Основная функция керамических пенофильтров заключается в предотвращении попадания включений из расплавленного металла в литейную форму и устранении дефектов, вызванных включениями. В последние годы, на фоне бурного развития автомобилестроительной отрасли, объемы производства автомобильных отливок растут из года в год. Роль керамических пенофильтров привлекает всё больше внимания, а объёмы их использования растут из года в год.
В литейном производстве обычно используются три типа фильтров:
- Стекловолоконный фильтр: изготовлен из стекловолокна, устойчивого к высоким температурам, и смолы; позволяет отфильтровывать включения, размер которых превышает размер ячейки сетки; обладает средней эффективностью, отличается низкой ценой и простым технологическим процессом изготовления.
- Керамический фильтр с прямыми отверстиями: он изготавливается методом прессования или экструзии из керамического материала; его фильтрующая способность уступает волоконному фильтру, но превосходит фильтр из пенокерамики.
- Пенокерамический фильтр: Он появился в 1978 году. Сначала его стали применять в производстве цветных сплавов. С 1985 года его используют в литье алюминия и стали. В процессе его производства в качестве каркаса используется пенопласт, который покрывают керамической суспензией и обжигают при высокой температуре. Он обладает хорошими фильтрующими свойствами.
Фильтрующий эффект керамического пенофильтра обусловлен его комплексным действием:
- Механическая фильтрация: включения, размер которых превышает размер ячейки фильтра, задерживаются.
- Функция фильтрующего осадка: в процессе прохождения алюминиевого расплава крупные включения непрерывно задерживаются и накапливаются. Одновременно с этим каналы для прохождения расплава постепенно сужаются, задерживая включения меньшего размера.
- Адсорбция: Включения обладают большей сродством к керамическим материалам. В сложной системе каналов фильтра расплавленный металл имеет обширную площадь контакта с фильтрующим материалом, и включения легко адсорбируются на стенках каналов.
- Эффект ректификации: во время разливки, после того как высокоскоростной поток расплавленного металла проходит через фильтр, скорость потока снижается, а турбулентное течение переходит в ламинарное, что уменьшает разбрызгивание расплавленного металла и снижает образование окисленного шлака; при этом обеспечивается достаточное время для того, чтобы включения всплыли и задержались в фильтрующей камере.
Рациональное использование пенокерамических фильтров
В ходе экспериментов, с целью эффективного устранения дефектов в виде включений при разработке технологического плана литья, с учетом технологических особенностей и важности отливки, перед литьем был установлен пенокерамический фильтр, что позволило добиться значительного экономического эффекта. К качеству самого фильтра предъявляются строгие требования: его прочность при нормальной температуре, ударопрочность при высоких температурах и точность размеров должны соответствовать требованиям эксплуатации. Надлежащая прочность при комнатной температуре позволяет избежать повреждений и выпадения шлака во время транспортировки; если фильтр обладает низкой термоударной стойкостью или низкой огнестойкостью, он может лопнуть и разбиться в процессе литья, что не только не обеспечит эффект фильтрации, но и приведет к появлению дополнительных включений, попадающих в литейную форму; точность размеров фильтра также важна: при слишком больших размерах он будет повреждаться, а при слишком малых — станет непригодным для использования или обеспечит плохой фильтрационный эффект.