La technologie de filtration par céramique expansée a fait son apparition dans les années 1970 et s'est rapidement généralisée aux États-Unis, au Canada, au Japon, en France, en Australie et en Suisse. Il s'agit du moyen le plus efficace pour éliminer les inclusions présentes dans la masse d'aluminium fondu.
Ces dernières années, de nouvelles technologies de purification de l’aluminium fondu ont fait l’objet de recherches tant en France qu’à l’étranger, telles que le traitement dynamique sous vide, la purification par dégazage continu par ultrasons et les filtres en céramique de corindon, qui ont donné de très bons résultats. Cependant, ces procédés sont relativement complexes et coûteux, et il est difficile de les généraliser à l’échelle industrielle. Quant à la filtration à l'aide de tamis métalliques et de toiles en fibres, elle ne permet d'éliminer que les grosses inclusions présentes dans la masse fondue d'alliage d'aluminium, mais ne parvient pas à éliminer les inclusions inférieures au micron ; de plus, les tamis métalliques polluent également l'alliage d'aluminium. L’utilisation de plaques filtrantes en céramique alvéolée permet d’éliminer les inclusions fines et d’améliorer considérablement les propriétés mécaniques et l’aspect des pièces moulées.
Technologie de filtration à base de mousse céramique
Le plaque filtrante en mousse céramique Elle est dotée d'un réseau multicouche et de trous traversants multidimensionnels, qui communiquent entre eux. Lors du filtrage, l'aluminium fondu, chargé d'inclusions, s'écoule le long des canaux sinueux et des pores, et est directement intercepté, adsorbé, déposé, etc. lorsqu'il entre en contact avec la structure alvéolaire de la plaque filtrante. Lorsque la masse fondue s'écoule dans le trou, le canal de la plaque filtrante étant courbé, la masse fondue qui le traverse change de direction d'écoulement, et les inclusions entrent en collision avec la paroi du trou et adhèrent fermement à celle-ci.
Utilisations des filtres en mousse céramique
La plaque filtrante en mousse céramique est installée dans le Boîtier de filtre CFF. Il peut traverser les lignes de refroidissement et de chauffage sans se fissurer, et présente une résistance élevée, de bonnes performances de conservation de la chaleur ainsi que d’autres avantages. Plus le caisson filtrant est proche de la plaque de répartition, mieux c’est, car cela permet de raccourcir la distance parcourue par l’aluminium liquide après filtration et de réduire, voire d’éviter, la formation d’oxydation. L’aluminium fondu s’écoule par la bouche du four, traverse le caisson de filtration, puis s’écoule dans la goulotte d’écoulement avant d’atteindre la plaque de distribution. Lorsque le dispositif de filtration est mis en marche, la différence de niveau avant et après la filtration de la masse fondue est d’environ 50 mm. À mesure que la durée de filtration s’allonge, les inclusions à la surface de la plaque filtrante et sur la paroi des pores augmentent, le débit de filtration diminue et la différence de niveau entre l’avant et l’arrière s’accroît. À la fin de la coulée, la différence de niveau atteint 60 à 120 n. Le choix de la plaque filtrante doit se fonder en premier lieu sur le débit de l’aluminium fondu, puis tenir compte de la propreté de la masse fondue, de la teneur maximale en inclusions et du débit total de la masse fondue.
L'efficacité de la filtration du métal en fusion par un filtre en mousse céramique est principalement garantie par sa taille et sa porosité. Plus les pores de la plaque filtrante sont grands, moins l'élimination des scories est efficace. Pour les pièces moulées en aluminium soumises à des exigences strictes, il convient de choisir une plaque filtrante à pores fins. On utilise par exemple une plaque filtrante comportant 40 à 45 trous par pouce.
Lors de la conception du dispositif de filtration, il est nécessaire de s'assurer que la plaque filtrante soit immergée dans l'aluminium en fusion pendant la coulée, conformément aux spécifications de la palette choisie, ainsi qu'à la hauteur de chute de la bouche du four et de la plaque de répartition. De plus, il faut veiller à ce que le montage et le démontage s'effectuent en toute sécurité et facilement, et à ce que l'aluminium liquide présent dans le caisson de filtration puisse être entièrement évacué une fois la coulée terminée.
L'expérience a démontré que la technologie de filtration par filtres en mousse céramique est actuellement le moyen le plus efficace pour éliminer les inclusions oxydées présentes dans les fontes de qualité supérieure. La filtration par fibres classique ne permet d'éliminer que les grosses inclusions, tandis que les plaques filtrantes en mousse céramique permettent de retenir simultanément les grosses et les petites inclusions.