Керамический фильтр для алюминия должен эффективно удалять частицы включений, но при этом не создавать чрезмерного сопротивления потоку металла. Для обеспечения надежной работы фильтр также должен выдерживать термические и механические нагрузки, возникающие в процессе литья. Фильтр не должен склеиваться в результате взаимодействия металла, шлака и самого фильтра, а также не должен подвергаться коррозии под действием сил, воздействующих на него во время потока металла.
Типы керамических фильтров для алюминия
Серийно выпускаемые фильтры имеют либо 1) прямые поры с постоянным поперечным сечением (сотовые), либо 2) соединенные поры с многочисленными изменениями направления и поперечного сечения, полученные методом вспенивания. Третий тип фильтра имеет воронкообразную форму с узкими прорезями в воронкообразном корпусе. Наиболее часто используемыми огнеупорными материалами являются оксид алюминия, оксид циркония, шпинель-цирконий, карбид кремния и смеси этих материалов.
Размер пор (ячеек) и пористость
Клеточные (пористые) и фильтры из керамической пены изготавливаются с определенным диапазоном размеров пор. Для ячеистых фильтров размер пор обычно выражается как количество ячеек на квадратный дюйм. Для поролоновых фильтров размер пор обычно выражается как количество пор, пересекаемых прямой линией, — пор на дюйм.
Размер пор экструдированных (прессованных) фильтров обычно колеблется от 64 до 121 и 240 пор на квадратный дюйм. Для пенопластовых фильтров наиболее распространенными размерами пор являются 10, 20 и 30 пор на дюйм. При литье чугуна и стали предпочтительны фильтры с более крупными порами, чтобы обеспечить достаточную скорость заполнения формы. Фильтры с более мелкими порами можно использовать при литье сплавов с очень большим перегревом, а также при литье по выплавляемым моделям, когда фильтр нагревается вместе с формой.
Фактические размеры пор и площадь поверхности быстро определяются для прессованных сотовых фильтров. Геометрия пористых фильтров несравнимо сложнее. Керамические пенофильтры представляют собой ячейки округлой формы, соединенные между собой несколькими “окошками”. Диаметр этих ячеек определяет внутреннюю поверхность керамического пенофильтра. Размер «окошка» соответствует диаметру сужающегося канала для прохождения расплавленного металла.
Фильтры размещаются горизонтально в углублении на дне формы, что позволяет расплавленному металлу проходить через открытую поверхность фильтра. Металл быстро закрывает поверхность фильтра, тем самым снижая тепловые градиенты в структуре фильтра. Эта система защищает от ударных нагрузок, которые могли бы возникнуть в результате потока металла по фильтру, снижая вероятность выхода фильтра из строя.
Фильтры также успешно работают в вертикальном положении, хотя в этом случае их сложнее заменить. Круглые фильтры проще устанавливать вертикально, чем квадратные.
