Unternehmensnachrichten über Wie machen sie Aluminium aus Degas?

Die Affinität von geschmolzenem Aluminium zur Aufnahme von Wasserstoff ist eine heimtückische Bedrohung für die Produktion – es nimmt ihn aus feuchten Rohmaterialien, feuchter Luft oder kontaminierten Schmiermitteln auf und setzt ihn in Form von Blasen frei, wenn es sich verfestigt. Die Blasen erzeugen Porosität, Blasen und reduzierte mechanische Eigenschaften. Es ist keine Frage der Option für Hersteller von der Automobil- bis zur Luft- und Raumfahrtindustrie. Aber wie entgasen Hersteller Aluminium? Die Lösung findet sich in einer Mischung aus effektiven Techniken und präzisen Geräten, wobei Aluminium-Entgasungsmaschinen die Grundlage der modernen Reinigung bilden.

Bevor wir das „Wie“ untersuchen, wollen wir die Einsätze verstehen. Geschmolzenes Aluminium ist 50-mal anfälliger für Versprödung als festes Aluminium. Wenn Metalle abkühlen, sinkt die Wasserstofflöslichkeit drastisch, und gelöstes Gas erzeugt Defekte: Löcher in Folien, Risse in Motorblöcken oder strukturelle Schwächen in Flugzeugen. Geringe Mengen (größer als 0,15 cm³/100 g) können die Zugfestigkeit um 30 % reduzieren und 15–20 % zum jährlichen Ausschuss beitragen. Entgasung ist nicht nur ein Verfahrensschritt, sondern ein erforderliches Qualitätskontrollverfahren.

1. Traditionelle chemische Entgasung: Bequem, aber unvollständig

   Für kleine Gießereien sind chemische Verfahren in der Regel die Methode der Wahl. Sie verwenden reaktive Flussmittel, um Wasserstoff in Verbindungen zu binden, die entfernt werden können, und der Prozess funktioniert wie folgt:

   Die Bediener tauchen Chlorgas freisetzende Tabletten (z. B. Hexachlorethan) oder Flussmittelgranulate in geschmolzenes Aluminium in einer vorgeheizten perforierten Glocke ein. Hochtemperaturzersetzte Flussmittel setzen Gase wie Aluminiumchlorid frei. Die gebildeten Blasen haben einen extrem niedrigen Wasserstoffpartialdruck, und der gelöste Wasserstoff wird durch Diffusion in sie hineingezogen. Sie transportieren Wasserstoff und nichtmetallische Einschlüsse nach oben, von wo aus sie als Schlacke abgeschöpft werden.

   Obwohl billig und einfach anzuwenden, hat die chemische Entgasung Nachteile: toxische Chlordämpfe (die eine strenge Belüftung erfordern), Flussmittelrückstände können hochreine Legierungen verunreinigen, und ihr höchster Wirkungsgrad beträgt 40 % – nicht hoch genug für kritische Anwendungen. Heutzutage ist es hauptsächlich für kleine Chargen oder als Vorbehandlung für die mechanische Raffination reserviert.

2. Inertgas-Entgasung: Der Industriestandard (und die Rolle von Aluminium-Entgasungsmaschinen)

   In der industriellen Fertigung ist die Inertgas-Entgasung die Norm – und Geräte zur Aluminium-Entgasung sichern ihren Erfolg. Sie nutzt das Partialdruckdifferenzphänomen: Inertgasblasen (Stickstoff oder Argon) sind „Schwämme“, die Wasserstoff aus geschmolzenem Metall (wo er sich befindet) in die Blasen (wo er sich nicht befindet) absorbieren.

   Wie Aluminium-Entgasungsmaschinen Ergebnisse erzielen

   
   

   Der Schlüssel zu diesem Prozess ist die Erzeugung extrem kleiner, gleichmäßig großer Blasen – und genau darin zeichnen sich Aluminium-Entgasungsmaschinen aus. Hier ist eine schrittweise Aufschlüsselung, wie es gemacht wird:

   • Gaseinspeisung: Hochreines Inertgas (99,996 % Stickstoff oder Argon, getrocknet, um Feuchtigkeitskontamination zu verhindern) wird von der Maschine in das geschmolzene Aluminium geblasen.
   • Mikroblasenbildung: Ein Rotationsrotor – typischerweise aus Graphit, Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid – schert das Gas bei 300–600 U/min in sehr feine Blasen (≤ 5 mm Durchmesser). Dies bietet eine 10–20-mal größere Gas-Metall-Oberfläche als das manuelle Aufblasen.
   • Diffusion & Entfernung: Wasserstoff diffundiert in die aufsteigenden Blasen. Gleichzeitig bewirkt die Oberflächenspannung, dass nichtmetallische Einschlüsse an den Oberflächen der Blasen haften. Wenn Blasen die Oberfläche erreichen, setzen sie Wasserstoff in die Atmosphäre frei, und Einschlüsse werden als Schlacke abgeleitet.

   Fortgeschrittenere Aluminium-Entgasungstechnologien umfassen jetzt die Flussmitteleinspeisung, die eine gleichzeitige Entgasung und Entschlackung ermöglicht. Beispielsweise verwendet das SNIF™-Verfahren von Pyrotek eine proprietäre rotierende Düse, um Gas auf nicht-turbulente Weise einzuspeisen, wodurch die Hälfte der Krustenbildung reduziert und ein Wasserstoffentfernungswirkungsgrad von 60–80 % erreicht wird.

3. Vakuum-Entgasung: Für High-End-Anwendungen

   Wenn ein sehr geringer Wasserstoffgehalt (≤ 0,05 cm³/100 g) erforderlich ist – wie bei Luft- und Raumfahrtlegierungen oder Kondensatorfolien – wird die Vakuum-Entgasung von Herstellern verwendet. Dies wird erreicht, indem geschmolzenes Aluminium einem abgedichteten Behälter mit niedrigem Druck ausgesetzt wird: Reduzierter Druck reduziert die Löslichkeit für Wasserstoff und drückt das Gas als Blasen heraus, die aufsteigen und entweichen.

   Obwohl extrem effektiv, ist die Vakuum-Entgasung kapital- und energieaufwändig. Um Zeit und Kosten zu sparen, geht ihr in der Regel eine Vorbehandlung an einer Aluminium-Entgasungsmaschine voraus, die den Großteil des Wasserstoffs vor dem Vakuumschritt entfernt.

4. Kritische Faktoren für eine erfolgreiche Entgasung

   Der Erfolg bei jedem Verfahren hängt von der Kontrolle der Schlüsselfaktoren ab – von denen sich die meisten auf Aluminium-Entgasungsmaschinen beziehen:

   • Temperatur: Die Entgasung ist optimal zwischen 710 °C und 750 °C. Eine zu hohe Temperatur erhöht die Wasserstoffaufnahme; eine zu niedrige Temperatur macht die Schmelze zu viskos, um das Aufsteigen von Blasen zu ermöglichen.
   • Blasengröße: Je kleiner die Blase, desto größer die Oberfläche für die Wasserstoffaufnahme. Das Rotordesign (z. B. Spiralnuten) und die Maschinendrehzahl der Aluminium-Entgasungsmaschine beeinflussen direkt die Blasengröße – niedrigere Drehzahlen erzeugen größere Blasen und verringern die Effizienz.
   • Gerätewartung: Raue oder abgenutzte Rotoren stören die Blasenbildung. Der Motorradhersteller Hayes-Lemmerz stellte fest, dass seine Siliziumkarbidrotoren an ihren Aluminium-Entgasern 800 Zyklen hielten (im Vergleich zu 300 für Graphit), wodurch Ausfallzeiten minimiert und Konsistenz gewährleistet wurden.
5. Reale Entgasung: Wie Hersteller sie in die Praxis umsetzen

   Der beste Ansatz ist eine Funktion des Produktionsumfangs und der Qualitätsanforderungen:

   
   

   • Kleine Gießereien: Hauseigene Aluminium-Entgasungssysteme, zusammen mit sauberen, umweltfreundlichen Flussmitteln, behandeln Chargen von bis zu 50 kg, für maximale Effizienz und Kosteneinsparungen.
   • Automobilstraßen: Inline-Aluminium-Entgasungssysteme (z. B. Pyroteks SNIF Sheer Neo) werden in kontinuierlichen Gießvorgängen eingesetzt und behandeln über 1.000 kg geschmolzenes Metall pro Stunde. Solche Systeme greifen in Gießrinnen ein und reinigen Aluminium, während es in Gießmaschinen eingeführt wird, ohne die Produktion zu stoppen.
   • Luft- und Raumfahrt: Vakuum-Entgasung wird dann in einer Aluminium-Entgasungsmaschine vom Typ Box behandelt, mit nur 0,09 cm³/100 g Wasserstoff für Strukturteile.

Die Aluminium-Entgasung begann als grober chemischer Prozess und ist heute fortschrittliche Technik – und Geräte zur Aluminium-Entgasung sind der Höhepunkt davon. Durch die Umwandlung von Inertgas in ein äußerst präzises Reinigungswerkzeug ermöglichen solche Geräte eine gleichmäßige, effiziente Wasserstoffentfernung, die weniger kostspielig ist und weniger Fehler aufweist. In Verbindung mit Flussmitteln für Kleinserien oder integriert in die kontinuierliche Luft- und Raumfahrtfertigung liefern sie geschmolzenes Aluminium von höherer Qualität.

Für Hersteller ist die Botschaft klar: Finden Sie das Entgasungsverfahren, das für Sie am besten geeignet ist, aber unterschätzen Sie die Aluminium-Entgasungsmaschine nicht. Es ist nicht nur eine Maschine – es ist der Unterschied zwischen der Herstellung von Ausschuss und der Herstellung eines funktionierenden Produkts.