Включения и газы в металле оказывают значительное влияние на прочность, усталостную прочность, коррозионную стойкость и устойчивость материала к коррозионному растрескиванию под напряжением. Эффективный контроль за содержанием окисленных включений в расплаве с целью повышения качества литых прутков и прокатных листов стал общей задачей, которую ставят перед собой металлургическая, литейная и материаловедческая отрасли всех стран. В настоящее время керамический пенопластовый фильтр Этот метод очистки широко применяется для удаления включений из расплавов алюминиевых сплавов.
Образование включений в алюминиевом сплаве
Часть включений в алюминиевом сплаве поступает непосредственно из шихты, а большая их часть образуется в процессе плавки и разливки; в основном это оксидные включения. Все включения, возникающие до литья, называются первичными окислительными включениями, которые можно разделить на две категории в зависимости от их размера: первая — это крупные включения с неравномерным распределением в макроструктуре, что приводит к разрывам в структуре сплава и снижает плотность отливки. Они становятся источником коррозии и трещин, что значительно снижает прочность и пластичность сплава; другой тип — мелкие
Дисперсные включения — этот вид включений невозможно полностью удалить после рафинирования, что повышает вязкость металлического расплава и снижает способность расплавленного алюминия к течению во время затвердевания. Вторичные окислительные включения образуются в основном в процессе разливки. Во время разливки расплавленный алюминий вступает в контакт с воздухом, и кислород вступает в реакцию с алюминием, образуя оксидные включения. В процессе плавки алюминиевый сплав вступает в контакт с различными компонентами печного газа, в результате чего образуются соединения, такие как Al₂O₃. Наличие Al₂O₃ в расплавленном алюминии приводит к увеличению содержания водорода в расплаве. Поэтому содержание Al₂O₃ в расплавленном алюминии оказывает большое влияние на образование пор в алюминиевых отливках.
Метод очистки с помощью фильтра
Технология фильтрации с использованием пенокерамики появилась в 1970-х годах и быстро получила широкое распространение в США, Канаде, Японии, Франции, Австралии и Швейцарии. Это наиболее эффективный способ удаления включений из расплава алюминия.
В последние годы как в нашей стране, так и за рубежом велись исследования по разработке новых технологий очистки расплавленного алюминия, таких как вакуумная динамическая обработка, ультразвуковая непрерывная дегазация и очистка с использованием корундовых керамических фильтров, которые дали очень хорошие результаты. Однако эти технологические методы являются относительно сложными и дорогостоящими, поэтому их трудно широко внедрить в промышленном производстве алюминия. Что касается фильтрации с использованием металлических сит и волокнистой ткани, то с их помощью удается удалить только крупные включения из расплава алюминиевого сплава, но включения размером менее микрона удалить невозможно, к тому же металлическое сито также загрязняет алюминиевый сплав. Использование пенокерамических фильтрующих пластин позволяет отфильтровать мелкие включения и значительно улучшить механические свойства и внешний вид отливок.
Принцип действия метода очистки с помощью фильтра
Керамическая пенопластовая фильтрующая пластина имеет многослойную сетку и многомерные сквозные отверстия, которые соединены между собой. В процессе фильтрации расплавленный алюминий, содержащий включения, течет по извилистым каналам и порам и при контакте с пенопластовой структурой фильтрующей пластины подвергается непосредственному улавливанию, адсорбции, осаждению и т. д. Когда расплав протекает по отверстию, канал фильтрующей пластины изгибается, расплав, проходящий по каналу, меняет направление течения, и включения сталкиваются с наковальней стенки отверстия и прочно прилипают к ней.