فیلتراسیون مذاب آلومینیوم و کنترل Inclusion برای کاهش پارگی در کشش مفتول

در صنعت تولید مفتول آلومینیومی، به‌ویژه در کاربردهای الکتریکی، کابل، هادی‌های فشارقوی و مفتول‌های کششی، کیفیت متالورژیکی مذاب یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده کیفیت محصول نهایی است. یکی از اصلی‌ترین علل پارگی در مراحل کشش، وجود inclusionها (ناخالصی‌های غیر فلزی) و گازهای محلول در مذاب است.

فیلتراسیون مذاب، گاززدایی و طراحی صحیح مسیر انتقال مذاب، سه رکن اصلی در کنترل inclusion و کاهش پارگی در خطوط کشش مفتول آلومینیومی محسوب می‌شوند.

تعریف inclusion در آلومینیوم

Inclusionها ذرات غیر فلزی جامد یا گازی هستند که در ساختار فلز حضور دارند و معمولاً از نظر مکانیکی و متالورژیکی ناسازگار با زمینه آلومینیومی هستند. این ذرات باعث تمرکز تنش، ایجاد ترک و کاهش خواص مکانیکی در حین تغییر شکل می‌شوند.

انواع inclusionهای رایج در مذاب آلومینیوم

1. اکسیدهای آلومینیوم (Al₂O₃)

رایج‌ترین نوع inclusion در آلومینیوم
تشکیل در اثر تماس مذاب با هوا
ساختار ترد و زاویه‌دار
عامل اصلی پارگی در کشش

2. اسپینل‌ها (MgAl₂O₄)

در آلیاژهای حاوی منیزیم تشکیل می‌شوند
سخت و ساینده هستند
باعث سایش قالب‌های کشش و شکست مفتول می‌شوند

3. inclusionهای نسوز

ذرات جدا شده از آستر کوره، پاتیل یا مسیر مذاب
معمولاً دارای ساختار سیلیکاتی یا آلومینایی

4. inclusionهای ناشی از فلاکس و سرباره

بقایای فلاکس‌های تصفیه
ذرات سرباره وارد شده به مذاب

5. inclusionهای گازی

حباب‌های هیدروژن در ساختار فلز
ایجاد تخلخل و نقاط ضعف مکانیکی

مکانیسم ایجاد پارگی در کشش مفتول

در فرآیند کشش، مفتول تحت تنش‌های کششی بالا و تغییر شکل پلاستیک شدید قرار می‌گیرد. در این شرایط، inclusionها به‌عنوان نقاط تمرکز تنش عمل کرده و باعث شروع ترک می‌شوند.

تشکیل ترک در اطراف inclusion
رشد ترک در پاس‌های کشش
پارگی ناگهانی مفتول

منابع ورود inclusion به مذاب

اکسیداسیون در هنگام ذوب
ریختن مذاب از ارتفاع زیاد
تلاطم در مسیر انتقال مذاب
آلودگی نسوزها
ورود سرباره به مذاب
گاززدایی نامناسب