Алюминий керамические литейные фильтры подвержены воздействию магнитных полей
1. Введение
Алюминиевые отливки премиум-класса требуют высокого уровня чистоты металла и имеют решающее значение для изготовления критически важных конструктивных элементов. Поэтому разработка более эффективных методов фильтрации жидкого алюминия имеет решающее значение для производства алюминия высокой чистоты, т. е. обеспечения условий, позволяющих удалять твердые частицы размером до 10 мкм. В результате эффективность удаления твердых частиц составляет пористый керамический фильтрэто стало предметом интереса.
Генерация магнитного поля с помощью индукционной катушки в сочетании с алюминием керамические литейные фильтры приводит к тому, что поток расплава проходит через фильтрующий материал, изменяя степень сепарации. Применение переменного магнитного поля, создаваемого соленоидом, имеет ряд очевидных преимуществ, а именно: (1) предотвращение загрязнения в результате физического контакта с перемешивающим устройством; (ii) отсутствие переохлаждения во время фильтрации, (iii) лучший запуск фильтрующего элемента при более низком давлении в металлической головке, и (iv) как следствие, более высокие скорости литья для фильтрующих материалов с высоким показателем количества пор на дюйм (PPI).
В настоящем исследовании будет изучено влияние магнитного поля на способность алюминиевого сплава A356 к грунтованию и смачиванию керамической поверхности алюминиево-керамических литейных фильтров, а также его возможное влияние на механизмы фильтрации внутри керамических фильтров путем анализа распределения частиц SiC размером 1323 мкм с помощью двумерных осесимметричных моделей COMSOL(версия 4.2), а также будет проведено аналитическое моделирование для оценки возникающих тепловых и лоренцевских сил, а также для изучения характера течения расплава внутри фильтрующих элементов
2. Материалы и методы исследования
В данной экспериментальной установке изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует токи в расплавленном металле, находящемся в аппарате. Векторное произведение индуцированного тока и магнитного поля, в свою очередь, порождает магнитное давление, а градиент плотности магнитного потока вдоль оси катушки создает градиент давления. Градиент давления приводит к возникновению ротора, который затем вызывает объемное течение в металле. Ротор силы Лоренца в значительной степени зависит от проводимости металла и эффективной проводимости металла в составе алюминия. керамические литейные фильтры, которая снижается из-за извилистости и пористости фильтра. Скорость индуцированного потока жидкого металла внутри фильтров для литья алюминия и керамики можно определить с помощью коэффициента проницаемости фильтрующего материала. Ввиду высокой индуцированной скорости внутри фильтра для расчета результирующего поля течения с использованием метода конечных элементов (МКЭ) необходимо учитывать как дарьеву, так и недарьеву проницаемость. Обзор соответствующей теории², экспериментальной разработки и валидации “модели индукционного нагрева/магнитного поля COMSOL” уже был ранее опубликован членами настоящей исследовательской группы. Подробности расчётов по модели выходят за рамки настоящей статьи и могут быть найдены в других источниках.