Aluminium filtres en céramique pour fonderie sont influencés par les champs magnétiques
1 Introduction
Les pièces moulées en aluminium de qualité supérieure exigent un haut niveau de pureté du métal et sont indispensables pour les composants structurels critiques. Le développement de méthodes de filtration plus efficaces pour l’aluminium liquide est donc essentiel à la production d’aluminium très pur, c’est-à-dire permettant d’éliminer les particules d’une taille allant jusqu’à 10 µm. Par conséquent, l’efficacité d’élimination des particules de filtre en céramique poreuses est devenu un sujet d'intérêt.
La génération d'un champ magnétique par une bobine d'induction associée à de l'aluminium filtres en céramique pour fonderie provoque la fusion du produit à travers le média filtrant, modifiant ainsi l'espacement en pouces. L'application d'un champ magnétique alternatif produit par un solénoïde présente clairement plusieurs avantages, à savoir : ( 1 ) l'absence de contamination par contact physique avec le dispositif d'agitation, ( ii ) l'absence de sous-refroidissement pendant la filtration, (iii) un meilleur amorçage de l’élément filtrant avec une hauteur de colonne métallique plus faible, et (iv) par conséquent, des débits de coulée plus élevés pour les grades de filtres à haute densité de pores par pouce (PPI).
Dans la présente étude, nous examinerons l'influence du champ magnétique sur la capacité d'amorçage et de mouillage de l'alliage d'aluminium A356 sur la surface céramique des filtres de fonderie en aluminium-céramique, ainsi que l’impact éventuel de ce champ sur les mécanismes de filtration à l’intérieur des filtres en céramique, en analysant la distribution des particules de SiC de 1 323 µm à l’aide de modèles COMSOL(version 4.2) et une modélisation analytique seront réalisés pour estimer les forces thermiques et de Lorentz produites, ainsi que pour étudier le régime d'écoulement induit par la masse fondue à l'intérieur des éléments filtrants
2 Matériaux et méthodes expérimentales
Dans le dispositif expérimental considéré, le champ magnétique variable dans le temps induit des courants dans le métal en fusion contenu dans l'appareil. Le produit vectoriel du courant induit et du champ magnétique génère à son tour une pression magnétique, et le gradient de densité de flux le long de l'axe de la bobine crée un gradient de pression. Ce gradient de pression entraîne un rot qui induit alors un écoulement volumique dans le métal. Le rot de la force de Lorentz dépend fortement de la conductivité du métal et de la conductivité effective du métal au sein de l'aluminium. filtres en céramique pour fonderie, qui est réduite en raison de la tortuosité et de la porosité du filtre. La vitesse induite du métal liquide à l’intérieur des filtres de fonderie en céramique d’aluminium peut être déterminée à l’aide de la perméabilité fluidique du milieu filtrant. En raison de la vitesse induite élevée à l’intérieur du filtre, il est nécessaire de résoudre à la fois les termes de perméabilité darcienne et non darcienne pour obtenir le champ d’écoulement résultant à l’aide d’un modèle par éléments finis (FEM). Une synthèse de la théorie pertinente², des développements expérimentaux et de la validation du “ modèle COMSOL de chauffage par induction / champ magnétique ” a déjà été publiée par des membres du présent groupe de recherche. Les détails des calculs du modèle dépassent le cadre du présent article et peuvent être consultés ailleurs.