ظهرت تقنية الترشيح بالسيراميك الرغوي في سبعينيات القرن الماضي، وسرعان ما انتشر استخدامها على نطاق واسع في الولايات المتحدة وكندا واليابان وفرنسا وأستراليا وسويسرا. وهي الطريقة الأكثر فعالية لإزالة الشوائب من معدن الألومنيوم المنصهر.
في السنوات الأخيرة، أُجريت أبحاث في الداخل والخارج حول بعض التقنيات الجديدة لتنقية الألومنيوم المنصهر، مثل المعالجة الديناميكية بالفراغ، والتنقية بالتخلص المستمر من الغازات بالموجات فوق الصوتية، والمرشحات الخزفية المصنوعة من الكوراندوم، والتي حققت نتائج جيدة جدًّا. ومع ذلك، فإن طرق المعالجة هذه معقدة نسبيًّا ومكلفة، ومن الصعب تعميمها على نطاق واسع في الإنتاج. أما بالنسبة لشبكة الترشيح المعدنية والترشيح باستخدام القماش الليفي، فيمكن إزالة الشوائب الكبيرة فقط من سبيكة الألومنيوم المنصهرة، ولكن لا يمكن إزالة الشوائب التي يقل حجمها عن مستوى الميكرون، كما أن شبكة الترشيح المعدنية ستلوث سبيكة الألومنيوم أيضًا. يمكن لاستخدام ألواح الترشيح الخزفية الرغوية تصفية الشوائب الدقيقة وتحسين الخصائص الميكانيكية وجودة مظهر المسبوكات بشكل ملحوظ.
تقنية الترشيح بالرغوة الخزفية
الـ صفيحة ترشيح من الرغوة الخزفية تتميز بشبكة متعددة الطبقات وثقوب متعددة الأبعاد، وتتصل هذه الثقوب ببعضها البعض. أثناء عملية الترشيح، يحمل الألومنيوم المنصهر الشوائب ويتدفق عبر القنوات والمسام المتعرجة، ويتم اعتراضه وامتصاصه وترسيبه مباشرةً وما إلى ذلك عند ملامسته للهيكل الرغوي للوحة المرشح. عندما يتدفق المعدن المنصهر عبر الفتحة، تكون قناة لوحة الترشيح منحنية، فيغير المعدن المنصهر المتدفق عبر القناة اتجاه تدفقه، وتصطدم الشوائب بسندان جدار الفتحة وتلتصق بقوة بجدار الفتحة.
استخدامات مرشح الرغوة الخزفي
يتم تركيب لوحة الترشيح المصنوعة من الرغوة الخزفية في صندوق مرشح CFF. يمكنه المرور عبر خطوط التبريد والتسخين دون أن يتشقق، ويتميز بقوة عالية وأداء جيد في الحفاظ على الحرارة ومزايا أخرى. وكلما كان صندوق الترشيح أقرب إلى لوحة الفصل، كان ذلك أفضل، لأن ذلك يقلل مسافة التدفق بعد ترشيح سائل الألومنيوم، ويقلل من منتجات الأكسدة أو يمنعها. يتدفق الألومنيوم المنصهر من فوهة الفرن، ويمر عبر صندوق الترشيح، ثم يتدفق عبر قناة التدفق إلى لوحة التوزيع. عند تشغيل جهاز الترشيح، يبلغ الانخفاض قبل وبعد ترشيح المادة المنصهرة حوالي 50 مم. ومع إطالة مدة الترشيح، تزداد الشوائب الموجودة على سطح لوحة الترشيح وجدار المسام، وينخفض معدل تدفق المرشح، ويزداد الفرق بين الجزء الأمامي والخلفي. في نهاية عملية الصب، يرتفع الفارق في المستوى إلى 60-120 نانومتر. يجب أن يستند اختيار لوحة الترشيح إلى تدفق الألومنيوم المنصهر، وثانياً، يجب مراعاة نظافة المادة المنصهرة، وأعلى محتوى من الشوائب، والإنتاجية الإجمالية للمادة المنصهرة.
يتم ضمان فعالية ترشيح المعدن المنصهر بواسطة مرشح الرغوة الخزفية بشكل أساسي من خلال حجمه ومساميته. فكلما زاد حجم مسام لوحة الترشيح، انخفضت فعالية إزالة الخبث. وبالنسبة لمسبوكات الألومنيوم التي تخضع لمتطلبات صارمة، ينبغي اختيار لوحة ترشيح ذات مسام صغيرة. على سبيل المثال، تُستخدم لوحة ترشيح تحتوي على 40 إلى 45 ثقبًا في البوصة.
عند تصميم جهاز الترشيح، من الضروري التأكد من غمر لوحة الترشيح في الألومنيوم المنصهر أثناء صب المعدن المنصهر وفقًا لمواصفات المنصة المختارة، وكذلك انخفاض فوهة الفرن ولوحة الفصل. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة أن عمليات التركيب والتفكيك تتميز بالأمان والسهولة، وأنه يمكن تصريف سائل الألومنيوم الموجود في صندوق الترشيح بالكامل بعد صب المعدن المنصهر.
أثبتت التجربة أن تقنية الترشيح باستخدام المرشحات الخزفية الرغوية تُعد حالياً الأداة الأكثر فعالية لإزالة الشوائب المؤكسدة من المصهورات الشهيرة. ولا يمكن للترشيح العام بالألياف إزالة سوى الشوائب الكبيرة، في حين أن الألواح المرشحة الخزفية الرغوية قادرة على ترشيح الشوائب الكبيرة والصغيرة في آن واحد.