La fonction principale des filtres en mousse céramique est d'empêcher les inclusions présentes dans le métal en fusion de pénétrer dans la plate-forme de coulée et d'éliminer ainsi les défauts d'inclusion. Ces dernières années, avec le développement rapide des constructeurs automobiles, la production de pièces moulées pour l'automobile n'a cessé d'augmenter d'année en année. Le rôle des filtres en mousse céramique fait l'objet d'une attention croissante, et leur utilisation ne cesse de s'étendre d'année en année.
Il existe trois types de filtres couramment utilisés dans la production de pièces moulées :
- Filtre en fibre de verre : fabriqué à partir de fibre de verre résistante aux hautes températures et de résine, il permet de retenir les impuretés plus grosses que les mailles du filtre ; son efficacité est moyenne, son prix est abordable et son procédé de fabrication est simple.
- Filtre céramique à alvéoles droites : il est moulé par compression ou extrudé à partir d'un matériau céramique ; son efficacité de filtration est inférieure à celle d'un filtre en fibre, mais supérieure à celle d'un filtre céramique en mousse.
- Filtre en céramique alvéolée: Il a été lancé en 1978. Il a d'abord été utilisé dans les alliages non ferreux. Depuis 1985, il est utilisé dans la fonte d'aluminium et la fonte d'acier. Son procédé de fabrication consiste à utiliser de la mousse plastique comme armature, recouverte d'une pâte céramique, puis cuite à haute température. Il offre un bon effet filtrant.
L'efficacité de filtration du filtre en mousse céramique tient à ses multiples propriétés :
- Filtration mécanique : les particules plus grosses que les mailles du filtre sont retenues.
- Fonction du gâteau de filtration : au fur et à mesure que l'aluminium fondu s'écoule, les inclusions les plus grosses sont continuellement retenues et s'accumulent. Parallèlement, les canaux d'écoulement du métal en fusion se rétrécissent progressivement, retenant ainsi les inclusions plus petites.
- Adsorption : les inclusions présentent une plus grande affinité avec les matériaux céramiques. Dans le circuit complexe du filtre, le métal en fusion présente une grande surface de contact avec le filtre, et les inclusions sont facilement adsorbées sur la paroi du circuit.
- Effet de rectification : lors de la coulée, une fois que le métal en fusion s'écoulant à grande vitesse a traversé le filtre, le débit diminue et l'écoulement turbulent tend à devenir laminaire, ce qui réduit les projections de métal en fusion et limite la formation de scories oxydées ; cela laisse suffisamment de temps aux inclusions pour remonter à la surface et rester dans le bac filtrant.
Utilisation raisonnable des filtres en céramique alvéolée
À l'issue d'une série d'expériences menées dans le but d'éliminer efficacement les défauts d'inclusion lors de l'élaboration du plan de coulée, et en fonction des caractéristiques du procédé et de l'importance de la pièce moulée, un filtre en céramique alvéolaire a été placé avant la coulée, ce qui a permis d'obtenir de bons résultats économiques. La qualité du filtre lui-même est soumise à des exigences strictes : sa résistance à température ambiante, sa résistance aux chocs à haute température et sa précision dimensionnelle doivent répondre aux exigences d’utilisation. Une résistance adéquate à température ambiante permet d’éviter les problèmes de détérioration et de chute de scories pendant le transport ; si le filtre présente une faible résistance aux chocs thermiques ou une faible résistance au feu, il éclatera et se brisera pendant le processus de coulée, ce qui non seulement annulera l’effet de filtration, mais provoquera au contraire l’apparition d’un plus grand nombre d’inclusions s’engouffrant dans la plate-forme de coulée ; la précision dimensionnelle du filtre est également importante : s’il est trop grand, il risque d’être endommagé ; s’il est trop petit, il sera inutilisable ou son effet de filtration sera médiocre.