Тұйық циклді құю: Автомобильдердегі алюминийді қайта өңдеудің болашағы

ҚЫСҚАША

Автомобильдерді матрицалық литей арқылы жасауда алюминийді қайта өңдеу — бұл энергияны пайдалануды және көміртегі шығарындыларын қатты төмендететін маңызды тұрақтылық шарасы. Негізгі мақсат — жаңа алюминий өндіруге қарағанда энергияны пайдалануды 90%-дан астам төмендететін, 100% қайталанатын материалдарды қолданатын тұйық циклды жүйелерді құру. Қоспаларды алу және құймалар химиясы саласындағы инновациялар дәстүрлі қиыншылықтарды жеңіп, қалдық материалдардан толығымен жоғары өнімді автомобиль бөлшектерін жасауға мүмкіндік береді.

Тұрақтылықтың маңызы: Неліктен қайталанатын алюминий заманауи автомобиль жасауда маңызды

Таза автомобильдік болашаққа ұмтылуда, сирек материалдар қайталап өңделген алюминийдің экологиялық және өнімділік артықшылықтарын ұсына алады. Автомобиль өнеркәсібі шығарындыларды төмендету үшін үлкен қысымға ұшырайды, бұл мәселе отынның пайдалы әсер коэффициентін арттыру және жабдықтау тізбегін көміртегіден тазарту арқылы шешіледі. Алюминийдің құйма бөлшектері екі бағытта да маңызды рөл атқарады. Ауыр болат бөлшектерін жеңіл алюминий бөлшектерімен ауыстыру арқылы автомобильдің жалпы салмағы төмендейді, бұл дәстүрлі автомобильдерде отынның шығынын тиімді пайдалануға, ал электрлік көліктерде (EV) жүріс қашықтығын ұзартуға әкеледі.

Дегенмен, алюминийдің ең маңызды экологиялық пайдасы оның шеңберлік табиғатында жатыр. Боксит рудасы сияқты шикізаттан біріншілік алюминий өндіру — қазба және электролиз сияқты өте көп энергия қажет ететін процесс. Керісінше, алюминийді қайта өңдеу — яғни екіншілік алюминий алу — шамамен 90-95% аз энергия қолданады. Бұл энергияны үнемдеу әрбір өндірілген бөлшек үшін тікелей көміртегі ізін азайтады. Дереккөздердегі салалық мәліметтерге сәйкес Dynacast осы тиімділік бүгінгі күнге дейін өндірілген барлық алюминийдің 75% пайызы қолданыста болуының негізгі себебі.

Қайта өңдеуге берілгендік — шеңберлік экономиканың негізгі тірегі. Сипатталған құю зауыттары сияқты Autocast Inc. , сапа стандарттарына сай келмейтін бөлшектерден бастап, ішкі қалдықтардың 100% дейінін қайта өңдейді. Автокөлік шығаратын компаниялар бастапқы материалдарға деген тәуелділігін және оларды өндірудің экологиялық зақымын азайту үшін екінші реттік алюминийді пайдалануды басымдық ретінде қарастырады, сонымен қатар тізбектің тұрақтылығы мен шығындарды төмендетуіне қол жеткізеді. Бұл стратегиялық өзгеріс қатаң глобалды шығарындыларға қойылатын талаптар мен тұтынушылардың тұрақты өнімдерге деген сұранысын қанағаттандыру үшін маңызды.

Қайта өңдеу процесі: Қалдықтардан жоғары өнімді шаблондау бөлшектеріне дейін

Алюминий қалдықтарын жоғары өнімді автомобиль бөлшегіне айналдыру – бұл тек қарапайым балқыту мен қайта құюдан әлдеқайда күрделі процесс. Соңғы өнім инженерлік нормаларға толық сай келуі үшін әрбір кезеңде мұқият бақылау қажет. Нақты қадамдар әртүрлі болуы мүмкін, бірақ процесс жалпы алғанда жинаудан тазартуға дейінгі анық жолмен жүреді.

Алюминийді қайта өңдеу циклының типтік кезеңдері мыналарды қамтиды:

1. Қалдықтарды жинау және сұрыптау: Бұл процесс әртүрлі көздерден, соның ішінде өндірістен түскен қалдықтардан (өндірістік қалдық) және қызметін аяқтаған көлік құралдарының бөлшектерінен (тұтынушылық қалдық) алюминий қалдықтарын жинаудан басталады. Сұрыптау – бұл маңызды бірінші қадам. Алюминий магниттік емес болғандықтан, темір қоспаларын (мысалы, болат) алу үшін үлкен магниттер қолданылады. Күрделі сұрыптау мәселелерін шешу үшін жаңа технологиялар да пайда болуда. Мысалы, Constellium лазерлік ыдырау спектроскопиясы (LIBS) автомобиль денелерінде қолданылатын 5xxx және 6xxx сериялары сияқты әртүрлі алюминий қорытпаларын тез ажыратуға мүмкіндік береді, осылайша құнды деформацияланатын қорытпалардың төменгі сортқа айналуын болдырмақ.
2. Үгіту және тазалау: Сұрыпталғаннан кейін қалдықтар кішірек, біркелкі бөлшектерге үгітіледі. Бұл балқытуды тиімдірек жасау үшін беткі ауданды арттырады және қосымша тазалауға мүмкіндік береді. Бөлшектер бояу, жағу майы және басқа да метал емес ластануларды алып тастау үшін тазартылады.
3. Балқыту және қорытпа алуды: Таза, ұсақталған алюминий үлкен пештерге тиеуленіп, балқытылады. Бұл кезеңде балқыған металдың құрамы мұқият талданады. ADC12 сияқты нақты дәл үлдір құйманың қажетті қасиеттерін қамтамасыз ету үшін химиялық құрамды реттеу мақсатында қоспа элементтері қосылуы мүмкін.
4. Тазарту және шлакты алу: Дәл құю үшін алюминийді қайта өңдеудегі негізгі қиыншылық — әсіресе темір сияқты қоспалармен жұмыс істеу. Темірдің ластануы құйманы сынғыш және істен шығуға бейім етеді. Дәстүрлі түрде бұл мәселе жоғары тазалықтағы біріншілік алюминиймен балқытылған қалдықтарды сұйылту арқылы шешілді. Алайда, заманауи үдерістер көбінесе алдыңғы қатарлы сүзгілеу мен химиялық өңдеу арқылы осындай қоспаларды тікелей алып тастауға немесе бейтараптауға бағытталған, бұл шынайы тұйық циклды қайта өңдеудің негізі болып табылады.

Бұл процесті, әсіресе темірді бақылауды, сәтті басқару - қарапайым қайта өңдеуді автомобиль өнеркәсібі жетілдіруге ұмтылып жатқан жоғары құнды, жабық цикл жүйелерінен ажырататын негізгі техникалық кедергі. Бұл қиындықты жеңу тұрақты және қауіпсіз құрылымдық компоненттерді өндіру үшін өте маңызды.

Технологиялық жаңалықтар: Шын мәнінде жабық циклдегі қайта өңдеуге қол жеткізу

100% қайта өңделген алюминийді автомобиль өнеркәсібінде талапты қосымшаларда пайдалану деген ұмтылыс маңызды технологиялық жаңашылдыққа түрткі болды. Өнеркәсіп дәстүрлі сұйыту әдістерінен шығып, кірлерді басқару және өнімділікті қамтамасыз ету үшін күрделі әдістерді дамытады. Екі жетекші тәсіл - физикалық тазарту және химиялық бейтараптандыру - алюминийдің шынымен айналымдық экономикасына жол ашады.

Ең басты жетістіктердің бірі Honda компаниясынан келеді, ол "Толық жабық циклдік қайта өңдеу" технологиясын әзірледі. Олардың хабарларында нақтыланғандай, бұл жүйе жоғары тазалықтағы таза алюминийді қосудың қажеті жоқ, алюминий сынықтарын (әсіресе ADC12 қорытпасын) өңдеуге арналған. Бұл - Honda технологиясы бұл балқыту фазасында ластануды нақты алып тастау және композицияны бақылауға байланысты. Осы әдіс 17 сынақ кезеңінен кейін электрлік көліктердің ірі құрылымдық бөлшектерін, оның ішінде гигакаст арқылы жасалған материалдардың тұтастығы ең маңызды болып табылатын бөлшектерді өндіруге жеткілікті тиімді екендігін дәлелдеді.

Сонымен қатар, ғылыми-зерттеу ұйымдары металлургиялық шешімдерді іздейді. Бұл туралы REMADE институты темір қоспаларының зиянды әсерін жоюға бағытталған жобалармен айналысады. Темірді физикалық түрде алуға тырысу орнына, олардың зерттеулері балқытылған алюминийге мырыш (Mn), хром (Cr) және церий (Ce) сияқты басқа элементтерді қосуды зерттейді. Бұл элементтер темір құрамындағы интерметаллидтердің кристалдық құрылымын өзгертеді, беріктікті төмендететін сүйір, ине тәрізді пластиналарды компакттырақ, зияны аз пішіндерге айналдырады. Бұл химиялық тәсіл екінші реттік жоғары темірлі алюминийді құрылымдық қолданыс үшін қолайлы етуге бағытталған.

Материалдар ғылымындағы бұл жетістіктер арнайы, жоғары өнімді компоненттерге бағытталған кеңінен тараған салаға жатады. Мысалы, автомобильдің металды формаландыру саласындағы сияқты салаларда Shaoyi (Ningbo) Metal Technology дәлме-дәл автомобильді шабу құрастыру бөлшектеріне маманданған, сынақтан өткізуден массалық өндіріске дейінгі сапасы бақыланатын, берік өндірістік процестерге секторлық бағыттың мысалы болып табылады.

Қайта өңделген алюминий қорытпаларының практикалық артықшылықтары: Өнімділік және құны

Қоршаған ортаға тигізетін әсердің пайдалы болуынан тыс, матрицалық құюда қайта өңделген алюминийге көшу күшті практикалық және экономикалық артықшылықтармен анықталады. Жиі кездесетін миф – қайта өңделген материалдар бастапқы аналогтарына қарағанда сапасы төмен деген тұжырым. Алайда, алюминий үшін бұл толығымен дұрыс емес. Металдың атомдық құрылымы қайта өңдеу процесі кезінде нашарламайды, яғни ол мықтылық, беріктік және коррозияға төзімділік сияқты негізгі физикалық және механикалық қасиеттерін сақтайды. Балқыту кезінде құрамын дәл бақылау арқылы екінші реттік алюминий қорытпалары бастапқы қорытпалардың техникалық талаптарын сәйкестендіруге немесе тіпті озып кетуге лайықталып жасалуы мүмкін.

Ең маңызды практикалық артықшылық — бұл құны. Экономикалық есептеу тікелей энергия тұтынумен байланысты. Екінші реттік алюминийді өндіру бірінші реттік алюминийді шығаруға қарағанда энергияны 95% дейін аз пайдаланады, сондықтан оны өндіру құны существалы төмен болады. Бұл құндық тиімділік өндірушілерге жоғары сапалы бөлшектерді арзан өндіруге мүмкіндік береді және бағаға сезімтал автомобиль нарығында бұл конкуренттік артықшылықтың маңызы ерекше. Бұл қаржылық стимул көптеген циклдық қайта өңдеу инфрақұрылымын кеңейту мен тұйық циклды жүйелерді енгізу үшін негізгі қозғаушы күш болып табылады.

Екі материал көзін бағалай отырып, көбінесе қолданылатын жағдайларда таңдау айқын болады. Аэрокосмостық сияқты кейбір ерекше салалар қатаң нормативтерге байланысты әлі де бірінші реттік алюминийге тәуелді болса да, автомобильдердің көпшілігі үшін құйманың екінші реттік алюминийі — өнімділік, құн және тұрақтылық тұрғысынан оптималды тепе-теңдікті ұсынатын жетекші нұсқа болып табылады.

Бірінші реттік және екінші реттік алюминий: Салыстыру

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Дөмей тасты алюминий қайта өңдеуге бола ма?

Иә, құйма алюминийді қайта өңдеуге болады. Шынында да, алюминийден құйма жасалған бұйымдардың көпшілігі екінші (қайта өңделген) алюминий қорытпаларынан жасалады. Көлік құралы өмірінің соңына жеткеннен кейін оның алюминий бөлшектері жиналады, қайтадан балқытылып, тазартылып, жаңа екінші қорытпалар алынады, содан кейін олар жабық цикл процесінде жаңа құйма бөлшектерді шығару үшін қолданылады.

2. Көлік құралының өмірінің соңында автомобильдегі алюминийді қайта өңдеу — «зияннан қақпадайынша» талдау деген не?

"Мазардан қақпаға дейін" талдау - қайта өңдеу жүйесінің тиімділігін өлшеу үшін қолданылатын толық бағалау болып табылады. Автомобильдік алюминий контекстінде бұл материалды кәріден (автокөліктің "мазары") жинау, сұрыптау және қайта өңдеу тізбегінің әрбір сатысы арқылы пайдаланылатын шикізатқа (қайталанатын иіндікке немесе "қақпаға") дейінгі уақытты бақылайды. Бұл талдау түрі материалдардың жоғалуы мен процестің тиімсіздігін анықтауға көмектеседі және автомобильдік алюминий үшін өте жоғары, жиі 90% асатын жалпы қайта өңдеу коэффициентінің нақты суретін береді.