Filtres en céramique expansée pour fonderies

La filtration de l'aluminium en fusion dans les fonderies s'effectue à l'aide de filtres en mousse céramique. Il s'agit d'un filtre à usage unique, fabriqué à partir de mousse céramique poreuse et dont la taille des pores est strictement contrôlée. En raison de leur simplicité d'utilisation et des bons résultats obtenus à court terme, ces filtres constituent généralement le seul équipement de filtration utilisé dans de nombreuses fonderies.

Il ne suffit pas que le filtre en céramique alvéolaire présente une bonne efficacité de filtration. Il doit également offrir un débit élevé et constant, une bonne résistance, une grande capacité et une bonne précision dimensionnelle. Tout cela doit être obtenu au coût le plus bas possible. Certains de ces paramètres sont contradictoires : par exemple, si la capacité du filtre est très élevée, l’efficacité de filtration peut s’en trouver affectée. Par conséquent, le filtre le plus efficace est celui qui a été soigneusement conçu pour offrir les meilleures performances sur l'ensemble de ces paramètres.

Les trois paramètres clés des filtres en céramique expansée destinés aux fonderies sont les suivants :

Surface filtrante : plus la surface est grande, plus le débit potentiel de métal est important. Toutefois, en raison du risque de dommages, les grandes tuiles peuvent être difficiles à manipuler.

Taille des pores — Plus la taille des pores est petite, plus l'efficacité du filtre est élevée. Cependant, cela risque davantage de dissuader les acteurs à moyen terme.

Épaisseur : plus le filtre est épais, plus l'efficacité de filtration est élevée. Cependant, il peut être plus difficile de le mettre en marche au début.

Pour les produits phares inclusifs, certaines fonderies utilisent filtres à lit profond. Cela consiste généralement à filtrer l'aluminium fondu à travers des lits de médias céramiques de différentes tailles. Bien que ces systèmes soient généralement très efficaces (généralement supérieurs à 85%), leur exploitation peut s'avérer coûteuse. Cela s'explique par l'espace au sol nécessaire et la durée de vie limitée des médias filtrants. Ceux-ci doivent généralement être remplacés et éliminés à intervalles réguliers.

Pour certaines applications extrêmement critiques, on utilise généralement des filtres à tubes en céramique, plus coûteux.

Grâce à la filtration en profondeur de filtre en mousse céramique et grâce à des particules céramiques dotées d'un revêtement actif, il est possible d'éliminer les inclusions présentes dans l'aluminium fondu. Les résultats de l'essai de traction ont montré que l'allongement de l'éprouvette filtrée avait augmenté de 17,931 TP3T, mais que la résistance à la traction n'avait pas varié.

L'examen au microscope électronique à balayage (MEB) a montré que les fissures secondaires et les bosses présentes dans l'éprouvette de traction filtrée étaient plus fines et plus uniformes que celles observées dans l'éprouvette de traction non filtrée. De plus, l’examen métallographique a révélé que l’échantillon filtré ne comportait que quelques inclusions d’un diamètre d’environ 6 μm, tandis que des inclusions d’un diamètre d’environ 40 μm ont été observées dans l’échantillon non filtré. L'efficacité de filtration des particules céramiques revêtues est supérieure à celle du filtre en mousse céramique revêtu. Le revêtement actif permet de piéger efficacement les impuretés et de dissoudre l'Al₂O₃ qu'elles contiennent au cours du processus de filtration.