Aluminio filtros de fundición de cerámica se ven afectados por los campos magnéticos
1. Introducción
Las piezas de fundición de aluminio de primera calidad requieren un alto nivel de pureza del metal y son fundamentales para los componentes estructurales críticos. Por lo tanto, el desarrollo de métodos de filtración más eficientes para el aluminio líquido es esencial para producir aluminio muy puro, es decir, que permita eliminar partículas de hasta 10 um. En consecuencia, la eficiencia en la eliminación de partículas de filtro cerámico porosose ha convertido en un tema de interés.
La generación de un campo magnético mediante una bobina de inducción en combinación con aluminio filtros de fundición de cerámica provoca que el fluido se filtre a través del medio filtrante, modificando la separación por pulgada. La aplicación de un campo magnético alterno generado por un solenoide presenta varias ventajas, a saber: (1) se evita la contaminación por contacto físico con el dispositivo de agitación; (ii) no se produce subenfriamiento durante la filtración; (iii) un mejor cebado del elemento filtrante con una altura manométrica metálica menor, y (iv) en consecuencia, mayores velocidades de colada para grados de filtro con un elevado número de poros por pulgada (PPI).
En el presente estudio se analizará la influencia del campo magnético sobre la capacidad de imprimación y humectación que presenta la aleación de aluminio A356 sobre la superficie cerámica de los filtros de fundición de aluminio y cerámica, así como el posible impacto que pueda tener en los mecanismos de filtración en el interior de los filtros cerámicos, mediante el análisis de la distribución de las partículas de SiC de 1323 um en modelos COMSOL bidimensionales axialmente simétricos(versión 4.2) y se realizarán modelos analíticos para estimar las fuerzas térmicas y de Lorentz producidas, así como para estudiar el patrón de flujo inducido por la masa fundida en el interior de los elementos filtrantes
2. Materiales y métodos experimentales
En la presente configuración experimental, el campo magnético variable en el tiempo induce corrientes en el metal fundido que se encuentra en el interior del aparato. El producto vectorial de la corriente inducida y el campo magnético genera, a su vez, una presión magnética, y el gradiente de la densidad de flujo a lo largo del eje de la bobina crea un gradiente de presión. El gradiente de presión da lugar a un rotacional que, a su vez, induce un flujo volumétrico en el metal. El rotacional de la fuerza de Lorentz depende en gran medida de la conductividad del metal y de la conductividad efectiva del metal dentro del aluminio. filtros de fundición de cerámica, que se ve reducida debido a la tortuosidad y la porosidad del filtro. La velocidad inducida del metal líquido dentro de los filtros de cerámica de aluminio para fundición puede determinarse utilizando la permeabilidad del fluido del medio filtrante. Debido a la elevada velocidad inducida dentro del filtro, es necesario resolver tanto los términos de permeabilidad darciana como los no darciana para obtener el campo de flujo resultante utilizando un modelo de elementos finitos (FEM). Los miembros del presente grupo de investigación ya han publicado anteriormente una revisión de la teoría pertinente², el desarrollo experimental y la validación del “modelo de calentamiento por inducción/campo magnético de COMSOL”. Los detalles de los cálculos del modelo quedan fuera del alcance del presente artículo y pueden consultarse en otras publicaciones.