sử dụng một vòi phun quay độc quyền để phun khí theo cách không hỗn loạn, giảm một nửa sự hình thành xỉ và đạt được hiệu quả loại bỏ hydro từ 60–80%.

3. Khử khí chân không: Dành cho các ứng dụng cao cấp

   Khi cần hàm lượng hydro rất thấp (≤0,05 cm³/100g)—như trong các hợp kim hàng không vũ trụ hoặc lá tụ điện—quá trình khử khí chân không được các nhà sản xuất sử dụng. Nó đạt được bằng cách đưa nhôm nóng chảy vào một thùng chứa kín, áp suất thấp: áp suất giảm làm giảm độ hòa tan của hydro, đẩy khí ra dưới dạng các bọt nổi lên và thoát ra.

   Mặc dù cực kỳ hiệu quả, việc khử khí chân không lại tốn kém về vốn và năng lượng. Để tiết kiệm thời gian và chi phí, nó thường được thực hiện trước bằng cách xử lý trước trên máy khử khí nhôm để loại bỏ phần lớn hydro trước bước chân không.

4. Các yếu tố quan trọng để khử khí thành công

   Sự thành công với bất kỳ quy trình nào phụ thuộc vào việc kiểm soát các yếu tố chính—hầu hết trong số đó liên quan đến máy khử khí nhôm:

   • Nhiệt độ: Khử khí là tối ưu trong khoảng từ 710°C đến 750°C. Nhiệt độ quá cao làm tăng sự hấp thụ hydro; nhiệt độ quá thấp làm cho kim loại nóng chảy quá nhớt để cho phép các bọt nổi lên.
   • Kích thước bọt: Bọt càng nhỏ thì diện tích bề mặt hấp thụ hydro càng lớn. Thiết kế rôto (ví dụ: rãnh xoắn) và tốc độ quay của máy khử khí nhôm ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước bọt—tốc độ nhỏ hơn tạo ra các bọt lớn hơn, làm giảm hiệu quả.
   • Bảo trì thiết bị: Rôto thô hoặc bị mòn làm gián đoạn sự hình thành bọt. Nhà sản xuất bánh xe động cơ Hayes-Lemmerz nhận thấy rằng rôto silicon carbide của họ trên các thiết bị khử khí nhôm của họ tiếp tục hoạt động trong 800 chu kỳ (so với 300 đối với than chì), giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và mang lại sự nhất quán.
5. Khử khí trong thế giới thực: Các nhà sản xuất thực hiện nó như thế nào

   Cách tiếp cận tốt nhất là một hàm của quy mô sản xuất và yêu cầu chất lượng:

   
   

   • Xưởng đúc nhỏ: Hệ thống khử khí nhôm nội bộ, cùng với các chất trợ chảy sạch, thân thiện với môi trường, xử lý các lô lên đến 50kg, để đạt hiệu quả và tiết kiệm chi phí tối đa.
   • Dây chuyền ô tô: Hệ thống khử khí nhôm nội tuyến (ví dụ: Pyrotek's SNIF Sheer Neo) được sử dụng trong các hoạt động đúc liên tục, xử lý hơn 1.000 kg kim loại nóng chảy mỗi giờ. Các hệ thống như vậy giao diện với máng rót, tinh chế nhôm khi nó được đưa vào máy đúc mà không dừng sản xuất.
   • Hàng không vũ trụ: Khử khí chân không sau đó được xử lý trong máy khử khí nhôm kiểu hộp, với lượng hydro thấp tới 0,09 cm³/100g cho các bộ phận kết cấu.

Khử khí nhôm bắt đầu như một quy trình hóa học thô sơ và hiện nay là kỹ thuật tiên tiến—và thiết bị khử khí nhôm là đỉnh cao của nó. Bằng cách chuyển đổi khí trơ thành một công cụ tinh chế cực kỳ chính xác, thiết bị như vậy cho phép loại bỏ hydro đồng đều, hiệu quả với chi phí thấp hơn và ít khuyết tật hơn. Được sử dụng với các chất trợ chảy cho các đợt sản xuất hạn chế hoặc được tích hợp vào sản xuất hàng không vũ trụ liên tục, chúng tạo ra nhôm nóng chảy có chất lượng cao hơn.

Đối với các nhà sản xuất, thông điệp rất rõ ràng: hãy tìm quy trình khử khí phù hợp nhất với bạn, nhưng đừng đánh giá thấp máy khử khí nhôm. Nó không chỉ là máy móc—đó là sự khác biệt giữa việc tạo ra phế liệu và tạo ra một sản phẩm đang hoạt động.