عوامل مؤثر بر کیفیت و خلوص شمش آلومینیوم
خلوص شمش آلومینیوم مهم‌ترین فاکتور در تعیین عملکرد آن در ساخت رساناهای ویژه و بهبود ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی این فلز ارزشمند است. این ویژگی مهم باعث میشود تا محصول نهایی آلومینیوم دارای استحکام، کیفیت و رسانایی موردانتظار باشد. عوامل متعددی بر کیفیت شمش آلومینیوم تأثیر میگذارند که از آن جمله می‌توان نوع مواد اولیه و روش ذوب و کنترل ناخالصیها را نام برد.
علاوه بر این، عملیات حرارتی و خنکسازی در طول فرایند نیز از دیگر عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم هستند. روشهای متعددی برای سنجش کیفیت این محصول آلومینیومی مهم وجود دارد که معیارهای دقیقی در کنترل فرایند تولید هستند. آنالیز طیفسنجی، بررسی ریزساختار و آزمون چگالی از روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم هستند که در این مقاله از شرکت صنعتی طلوع نورد پارس به آن پرداخته میشود. علاوه بر این، در این مطلب خلوص شمش آلومینیوم نیز بررسی میشود.
منظور از خلوص شمش آلومینیوم چیست؟
یکی از ویژگی‌های آلومینیوم و شمش آلومینیوم خلوص آن است. منظور از خلوص شمش آلومینیوم درصد آلومینیوم خالص موجود در ترکیب شیمیایی آن است. به‌عبارت دیگر در یک شمش آلومینیوم با درصد خلوص بالا میزان عناصری مانند آهن، منگنز، مس، سیلسیوم و… کمتر است. هرچقدر آلومینیوم خلوص آلومینیوم بیشتر باشد مقاومت آن در برابر زنگزدگی بیشتر و رسانایی افزایش مییابد.
در آلومینیوم‌های آلیاژی به دلیل استفاده از آلیاژهایی مانند منیزیم، روی، مس و… استحکام فلز بیشتر بوده؛ ولی رسانایی کاهش مییابد. به‌عنوان‌مثال درجه خلوص 7/99 درصد به این معنی است که از 1000 گرم آلومینیوم، 997 گرم آن آلومینیوم خالص بوده و 3 گرم باقی‌مانده عناصر و ناخالصی‌های دیگر هستند. وجود ناخالصی حتی در مقادیر ناچیز بر رسانایی الکتریکی و حرارتی آلومینیوم تأثیر گذاشته و موجب کاهش کارآمدی آن‌ها برای کاربردهای حساسی میشود که رسانایی اهمیت زیادی دارد. هم‌اکنون تولید شمش آلومینیوم در ایران توسط شرکت‌های معتبر با بهترین کیفیت انجام میشود.
عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم و خلوص آن
کیفیت شمش آلومینیوم تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد که خلوص شمش آلومینیوم یکی از مهم‌ترین فاکتورها است. همان‌طور که گفته شد هرچقدر میزان خلوص آلومینیوم بیشتر باشد خواص مکانیکی و رسانایی آن افزایش مییابد. همچنین کیفیت مواد اولیه آلومینیوم یعنی آلومینا و بوکسیت آلومینیوم، کنترل سرعت و شرایط ریختهگری، دمای ذوب و فرایندهای حرارتی بعد از خنکسازی هم بر کیفیت شمش‌ها تأثیر میگذارند. درادامه عوامل اثرگذار بر کیفیت شمش آلومینیوم را دقیق‌تر بررسی می‌کنیم.
1. مواد اولیه
کیفیت مواد اولیه مورداستفاده در فرایند ذوب از عوامل مهم و ابتدایی در تعیین خلوص شمش آلومینیوم است. وجود ناخالصی در ماده اولیه آلومینیوم به نام بوکسیت یا آلومینا موجب کاهش کیفیت محصول نهایی میشود. برای حذف این ناخالصیها باید عملیات تصفیه و پالایش بوکسیت انجام شود تا بتوان به آلومینیوم با بالاترین درجه خلوص دست یافت.
به همین دلیل انتخاب و خرید مواد اولیه مرغوب و باکیفیت و استفاده از تجهیزات پیشرفته برای تصفیه و پالایش اهمیت زیادی دارد. در پایان مرحله تولید، در بخش تعیین کیفیت، با استفاده از روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم، میزان خلوص و کیفیت محصول نهایی مشخص میشود.
2. فرایند ذوب
دومین عامل اثرگذار بر خلوص شمش آلومینیوم کنترل دقیق فرایند ذوب است. در این مرحله باید دما، زمان ذوب و و ترکیب شیمیایی تحت نظارت و کنترل دقیق باشد؛ زیرا به‌عنوان‌مثال افزایش دمای ذوب بیشتر از میزان استاندارد می‌تواند موجب افزایش اکسیداسیون و درنهایت کاهش خلوص شمش‌های آلومینیوم شود. از طرف دیگر دمای کمتر از سطح استاندارد نیز موجب ذوب ناقص و توزیع نامتقارن عناصر انواع آلیاژ آلومینیوم شود.
باتوجه‌به اهمیت دستیابی به محصولی با بهترین کیفیت باید در فرایند ذوب از تجهیزات پیشرفه مانند کوره‌های گازی یا القایی پیشرفته استفاده کرد. همچنین برای اکسیژن‌زدایی و حذف ناخالصیها نیز از فلاسک‌ها استفاده میشود. توجه به عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم در تمام مراحل تولید محصولی با بهترین ویژگی‌ها و کارایی ارائه خواهد داد.
3. خلوص شمش آلومینیوم: عملیات حرارتی
در فرایند تولید شمش آلومینیوم، حرارت اعمال‌شده باید کاملاً تحت کنترل باشد و از طریق تنظیم دقیق دمای ذوب در آلومینیوم و زمان حرارتدهی تنش داخلی فلز را کاهش داد. این فرایند موجب بهبود ساختار کریستالی شمش‌های آلومینیوم میشود. با استفاده از عملیات همگن‌سازی در این مرحله، خلوص شمش آلومینیوم افزایش یافته و نقش مؤثری بر افزایش رسانایی و یکنواخت‌شدن ترکیب شیمیایی شمش‌ها دارد.
با استفاده از عملیات حرارتی تحت‌کنترل حباب‌های باقی‌مانده گازها حذف شده و چگالی فلز افزایش مییابد. عملیات حرارتی نیز از عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم است که تنها از طریق کنترل دقیق عملیات حاصل میشود.
4. قالب ریزی و خنک سازی
یکی دیگر از مهم‌ترین فاکتورهای اثرگذار بر افزایش خلوص شمش آلومینیوم عملیات ریختهگری و خنکسازی است که نقش تعیین‌کننده‌ای در ساختار کریستالی و ویژگی‌های مکانیکی محصول دارد. وقتی فرایند خنکسازی کمتر از اندازه استاندارد باشد دانه‌ها درشت تر شده و موجب کاهش خلوص شمش‌ها میشود. در طرف دیگر بالا بودن سرعت خنکسازی بیش از حد مجاز احتمال بروز تنشهای حرارتی و ایجاد ترک‌ها را افزایش می‌دهد.
علاوه بر عملیات خنکسازی، دمای قالب نیز باید دقیقاً تنظیم شده و از روانکارهای استاندارد استفاده شود. با رعایت این نکات مهم حرارت به‌صورت یکنواخت توزیع شده و ساختاری یکپارچه و همگن در شمش ایجاد میشود.
خلوص شمش آلومینیوم: بازرسی شمش های آلومینیوم
شمش‌های آلیاژ آلومینیوم بر اساس اصول RPT بازرسی شده که برای کاهش تغییرپذیری و بهبود تشخیص عیوب احتمالی راهکارهایی پیشنهاد میشود. مراحل RPT عبارت‌اند از:
- استخراج نمونه: برای تشخیص میزان خلوص شمش آلومینیوم بخشی از مرکز شمش به‌عنوان نمونه بریده میشود؛ یعنی از محلی که عیوبی مانند دولایه‌ها در آن بخش متمرکز هستند. این بخش به‌عنوان نماینده کیفیت کلی شمش درنظر گرفته میشود.
- آماده‌سازی نمونه: برای قرارگیری دقیق نمونه در قالب RPT، باید نمونه ماشین‌کاری شود. این فرایند باید با دقت انجام شده و هیچ‌گونه عیبی در آن ایجاد نشود.
- ذوب در قالب RPT: نمونه آماده‌شده، در قالب RPT و تحت شرایط کنترل‌شده ذوب میشود. این روند خطر آلودگی را به کمترین میزان رسانده و نشانه آن است که نمونه کاملاً ذوب شده است.
- انجماد تحت خلاء: یکی دیگر از روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم در فرایند P
- RPT انجماد آن در محیط خلاء با فشار 1/. اتمسفر است. در این مرحله هرگونه ایراد احتمالی موجود در شمش مشخص میشود تا بتوان از طریق عملیات دیگر، خلوص شمش آلومینیوم را افزایش داد.
- آماده‌سازی سطح: بعد از انجماد، نمونه سنگ‌زنی شده و صیقل داده میشود. این مرحله برای آماده‌سازی فرایند تجزیه و تحلیل است. این مرحله برای تشخیص دقیق نقص بسیار مهم است.
- اسکن و تحلیل تصویر: در ادامه بازرسی شمش آلومینیوم، با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری با وضوح بالا، سطح نمونه آماده‌شده اسکن میشود. با استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته تحلیل تصویر اندازه، تعداد و توزیع ایرادهای احتمالی مشخص میشود.
- بررسی کیفیت: آخرین مرحله، مرحله ارزیابی کیفیت و خلوص شمش آلومینیوم بر اساس اطلاعات جمع‌آوری شده در مراحل قبلی است. معیارهای مهم در این بخش شامل شاخص دولایه، چگالی منافذ و کسر حجمی منافذ برای رسیدن به یک ارزیابی جامع از کیفیت شمش آلومینیوم است.
روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم
علاوه بر بازرسی شمش آلومینیوم با استفاده از روش RPT، روشهای دیگری برای تعیین خلوص شمش آلومینیوم وجود دارد. برخی از مهم‌ترین روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم عبارت‌اند از:
- تست چگالی
- بررسی هدایت الکتریکی
- آزمون سختیسنجی
- آزمون اولتراسونیک برای مشخص کردن ترکهای داخلی
- استفاده از میکروسکوپ نوری برای بررسی ریزساختارها
- آزمون طیفسنجی نوری (OES) برای آنالیز ترکیبات شیمیایی آلومینیوم
با رعایت تمام عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم، می‌توان محصولی با درصد خلوص بالا و ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی مورد نظر داشت. صنایع تولید شمش آلومینیوم با استفاده از روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم می‌توانند هرنوع آسیب، نقص و آلودگی را در مراحل اولیه شناسایی کرده و آن‌ها را اصلاح کنند. درنتیجه خلوص شمش آلومینیوم به بیشترین سطح می‌رسد.
شرکت طلوع نورد پارس پیشرو در صنعت آلومینیوم
صنعت آلومینیوم از صنایع مهم در هر کشور است که نقش مهمی در تأمین آلومینیوم موردنیاز صنایع مختلف دارد. شرکت طلوع نورد پارس یکی از معتبرترین و مهم‌ترین شرکت‌های صنعتی تولید ورق و گرده آلومینیوم است که در طول بیش از 4 دهه فعالیت مستمر و درخشان نقش مهمی در تأمین نیازهای مصرف‌کنندگان دارد. شمش آلومینیوم خالص و محصولاتی با بهترین کیفیت جهانی و قیمت مناسب، طلوع نورد پارس را به مرجعی مطمئن برای صاحبان صنایع مصرف‌کننده آلومینیوم تبدیل کرده است.
جمع‌بندی
خلوص شمش آلومینیوم یکی از فاکتورهای مهم در تعیین کیفیت آلومینیوم است و هرچقدر خلوص آن بیشتر باشد رسانایی آلومینیوم هم افزایش مییابد. برای رسیدن به محصولی با بالاترین میزان کیفیت و خلوص باید فاکتورهای مهمی مانند کیفیت مواد اولیه، کنترل عملیات ذوب، کنترل مراحل خنکسازی و قالب‌ریزی و… به‌صورت دقیق انجام شود. علاوه بر این کنترل حرارت اعمال‌شده و تنظیم دقیق دما و زمان حرارتدهی از دیگر عوامل مؤثر بر کیفیت شمش آلومینیوم است.
در مراحل تعیین کیفیت محصول از روشهای مختلفی استفاده میشود. تست چگالی، بررسی هدایت الکتریکی، آزمون سختیسنجی و آزمون طیفسنجی نوری (OES) برای آنالیز عناصر شیمیایی برخی از روشهای آزمون کیفیت شمش آلومینیوم هستند. شرکت طلوع نورد پارس از برندهای معتبر و باسابقه در تولید گرده و ورق آلومینیوم است و در تولید محصولات خود از جدیدترین تکنولوژی و تجهیزات پیشرفته استفاده می‌کند. برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید محصول یا ارتباط با کارشناسان مجموعه می‌توانید از بخش تماس با ما اقدام کنید.
- دسته بندی: مقالات علمی
- تگ ها:
- تاریخ انتشار: ۱۴۰۴/۰۸/۰۷
