Filtration de l'aluminium en fusion | Filtre en mousse céramique pour fonderie

Filtration de l'aluminium fondu

La filtration de l'aluminium fondu consiste à faire passer l'aluminium fondu à travers un filtre afin de séparer les inclusions solides en suspension dans la masse fondue. Il existe de nombreux filtres pour l'aluminium fondu utilisés en fonderie. Voici la classification selon les méthodes de filtration de l'aluminium fondu.

Classification des méthodes de filtration de l'aluminium fondu

En fonction des propriétés de filtration, la méthode de filtration de la masse fondue d'alliage d'aluminium peut être classée en deux catégories : la filtration en surface et la filtration en profondeur. En fonction du matériau filtrant, on distingue la filtration à l'aide de matériaux maillés (tels que le tissu de verre ou le treillis métallique) et la filtration à l'aide de matériaux en vrac (tels que les filtres à lit profond, filtre en mousse céramique) et la filtration en couche liquide (telle que la filtration en couche de flux ou l'affinage par flux électrique) : trois catégories.

La filtration superficielle désigne la filtration des impuretés solides qui se déposent principalement à la surface du milieu filtrant ; elle est également appelée « filtration par gâteau de filtration ». La filtration sur matériau réticulaire relève de la filtration de surface. La filtration en profondeur est également appelée filtration interne. Les impuretés solides se déposent principalement à l’intérieur des pores du milieu filtrant. Au fur et à mesure que la filtration progresse, la section effective de filtration des pores diminue progressivement, la perméabilité diminue et la précision de filtration s’améliore. La filtration sur matériau en vrac relève de la filtration en profondeur.

Le mécanisme de filtration du filtre à mailles consiste principalement à séparer mécaniquement les inclusions non métalliques macroscopiques et grossières présentes dans la masse fondue grâce à l'action de la grille. Il ne peut retenir que les inclusions de la masse fondue dont la taille est supérieure à celle des mailles (en supposant que les inclusions ne puissent pas se déformer). Le mécanisme de filtration du filtre en bloc, constitué de matériaux neutres, consiste principalement à séparer mécaniquement les inclusions solides présentes dans la masse fondue par dépôt, par des phénomènes hydrodynamiques et par interception directe.

Le filtre pour matériaux en vrac présente une grande surface spécifique, ce qui permet à la masse fondue et au milieu filtrant d'entrer suffisamment en contact. Lorsque la masse fondue transporte des impuretés solides le long des canaux étroits du filtre, dont les sections varient en fonction de la vitesse d’écoulement, les inclusions solides, dont la densité et la vitesse diffèrent de celles de la masse fondue, peuvent se déposer sous l’effet de la gravité. De plus, en raison de la forme non sphérique des particules solides et du champ de force de cisaillement irrégulier, les particules solides se déplacent latéralement, ce qui les amène à s’accrocher, à se coincer ou à être adsorbées par les parois des canaux. Ce phénomène est renforcé par la formation d’une zone de vortex à basse pression là où la section transversale du canal poreux change brusquement. Outre le mécanisme de filtration susmentionné, le filtre en bloc constitué de matière active assure également une filtration en profondeur physique et chimique grâce à l’effet des forces de surface et des forces chimiques, ce qui permet une purification plus fine de la masse fondue.

Le filtre pour matériaux en vrac permet de retenir des inclusions solides dont la taille est bien inférieure au diamètre de ses pores. Le filtre à couche liquide sert à laver le métal liquide à l'aide d'un flux liquide. Son mécanisme de filtration repose sur la réaction physique et chimique entre le flux et les inclusions non métalliques, ainsi que sur le mouillage, l'adsorption et la dissolution des inclusions par le flux.