Le filtre en céramique pour l'aluminium doit éliminer efficacement les particules d'inclusions, sans pour autant opposer une résistance excessive à l'écoulement du métal. Pour fonctionner correctement, le filtre doit également résister aux contraintes thermiques et mécaniques qui surviennent pendant la coulée. Il ne doit pas se colmater en raison des interactions entre le métal, les scories et le filtre, ni se corroder sous l'effet des forces qui s'exercent sur lui pendant l'écoulement du métal.
Types de filtres en céramique pour l'aluminium
Les filtres disponibles dans le commerce présentent soit 1) des pores directs à section transversale constante (nid d’abeilles), soit 2) des pores interconnectés présentant de nombreux changements de direction et de section transversale, obtenus par moussage. Le troisième type de filtre est en forme d’entonnoir, avec des fentes étroites dans le corps en forme d’entonnoir. Les matériaux réfractaires les plus couramment utilisés sont l’alumine, la zircone, la zircone-spinelle, le carbure de silicium et des mélanges de ces matériaux.
Taille des pores (cellules) et porosité
Cellulaire (poreux) et filtres en mousse céramique sont fabriqués avec une certaine gamme de tailles de pores. Pour les filtres cellulaires, la taille des pores est généralement exprimée en nombre de cellules par pouce carré. Pour les filtres en mousse, la taille des pores est généralement exprimée par le nombre de pores traversés par une ligne droite, soit le nombre de pores par pouce.
La taille des pores des filtres extrudés varie généralement entre 64 et 121, voire 240 pores par pouce carré. Pour les filtres en mousse, les tailles de pores les plus courantes sont de 10, 20 et 30 pores par pouce. Pour la coulée de fer et d’acier, on privilégie des tailles de pores plus grandes afin d’assurer des vitesses de remplissage du moule suffisantes. Des tailles de pores plus petites peuvent être utilisées lorsque les alliages sont coulés avec une surchauffe très importante, ainsi que dans la coulée à la cire perdue, où le filtre est chauffé en même temps que le moule.
La taille réelle des pores et la surface spécifique des filtres en nid d’abeilles pressés sont rapidement déterminées. La géométrie des filtres à pores est incomparablement plus complexe. Les filtres en mousse céramique sont constitués de cellules arrondies reliées entre elles par plusieurs “ fenêtres ”. Le diamètre de ces cellules détermine la surface interne du filtre en mousse céramique. La taille des fenêtres correspond au diamètre du canal de restriction pour le passage du métal en fusion.
Les filtres sont placés horizontalement dans l'empreinte au fond du moule, ce qui permet au métal en fusion de s'écouler à travers la surface ouverte du filtre. Le métal obstrue rapidement la surface du filtre, réduisant ainsi les gradients thermiques au sein de la structure du filtre. Ce système protège contre les chocs qui résulteraient d'un écoulement de métal sur le filtre, réduisant ainsi le risque de défaillance de celui-ci.
Les filtres fonctionnent également très bien en position verticale, même si, dans ce cas, ils sont plus difficiles à remplacer. Les filtres ronds sont plus faciles à installer à la verticale que les filtres carrés.
