Включения и газы в металле оказывают значительное влияние на прочность, усталостную прочность, коррозионную стойкость и сопротивление коррозионному растрескиванию материала под напряжением. Эффективный контроль окисленных включений в расплаве с целью повышения качества литых прутков и прокатных листов стал общей задачей, которую ставят перед собой металлургическая, литейная и материалообрабатывающая промышленности в различных странах. В настоящее время для удаления включений из расплава алюминиевых сплавов широко применяются методы очистки алюминиевой воды. Компания AdTech предлагает Фильтры CFF для жидкого алюминия.
Образование включений в алюминиевой воде
Некоторые включения в алюминиевом сплаве поступают непосредственно из шихты, тогда как большинство из них образуется в процессе плавки и разливки; в основном это оксидные включения.
Включения первичного окисления
Все включения, возникающие до литья, называются первичными окислительными включениями, которые по размеру можно разделить на две категории: первая — это крупные включения с неравномерным распределением в макроструктуре, что приводит к разрывам в структуре сплава и снижает плотность отливки. Они становятся причиной коррозии и источником трещин, что, очевидно, снижает прочность и пластичность сплава; вторая категория — мелкодисперсные включения, которые невозможно полностью удалить после рафинирования. Они повышают вязкость металлического расплава и снижают способность алюминия к усадке в жидком состоянии во время затвердевания.
Включения вторичного окисления
Включения вторичного окисления образуются в основном в процессе литья. Во время литья расплав алюминия вступает в контакт с воздухом, в результате чего под действием кислорода и алюминия образуются окисленные включения. В процессе плавки алюминиевый сплав вступает в контакт с различными компонентами печного газа, образуя соединения, такие как Al₂O₃. Наличие Al₂O₃ в расплаве алюминия приводит к увеличению содержания водорода в остаточном расплаве, поэтому содержание Al₂O₃ в расплаве алюминия оказывает большое влияние на образование пор в алюминиевых отливках.
Метод очистки воды с использованием алюминия
Технология пенокерамических фильтров появилась в 1970-х годах и широко применяется в США, Канаде, Японии, Франции, Австралии и Швейцарии. Это наиболее эффективный метод удаления включений из расплава алюминия перед его использованием в керамический пенопластовый фильтр парт фильтра пластинчатого типа.
В последние годы как в нашей стране, так и за рубежом изучались некоторые новые технологии очистки расплава алюминия, такие как вакуумная динамическая обработка, ультразвуковая непрерывная дегазация и очистка с помощью корундовых керамических фильтров, которые дали очень хорошие результаты. Однако эти технические методы являются относительно сложными и дорогостоящими, и их трудно внедрить в широких масштабах в промышленном производстве алюминия. Что касается фильтрации с помощью металлических фильтров и волокнистой ткани, то с их помощью можно удалить только крупные включения из расплава алюминиевого сплава, но включения размером менее микрона удалить невозможно, к тому же металлический фильтр также загрязняет алюминиевый сплав. Использование пенокерамических фильтрующих пластин позволяет отфильтровать мелкие включения и значительно улучшить механические свойства и внешний вид отливок.
Принцип очистки воды с помощью алюминия
Этот фильтрующая пластина из керамической пены имеет многослойную структуру и многомерные сквозные отверстия, которые соединены между собой. В процессе фильтрации расплавленный алюминий переносит включения по извилистым каналам и порам, где они непосредственно перехватываются, адсорбируются и осаждаются при контакте с вспененным каркасом фильтрующей пластины. Когда расплав течёт по отверстию, канал фильтрующей пластины изгибается, и расплав, протекая по каналу, меняет направление течения, в результате чего включения сталкиваются с наковальней стенки отверстия и прочно прилипают к ней.