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Filtro cerámico de espuma para fundiciones

Filtro cerámico de espuma para fundiciones

El filtro cerámico de espuma de célula abierta utilizado en las fundiciones de aluminio se desarrolló a principios de la década de 1970, y la tecnología se aplicó comercialmente por primera vez en 1974 para producir lingotes laminados destinados a la fabricación de chapas. Los filtros cerámicos de espuma son filtros integrales y desechables que se utilizan para una sola colada. El tamaño de los poros del filtro oscila entre 4 y 28 poros por centímetro (de 10 a 70 poros por pulgada lineal), y el tamaño correspondiente de los poros es de aproximadamente 0,036 a 0,26 cm. Los filtros de espuma cerámica suelen fabricarse en formatos cuadrados, con dimensiones que van desde los 22,86 cm × 22,86 cm × 5,08 cm (9 pulgadas × 9 pulgadas × 2 pulgadas) hasta los 66,04 cm × 66,04 cm × 5,08 cm (26 pulgadas × 26 pulgadas × 2 pulgadas). Los bordes están biselados y se utilizan para encajar en un recipiente filtrante refractario.

Se fija una junta de papel fibroso en el borde biselado para ejercer una carga de compresión lateral que sujete el filtro en el recipiente del filtro y evite que el metal que rodea el borde del filtro se desplace. El material de soporte fibroso suele tener un grosor de entre 0,317 cm y 0,476 cm (de 1/8 a 3/16 de pulgada) y, por lo general, está compuesto por fibras de silicato.

En la década de 1980, la tecnología de los filtros cerámicos de espuma para fundiciones fue aceptada de forma rápida y generalizada por el mercado y se utilizó para una amplia gama de productos de aluminio de alta calidad, entre los que se incluyen materiales de embalaje rígidos, láminas de impresión litográfica y productos aeroespaciales, como placas, piezas forjadas y extrusiones.

Para cualquiera que esté familiarizado con los materiales refractarios utilizados para contener el aluminio fundido y sus aleaciones, el uso de partículas de alúmina en filtros de espuma cerámica Parece una elección obvia. La alúmina es relativamente inerte químicamente en el aluminio fundido, y es un componente habitual de las aleaciones, incluidas las que contienen magnesio. También se utiliza ampliamente como material particulado en los materiales refractarios empleados en los hornos para fundir y mantener las aleaciones de aluminio fundidas.

Sin embargo, la alúmina presenta un elevado coeficiente de expansión térmica lineal (8,0×10⁻⁶/°C), y las piezas monolíticas de alúmina, como los filtros de espuma cerámica, tienen una escasa resistencia al choque térmico debido a la elevada tensión térmica generada por la combinación del gradiente térmico —provocado por un calentamiento desigual— y el elevado coeficiente de expansión térmica. Durante el precalentamiento y el contacto inicial con el metal fundido, el material del filtro de espuma cerámica puede sufrir grietas o desprendimientos por choque térmico, lo que provoca que el material del filtro se libere en el lingote o la palanquilla, donde se convierte en una inclusión. Además, cuando el filtro de alúmina espumada queda confinado en la copa filtrante durante el precalentamiento y su uso, la elevada tasa de expansión térmica del filtro generará una gran tensión de compresión lateral, lo que provocará la rotura por compresión del filtro.