В алюминиевой промышленности все более остро стоит задача удаления твердых и жидких включений, таких как продукты раскисления, сульфиды, нитриды, карбиды и т. д., с целью повышения чистоты алюминия. Как известно, размер, тип и распределение неметаллических включений в алюминии оказывают значительное влияние на механические свойства отливок. Технология фильтрации при литье алюминия и алюминиевых сплавов стала общепринятой практикой, а керамические пенофильтры очищают расплавленный алюминий, сводя к минимуму количество остаточных неметаллических включений.
Три основных механизма фильтрации фильтры из керамической пены Существуют способы удаления включений из расплавленного алюминия. При просеивании частицы, размер которых превышает размер пор фильтра, задерживаются на поверхности фильтра.
Фильтрация с образованием осадка происходит, когда частицы включений образуют осадок на поверхности фильтра, что приводит к замедлению потока металла и, в конечном итоге, к его прекращению. Задерживаемые твердые частицы, как правило, намного меньше, чем размеры пор фильтра, в результате чего процесс фильтрации усложняется.
Эффективная фильтрация расплавленного алюминия осуществляется за счет двух основных этапов: переноса частиц к внутренним стенкам фильтра и их прилипания к внутренней поверхности фильтра.
Траектории движения частиц при изменении направления потока жидкости перед препятствием или внутри пенного фильтра. Частицы, плотность которых ниже, чем у окружающей их движущейся жидкости, отклоняются от первоначальной траектории и ударяются о фильтр.
Перенос частиц зависит от размера и плотности включений, физических свойств жидкого металла, извилистости фильтра и диаметра пор фильтра.
Это также зависит от компоненты подъемной силы, обусловленной плавучестью и инерционными силами. Влияние инерции на траектории движения частиц, как правило, зависит от скорости жидкости.
Гидродинамические эффекты возникают вследствие неоднородного поля сдвига и несферичности частиц, что приводит к распределению скоростей внутри транспортной жидкости и, как следствие, к вращению и кувырканию частиц в поле течения, в результате чего они ударяются о стенку фильтра.