Alumínio filtros cerâmicos para fundição são afetados por campos magnéticos
1 Introdução
As peças fundidas de alumínio de qualidade premium exigem um alto nível de pureza do metal e são fundamentais para componentes estruturais críticos. O desenvolvimento de métodos de filtragem mais eficientes para o alumínio líquido é, portanto, essencial para a produção de alumínio de alta pureza, ou seja, que permita a remoção de partículas de até 10 µm. Consequentemente, a eficiência na remoção de partículas de filtro cerâmico porosoIsso se tornou um tema de interesse.
A geração de um campo magnético por uma bobina de indução em combinação com um alumínio filtros cerâmicos para fundição faz com que o líquido circule e se derreta através do meio filtrante, modificando a separação por polegada. A aplicação de um campo magnético alternado produzido por um solenóide apresenta claramente várias vantagens, a saber: (1) prevenção da contaminação por contato físico com o dispositivo de agitação; (ii) ausência de sub-resfriamento durante a filtração; (iii) melhor escorvamento do elemento filtrante com menor pressão metálica, e (iv) consequentemente, taxas de vazamento mais altas para tipos de filtro com alta densidade de poros por polegada (PPI).
No presente estudo, será analisada a influência do campo magnético na capacidade de priming e umectação que a liga de alumínio A356 exerce sobre a superfície cerâmica dos filtros de fundição de alumínio-cerâmica, bem como o possível impacto que isso pode ter nos mecanismos de filtração no interior dos filtros cerâmicos, por meio da análise da distribuição das partículas de SiC de 1.323 µm em modelos COMSOL bidimensionais axialmente simétricos(Versão 4.2), e será realizada modelagem analítica para estimar as forças térmicas e de Lorentz produzidas, bem como para estudar o padrão de fluxo induzido pelo metal fundido no interior dos elementos filtrantes
2 Materiais e Métodos Experimentais
Na presente configuração experimental, o campo magnético variável no tempo induz correntes no metal fundido contido no aparelho. O produto vetorial da corrente induzida e do campo magnético gera, por sua vez, uma pressão magnética, e o gradiente da densidade de fluxo ao longo do eixo da bobina cria um gradiente de pressão. O gradiente de pressão resulta em rotacional, que, por sua vez, induz um fluxo volumétrico no metal. O rotacional da força de Lorentz depende fortemente da condutividade do metal e da condutividade efetiva do metal no alumínio filtros cerâmicos para fundição, que é reduzida devido à tortuosidade e à porosidade do filtro. A velocidade induzida do metal líquido dentro dos filtros de fundição de alumínio e cerâmica pode ser determinada utilizando-se a permeabilidade do fluido do meio filtrante. Devido à alta velocidade induzida dentro do filtro, é necessário resolver tanto os termos de permeabilidade darciana quanto os não darciana para o campo de fluxo resultante, utilizando um Modelo de Elementos Finitos (FEM). Uma revisão da teoria pertinente², do desenvolvimento experimental e da validação do “modelo de aquecimento por indução/campo magnético do COMSOL” já foi publicada anteriormente por membros do presente grupo de pesquisa. Os detalhes dos cálculos do modelo estão além do escopo do presente artigo e podem ser encontrados em outras publicações.