Sistem degassing aluminium sangat penting dalam produksi paduan aluminium berkualitas tinggi, untuk memastikan kemurnian dan integritas struktural. Sistem degassing Unit Degassing Aluminium Cair adalah peralatan vital yang digunakan dalam manufaktur aluminium untuk menghilangkan gas terlarut, terutama hidrogen, yang dapat menyebabkan cacat pada produk aluminium. Sistem ini berkontribusi langsung terhadap kekuatan, daya tahan, dan kinerja keseluruhan produk akhir di berbagai industri, termasuk otomotif, kedirgantaraan, dan konstruksi. Menerapkan teknologi degassing canggih seperti Unit Degassing Aluminium Cair secara signifikan meningkatkan kualitas dan konsistensi paduan aluminium, sehingga cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi.

Apa yang dimaksud dengan Aluminium Degassing?

Degassing aluminium adalah proses menghilangkan hidrogen dan gas terlarut lainnya dari aluminium cair. Gas-gas ini dapat masuk selama proses peleburan atau akibat kontaminasi.

Hidrogen adalah kontaminan yang paling umum dalam aluminium cair, dan penghilangannya sangat penting untuk mencegah porositas gas dan cacat lainnya pada produk akhir.

Bagaimana Cara Kerja Unit Degassing Aluminium Cair?

Unit Degassing Aluminium Cair menggunakan berbagai metode untuk menghilangkan gas, termasuk pengadukan mekanis, degassing vakum, dan penggunaan fluks khusus atau agen degassing.

Peralatan ini biasanya terdiri dari ruang degassing, sistem injeksi gas, dan sistem penyaringan yang dirancang untuk menghilangkan kontaminan dari aluminium.

Parameter unit Degassing Online:

Aliran Degassing Maksimal MT / H	15 MT / JAM	35 MT / JAM	65 MT / JAM
Standar Kotak Degassing	1 kamar 1 rotor  (1B1R)	2 kamar 2 rotor(2B2R)	3 kamar 3 rotor(3B3R)
Struktur kotak degassing	1 saluran keluar pengurasan & 1 saluran keluar pengosongan	2 saluran pembuangan & 1 saluran pembuangan	3 saluran keluar pengurasan 1 saluran keluar pengosongan
Sistem Pengangkatan	Jenis pengangkatan	Pengangkatan mekanis rotor	tutup pengangkatan hidrolik

Diagram Skema Operasi:

 

Mengapa degassing penting untuk coran aluminium

Hidrogen dalam aluminium cair larut dalam lelehan dan kemudian membentuk pori-pori gas selama pemadatan. Pori-pori tersebut mengurangi kekuatan tarik dan ketahanan terhadap kelelahan sekaligus meningkatkan skrap dan pengerjaan ulang. Inklusi non-logam, lapisan oksida, sampah, dan terak yang terperangkap juga menciptakan konsentrator tegangan dan cacat permukaan. Degassing yang efektif mengurangi porositas gas dan jumlah inklusi, yang meningkatkan sifat mekanik, permukaan akhir, dan kemampuan mesin. Jika dikombinasikan dengan penyaringan yang tepat sebelum pengisian cetakan, degassing mendukung kinerja pengecoran yang dapat diprediksi dan hasil yang lebih tinggi.

Dasar-dasar: kelarutan hidrogen dan pembentukan porositas

• Kelarutan hidrogen dalam aluminium meningkat dalam keadaan cair dan turun secara drastis saat pemadatan, menyebabkan hidrogen terlarut berinti menjadi gelembung.

• Mekanisme utama untuk pembentukan porositas adalah difusi hidrogen ke tempat nukleasi selama pendinginan, yang sering kali diperparah dengan penuangan yang bergejolak dan degassing yang tidak memadai.

• Metrik pengukuran yang umum digunakan adalah kandungan hidrogen dalam ppm (part per million) dan indeks terkait seperti Density Index dan hasil Reduced Pressure Test (RPT). Mengelola hidrogen lelehan di bawah target ppm bergantung pada paduan, geometri pengecoran, dan persyaratan hilir.

Variabel kontrol utama yang memengaruhi efisiensi penghilangan hidrogen meliputi suhu lelehan, jenis gas dan laju aliran, kecepatan dan geometri rotor, waktu degassing, dan volume lelehan yang diolah per siklus.

Metode degassing: tinjauan komparatif

Pendekatan industri utama yang digunakan pada rumah cor modern dirangkum dalam tabel di bawah ini.

Tabel 1: Perbandingan metode degassing yang umum digunakan

Referensi dan studi laboratorium menunjukkan bahwa rotary degassing memberikan keseimbangan yang baik antara throughput dan penghilangan hidrogen untuk banyak operasi pengecoran industri. Sistem vakum menghasilkan hidrogen terendah tetapi dengan biaya yang jauh lebih tinggi per ton.

Cara kerja unit degassing rotari aluminium cair

Unit degassing rotari putar biasanya mencakup: penggerak dan boom untuk menurunkan rotor grafit ke dalam lelehan, kepala rotor dengan kantong impeler yang dirancang, suplai gas inert kering (argon atau nitrogen) dengan kontrol aliran, kontrol pengangkatan dan rotasi otomatis, dan panel kontrol yang memungkinkan pemrograman kecepatan rotor, aliran gas, dan waktu perawatan. Rotor berputar, memecah aliran gas menjadi gelembung-gelembung halus di seluruh volume lelehan. Hidrogen berpindah dari cairan ke permukaan gelembung dan kemudian gelembung naik ke permukaan lelehan. Inklusi dan oksida cenderung menempel pada gelembung atau berpindah ke lapisan terak, di mana skimming menghilangkannya.

Poin-poin praktis yang penting:

• Gunakan gas yang kering dan bebas minyak untuk menghindari masuknya kontaminan.

• Optimalkan kedalaman pencelupan rotor dan kecepatan rotasi untuk volume lelehan yang diolah.

• Memantau kandungan hidrogen dengan pengambilan sampel atau sensor in-line jika tersedia.

Untuk banyak operasi, menggabungkan perawatan rotor dengan fluks terkontrol menghasilkan lelehan terbersih sebelum penyaringan akhir dan pengisian cetakan.

Degassing fluks: kimia dan penanganan

Komposisi fluks untuk degassing aluminium biasanya mencakup klorida dan fluorida dalam matriks garam. Bahan-bahan ini membantu memecah lapisan oksida, mendorong penggabungan inklusi non-logam, dan membantu pengapungan sampah. Fluks sering diaplikasikan dalam bentuk tablet atau butiran. Operator harus mengikuti aturan penanganan dan APD yang ketat karena beberapa konstituen fluks dapat bersifat korosif atau menghasilkan asap.

Praktik-praktik terbaik:

• Gunakan formulasi fluks bersertifikat yang ditujukan untuk keluarga paduan.

• Terapkan fluks pada jendela suhu yang disarankan sehingga mengalir dengan benar dan menyentuh kontaminan.

• Buang residu fluks dan kelola fluks bekas dan sampah sebagai limbah industri sesuai dengan peraturan setempat.

Flux memberikan kinerja pembersihan inklusi yang kuat tetapi tidak boleh diandalkan hanya untuk menghilangkan hidrogen di jalur produksi bervolume tinggi.

Sinergi filtrasi: filter busa keramik dan filtrasi inline

Degassing mengurangi gas terlarut; filtrasi menghilangkan inklusi non-logam dan membantu aliran laminar selama pengisian cetakan. Filter busa keramik tetap menjadi standar industri untuk rumah tuang aluminium karena struktur berpori mereka yang menangkap partikel sambil membangun aliran yang lebih terkontrol.

Tabel 2: Sifat-sifat umum filter busa keramik

Tempatkan filter segera di bagian hilir dari unit degassing sehingga logam yang telah dihilangkan gasnya dan lebih bersih mengalir melalui penyaringan sebelum dituang. Filtrasi mengurangi beban inklusi dalam cetakan atau cetakan dan mencegah masuknya kembali sampah permukaan.

Kontrol proses: parameter kunci dan pemantauan

Degassing yang andal bergantung pada kontrol berulang dari lima kelompok parameter:

1. Jenis dan kemurnian gas
   Gunakan argon kering dengan kemurnian tinggi bila diperlukan penghilangan hidrogen maksimum; nitrogen mungkin dapat diterima untuk paduan yang tidak terlalu menuntut. Kelembaban gas harus dikontrol hingga bagian per juta.

2. Geometri dan kecepatan rotor
   Desain rotor menentukan distribusi ukuran gelembung. Gelembung yang lebih kecil meningkatkan area kontak per satuan volume, sehingga mempercepat transfer hidrogen.

3. Waktu perawatan dan perputaran leleh
   Targetkan waktu tinggal lelehan di dalam zona degassing sehingga sebagian besar lelehan mengalami kontak gelembung yang memadai.

4. Suhu leleh
   Jaga suhu dalam kisaran yang direkomendasikan paduan; suhu yang berlebihan meningkatkan kelarutan hidrogen sementara suhu rendah meningkatkan viskositas dan memperlambat kenaikan gelembung.

5. Pengambilan sampel dan verifikasi
   Gunakan uji tekanan tereduksi atau sensor hidrogen dalam cairan untuk memastikan tingkat hidrogen berada dalam spesifikasi sebelum menuangkannya.

Operator harus mendokumentasikan setpoint parameter untuk setiap paduan dan jalur pengecoran untuk mendukung pengulangan.

Spesifikasi teknis yang perlu dipertimbangkan saat memilih unit degassing

Tabel 3: Contoh lembar spesifikasi teknis (konfigurasi referensi)

Ukuran unit memerlukan kesesuaian kapasitas dengan volume sendok dan waktu siklus yang diinginkan. Untuk jalur kontinu, pilih model yang memiliki nilai di atas keluaran puncak.

Pemeliharaan dan siklus hidup suku cadang

Barang-barang keausan umum:

• Bodi rotor dan impeler grafit; interval penggantian tipikal tergantung pada siklus kerja, tetapi rencanakan penggantian musiman di toko-toko yang sering digunakan.

• Segel, bantalan, dan alat kelengkapan gas; jadwalkan pemeriksaan berkala untuk kebocoran dan kontaminasi.

• Komponen kontrol dan sensor; simpan modul PLC cadangan jika memungkinkan untuk mengurangi waktu henti.

Kiat perawatan:

• Simpan rotor cadangan untuk ditukar selama perawatan.

• Gunakan penyaringan gas kering dan kompresor bebas minyak untuk melindungi rotor dan saluran gas.

• Catat jam kerja dan hasil metalurgi untuk memprediksi penggantian suku cadang berdasarkan tren.

Untuk masa pakai rotor yang lebih tinggi, pertimbangkan opsi rotor berlapis atau rotor komposit tahan korosi di mana bahan kimia paduan mempercepat keausan.

Pertimbangan keselamatan, lingkungan, dan peraturan

• Manajemen asap: Fluks dan skimming permukaan menghasilkan emisi partikulat dan gas; ventilasi gas buang lokal dan penggosokan asap sering kali diperlukan.

• Penanganan limbah: Fluks bekas, sampah, dan filter yang terkontaminasi harus diolah atau didaur ulang sesuai dengan kode limbah setempat. Beberapa komponen fluks termasuk klorida; kelola korosi dan risiko lingkungan yang sesuai.

• Keamanan gas: Argon dan nitrogen bersifat sesak napas. Sediakan sensor oksigen dan ventilasi area yang tepat di dekat penyimpanan gas dan zona operasi unit.

• APD Operator: Sarung tangan tahan panas, pelindung wajah, dan pelindung pernapasan jika diperlukan untuk operasi fluks.

Selalu konsultasikan dengan peraturan setempat untuk mengetahui tingkat emisi yang diizinkan dan aturan limbah berbahaya.

Protokol pengukuran dan jaminan kualitas

Pengujian dan pengukuran umum di dalam pabrik:

• Uji Tekanan Tereduksi (RPT): Sampel lelehan membeku di bawah vakum untuk mengungkapkan porositas; banyak digunakan untuk membandingkan kualitas lelehan sebelum dan sesudah perawatan.

• Titrasi hidrogen: Analisis gas laboratorium hidrogen dalam lelehan (ppm).

• Inspeksi visual dan sinar-X: Untuk coran yang sudah jadi untuk memverifikasi porositas dan distribusi inklusi.

• Pengambilan sampel dalam proses: Ekstrak sampel lelehan yang representatif setelah degassing dan sebelum dituang.

Rencana QA yang valid mencakup pengukuran sebelum dan sesudah proses degassing, bagan kontrol untuk ppm hidrogen, dan kriteria penerimaan yang terkait dengan spesifikasi pelanggan.

Pemecahan masalah umum dan tindakan korektif

Tabel 4: Daftar periksa pemecahan masalah

Catat penyimpangan untuk menyempurnakan batas kontrol dan parameter resep.

Pertimbangan ekonomi dan laba atas investasi

Item biaya untuk dimodelkan:

• Belanja modal untuk unit degassing, instalasi, penanganan gas, dan perangkat keras penyaringan.

• Biaya operasional: penggunaan gas inert, penarikan daya, suku cadang rotor, konsumsi fluks dan pembuangan, tenaga kerja.

• Penghematan: berkurangnya scrap, siklus pengerjaan ulang yang lebih sedikit, penerimaan pelanggan yang lebih baik, produktivitas yang lebih tinggi, dan potensi harga premium untuk kualitas yang tersertifikasi.

Tabel 5: Contoh cuplikan ROI

Perhitungan ROI yang akurat memerlukan input spesifik lokasi untuk nilai logam dan tingkat scrap yang ada.

Kiat integrasi dan pemasangan

• Tempatkan unit degassing di antara tungku/pemindahan sendok dan stasiun penuangan untuk meminimalkan kontaminasi ulang.

• Pastikan perpipaan gas menggunakan saluran kering dan kompresor bebas minyak. Sertakan penyaringan gas di titik penggunaan dan regulator tekanan yang tepat.

• Sediakan ruang untuk perawatan rotor dengan pengangkatan dan jarak bebas di atas kepala.

• Pertimbangkan integrasi dengan akuisisi data dan sistem SPC untuk mencatat setiap siklus perawatan agar dapat ditelusuri.

Teknologi yang sedang berkembang dan arah penelitian

Penelitian industri terus berlanjut pada optimasi desain rotor dan mode degassing alternatif. Studi terbaru menyoroti peningkatan pemurnian ketika geometri rotor menghasilkan ukuran gelembung yang sangat kecil melalui geser yang lebih tinggi atau bentuk impeler yang dioptimalkan, yang meningkatkan luas permukaan gelembung dan meningkatkan laju difusi hidrogen. Sistem rotor vakum ultrasonik dan hibrida sedang diuji coba di lingkungan pengecoran khusus untuk kandungan hidrogen yang lebih rendah tanpa penggunaan fluks yang berat.

Diferensiasi produk: apa yang harus dicari pada pemasok

Saat membandingkan sistem degassing, evaluasi:

• Teknologi rotor dan pilihan material.

• Sistem kontrol dengan penyimpanan resep dan keluaran data untuk penelusuran.

• Kemampuan integrasi dengan sendok dan filtrasi yang ada.

• Dukungan purnajual, waktu tunggu suku cadang, dan ketersediaan teknisi servis lokal.

• Dokumentasi keselamatan dan kepatuhan.

Pemasok berkualitas tinggi akan memberikan kurva kinerja untuk pengurangan hidrogen terhadap waktu perawatan untuk pengaturan rotor dan gas tertentu, sehingga memungkinkan ukuran yang tepat.

Pertanyaan Umum

1. Berapa tingkat pengurangan hidrogen yang dapat dicapai oleh unit rotary degassing untuk aluminium?
   Sistem rotari komersial yang umum dapat mengurangi hidrogen ke rentang target yang sesuai untuk penerimaan casting; ppm yang tepat tergantung pada paduan dan kontrol proses. Validasi dengan RPT atau titrasi hidrogen direkomendasikan untuk penerimaan akhir.

2. Gas inert mana yang sebaiknya digunakan, argon atau nitrogen?
   Argon biasanya menghasilkan efisiensi penghilangan yang lebih tinggi dan menghindari pembentukan nitrida pada paduan yang sensitif. Nitrogen dapat digunakan untuk aplikasi yang tidak terlalu kritis dan ketika ada kendala biaya.

3. Seberapa sering rotor grafit harus diganti?
   Interval penggantian tergantung pada jam operasi, tingkat abrasivitas paduan, dan desain rotor. Banyak pengecoran merencanakan inspeksi atau penggantian rotor pada jadwal musiman atau setelah sejumlah jam kerja tertentu.

4. Dapatkah fluks sepenuhnya menggantikan unit degassing?
   Tidak. Fluxing membantu menghilangkan inklusi dan membantu pembersihan permukaan tetapi tidak dapat diandalkan untuk mencapai tingkat hidrogen rendah yang diperlukan untuk banyak pengecoran presisi; fluks paling efektif bila digunakan dengan degassing.

5. Di mana sebaiknya filter busa keramik dipasang relatif terhadap degasser?
   Pasang filtrasi di bagian hilir dari degasser dan segera sebelum cetakan untuk mengurangi beban inklusi dan memastikan aliran laminar ke dalam rongga.

6. Apakah degassing vakum sebanding dengan biaya tambahannya?
   Untuk paduan kedirgantaraan, medis, atau paduan berkinerja tinggi di mana hidrogen harus diminimalkan hingga tingkat terendah, degassing vakum dapat dibenarkan. Untuk banyak pengecoran industri, degassing rotari memberikan keuntungan biaya yang lebih baik.

7. Bagaimana cara memverifikasi kinerja degassing dalam produksi?
   Gunakan Uji Tekanan Tereduksi dan titrasi hidrogen secara berkala. Memelihara grafik kontrol untuk memantau tren dan mendeteksi penyimpangan proses.

8. Apa saja kesalahan umum operator yang mengurangi efektivitas degassing?
   Menggunakan gas yang lembab atau terkontaminasi, ukuran unit yang kurang untuk beban puncak, dan resep yang tidak konsisten di antara shift, semuanya menurunkan kinerja. Terapkan penguncian resep dan pelatihan rutin.

9. Dapatkah sistem ultrasonik dipasang ke jalur yang ada?
   Teknologi ultrasonik masih khusus untuk pengecoran skala penuh dan mungkin memerlukan integrasi khusus. Uji coba dalam kondisi proses direkomendasikan sebelum melakukan investasi retrofit.

10. Dokumentasi apa yang harus disediakan oleh pemasok?
    Kurva performa, pengaturan resep yang direkomendasikan berdasarkan paduan, daftar suku cadang, lembar data keselamatan untuk fluks, dan detail dukungan commissioning sangat penting untuk keputusan pembelian.

Kasus: Sebuah pengecoran berukuran sedang mengganti praktik fluks manual saja dengan kombinasi rotary degasser dan filter keramik. Lebih dari 12 bulan, scrap dari penolakan terkait porositas turun sekitar satu persen, dan scrap pemesinan menurun, sehingga menghasilkan pengembalian modal di bawah 18 bulan.

Daftar periksa penawaran pengemasan, komisioning, dan pelatihan

Saat melakukan pengadaan permintaan unit:

• Uji penerimaan di tempat dengan paduan pelanggan.

• Manual pelatihan operator lengkap dan sesi praktik langsung.

• Rotor cadangan dan kit bahan habis pakai.

• Jadwal pemeliharaan dan kemampuan diagnostik jarak jauh.

• Kemampuan ekspor data untuk SPC dan penelusuran.

Menerapkan unit degassing aluminium cair modern menghasilkan pengurangan yang terukur dalam inklusi hidrogen terlarut dan non-logam, meningkatkan hasil pengecoran, kinerja mekanis, dan efisiensi pemrosesan hilir; untuk rumah tuang menengah hingga besar, peralatan ini biasanya mengurangi tingkat skrap dan pengerjaan ulang sekaligus meningkatkan konsistensi komponen jadi, asalkan ukuran unit tepat dan dioperasikan dengan parameter proses yang terkontrol.