알루미늄 가공에서 완벽한 제품을 만드는 것은 품질 관리 측정에 달려 있으며, 그중에서도 탈가스가 가장 중요합니다. 그렇다면 알루미늄 탈가스란 무엇이며, 제조업체는 왜 관심을 가질까요? 이 가이드에서는 공정, 목적, 주요 기술, 그리고 알루미늄 탈가스 장치와 같은 장비를 분석하여 적용 가능하고 달성 가능한 정보에 초점을 맞춥니다.
1. 알루미늄 탈가스란 무엇인가? 기본 정의
알루미늄 탈가스는 응고 전에 액체 알루미늄에서 용해된 가스, 주로 수소를 추출하는 공정입니다. 용융 알루미늄의 특징 중 하나는 고체 알루미늄보다 수소를 50배 더 많이 용해할 수 있다는 것입니다. 이 가스 흡수는 용융 과정에서 자연스럽게 발생하며, 무시하면 완제품에 치명적인 결함을 발생시킵니다.
수소는 용융 알루미늄에 존재하는 가장 흔한 가스이므로 먼저 공격받습니다. 덜 문제가 되는 가스(산소 또는 질소와 같은)는 수소와 함께 배출됩니다. 탈가스의 목표는 수소 함량을 알루미늄 100g당 0.15cm³ 미만으로 낮추는 것입니다. 이는 기공이나 균열과 같은 결함이 더 이상 발생하지 않는 임계값입니다.
탈가스는 알루미늄 생산에서 용융과 주조/성형 사이에 위치합니다. 알루미늄 부품이 강하고 내구성이 뛰어나며 신뢰성이 필요한 자동차, 항공우주 또는 건설과 같은 산업에서는 타협할 수 없습니다.
2. 왜 가스가 용융 알루미늄에 들어가는가: 주요 원인
탈가스가 왜 중요한지 이해하려면 먼저 수소가 용융 알루미늄에 어떻게 들어가는지 이해해야 합니다. 가장 흔한 원인은 다음과 같습니다.
2.1 원자재의 수분
알루미늄 스크랩, 잉곳 또는 합금은 일반적으로 습도, 비 또는 열악한 보관 환경에서 수분을 흡수합니다. 녹는점(650~750°C)으로 가열하면 이러한 수분(H2O)이 용융 알루미늄과 반응하여 수소를 방출합니다.
2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2
수소는 용융 금속에 용해되어 알루미늄이 응고될 때까지 갇힙니다.
2.2 습한 공기
용광로 근처, 특히 해안 또는 열대 지역에는 수증기가 있습니다. 용융 알루미늄의 뜨거운 표면은 스펀지처럼 작용하여 증기에서 수소를 흡수합니다. 온도가 상승하면 흡수가 빨라지며, 습한 환경은 주조 공장에 심각한 문제를 야기합니다.
2.3 윤활제 및 오염 물질
도구, 금형 또는 스크랩의 오일, 윤활제 또는 세척제는 용융 알루미늄과 접촉하면 고갈됩니다. 고갈되면 수소가 부산물로 방출됩니다. 이러한 불순물이 소량이라도 가스 수치가 급증할 수 있으므로, 사전 용융 세척은 탈가스 자체만큼 중요합니다.
3. 탈가스를 하지 않으면 어떻게 될까? 결함 및 위험
탈가스가 제대로 이루어지지 않으면 비용이 많이 들고 위험한 결함이 발생합니다. 완제품 알루미늄에서 다음과 같은 현상을 볼 수 있습니다.
3.1 기공
가장 흔한 결함: 고체 알루미늄에 갇힌 작은 가스 기포. 작은 구멍(육안으로 보이는 거시 기공) 또는 미세 공극(확대경으로만 보임)으로 나타납니다. 기공은 단면 강도를 감소시켜 인장 연성 및 피로 수명을 낮춤으로써 금속을 약화시킵니다. 예를 들어, 기공이 있는 알루미늄 자동차 브래킷은 응력 하에서 파손될 수 있으며, 기공이 있는 항공우주 부품은 완전히 고장날 수 있습니다.
3.2 물집
표면에 있는 큰 가스 주머니로, 일반적으로 용접 또는 열처리 중에 형성됩니다. 가열하면 용해된 수소가 팽창하고 알루미늄 표면에 압력이 가해져 물집이 생깁니다. 이는 외관 품질을 망칩니다. 따라서 건축 패널이나 소비재와 같이 눈에 보이는 응용 분야에 부품을 사용할 수 없게 됩니다.
3.3 균열
가스 기포는 "응력점"입니다. 성형, 가공 또는 사용 시 기포가 균열로 팽창합니다. 미세한 기공은 건물 기둥이나 항공기 구조와 같이 하중을 받는 부품의 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
3.4 경제적 및 안전 비용
혼란스러운 결함은 스크랩 수량을 증가시키고(재료 및 인건비 낭비) 생산량을 감소시킵니다. 규제 산업(예: 항공우주)에서는 거부된 품목이 회사에 계약을 잃게 됩니다. 더 나쁜 것은 결함이 있는 부품이 사고로 이어진다는 것입니다. 이는 어떤 회사도 감당할 수 없는 일입니다.
4. 알루미늄 탈가스 방법: 3가지 인기 기술
불활성 가스 탈가스(가장 인기)
이 작업은 용융 알루미늄에 불활성 가스, 역사적으로 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)를 주입하는 것을 모방합니다. 용해된 수소는 가스 기포에 의해 제거되고 기포로 확산됩니다. 기포가 표면에 도달하면 수소를 대기 중으로 방출합니다.
성공은 세 가지 문제에 달려 있습니다.
불활성 가스 탈가스는 저렴하고 효율적이며 연속 또는 배치 처리에 적합합니다. 거의 항상 알루미늄 탈가스 장치와 함께 사용됩니다. 이는 기포 크기 및 분포를 최적화하는 장비입니다.
화학적 탈가스
화학적 탈가스는 용융 알루미늄에 첨가되는 고체 또는 액체입니다. 수소와 결합하여 슬래그(고체 폐기물)로 뜨거나 결함 없이 용해된 상태로 유지되는 안정적인 화합물을 형성합니다.
선택 사항:
화학적 탈가스는 소량의 배치에 적합하지만 안전 및 환경 문제로 인해 오늘날에는 덜 일반적입니다. 종종 불활성 가스 탈가스와 함께 사용하여 고농도 오염 용융물을 "딥 클리닝"합니다.
진공 탈가스(고성능 응용 분야)
진공 탈가스는 용융 알루미늄을 진공 챔버에 넣고 압력을 떨어뜨립니다. 압력이 낮아지면 수소의 용해도가 낮아져 가스가 기포로 방출됩니다. 이는 이상적인 방법입니다. 수소를 0.05cm³/100g까지 낮추지만 비용이 많이 들고 에너지 집약적입니다.
이 방법은 의료 기기 또는 항공우주 합금과 같이 결함이 전혀 용납되지 않는 고위험 응용 분야에 사용됩니다.
5. 알루미늄 탈가스 장치: 그것이 무엇이며 왜 중요한가
알루미늄 탈가스 장치는 불활성 가스 탈가스를 효율적이고 균일하게 만드는 첨단 장비입니다. 이는 현대 알루미늄 가공 라인의 초석입니다. 이 장비가 없으면 불활성 가스 탈가스는 느리고 불규칙하며 낭비적일 것입니다.
5.1 알루미늄 탈가스 장치의 작동 방식
대부분의 산업용 탈가스 장치는 흑연 또는 탄화규소 로터가 있는 회전 샤프트를 사용합니다. 용융 알루미늄이 로터를 감싸고 불활성 가스가 샤프트를 통해 공급됩니다. 로터가 회전하면(300~600RPM) 가스를 매우 작고 균일한 기포로 절단하여 용융물의 모든 표면을 가스에 노출시킵니다.
주요 구성 요소:
5.2 알루미늄 탈가스 장치의 유형
생산 규모에 맞게 설계된 가장 일반적인 두 가지 유형:
배치 탈가스 장치
소규모에서 중규모 생산 배치(예: 맞춤형 부품을 만드는 주조 공장)의 경우. 도가니/국자에 탈가스 장치를 담그고 5~10분 주기로 작동한 다음 추출합니다.
연속 탈가스 장치
대규모 생산(예: 시트 또는 압출 공장)의 경우. 주조 라인과 통합되어 덕트를 통해 펌핑되는 액체 알루미늄을 탈가스 처리합니다. 생산 배치 사이에 가동 중단 시간이 없습니다.
5.3 알루미늄 탈가스 장치가 필요한 이유
6. 탈가스 효율성에 영향을 미치는 중요한 변수
알루미늄 탈가스 장치가 있더라도 성공은 다음 변수의 조절에 달려 있습니다.
6.1 용융 알루미늄 온도
수소 용해도는 온도에 따라 증가하지만, 온도가 높을수록 기포로의 수소 확산도 증가합니다. 이상적인 온도는 680~720°C입니다. 이는 빠른 탈가스를 가능하게 할 만큼 뜨겁지만, 에너지 비용을 높이거나 합금이 산화될 정도로 뜨겁지는 않습니다.
6.2 처리 시간
탈가스는 시간 함수입니다. 용융물이 가스 기포의 영향을 받는 시간이 길수록 수소가 더 많이 제거됩니다. 그러나 10~15분 이상 지나면 수소 수치가 평준화됩니다. 더 많은 시간을 투자해도 아무런 효과가 없습니다. 배치 탈가스 장치는 일반적으로 5~8분 동안 작동하고, 연속 장비는 유량에 따라 시간이 다릅니다.
6.3 가스 흐름 및 압력
알루미늄 탈가스 장치의 경우 유량이 중요합니다. 일반적인 규칙: 용융 알루미늄 100kg당 아르곤 0.5~1.0L/min. 가스가 너무 적으면 탈가스가 충분하지 않고, 가스가 너무 많으면 튀김이 발생하여 새로운 공기로 오염됩니다.
고품질의 결함 없는 부품을 생산할 때 알루미늄 탈가스는 선택 사항이 아닙니다. 불활성 가스, 화학 물질 또는 진공 방법을 사용하든, 가장 좋은 자원은 알루미늄 탈가스 장치입니다. 이는 효율성, 재현성 및 비용 효율성을 제공합니다. 가스 원, 주요 매개변수 제어, 응용 분야에 적합한 탈가스 방법 페어링에 대한 정보를 통해 비용이 많이 드는 결함을 방지하고 항상 고품질 알루미늄 제품을 제공할 수 있습니다.
새로운 탈가스 제조업체의 경우, 스타터 배치 알루미늄 탈가스 장치로 시작하십시오. 저렴하고 사용하기 쉬우며 대부분의 소규모에서 중규모 생산 요구 사항에 적합합니다. 생산 수준이 확장되면 최신 상태를 유지하기 위해 연속 시스템으로 업그레이드하십시오. 그러면 수익(및 고객)이 감사할 것입니다.
담당자: Miss. Ally Qin
전화 번호: +8617862974932
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