Фильтрация расплавленного алюминия

Фильтрация расплава алюминия заключается в пропускании расплава через фильтр с целью отделения твердых включений, находящихся во взвешенном состоянии в расплаве. В литейном производстве используется множество фильтров для расплава алюминия. Ниже приведена классификация по методам фильтрации расплава алюминия.

Классификация методов фильтрации расплавленного алюминия

В зависимости от характеристик фильтрации методы фильтрации расплава алюминиевого сплава можно разделить на два типа: поверхностная фильтрация и глубинная фильтрация. В зависимости от фильтрующего материала фильтрацию можно разделить на фильтрацию с использованием сетчатых материалов (таких как стеклоткань, металлическая сетка) и фильтрацию с использованием сыпучих материалов (таких как фильтр с глубоким слоем, керамический пенопластовый фильтр) и фильтрация в жидком слое (например, фильтрация в слое расплава, электроочистка расплава) — три категории.

Поверхностная фильтрация — это процесс удаления твердых примесей, которые в основном осаждаются на поверхности фильтрующего материала; её также называют фильтрацией с образованием фильтрационного осадка. Фильтрация с использованием сетчатых материалов относится к поверхностной фильтрации. Глубинная фильтрация также называется внутренней фильтрацией. Твердые примеси в основном осаждаются внутри пор фильтрующего материала. По мере продвижения процесса фильтрации эффективная фильтрующая площадь пор постепенно уменьшается, проницаемость снижается, а точность фильтрации повышается. Фильтрация сыпучих материалов относится к глубинной фильтрации.

Механизм фильтрации сетчатого фильтра заключается главным образом в механическом отделении макроскопических и крупных неметаллических включений из расплава за счет действия сетки. Он способен улавливать только те включения в расплаве, размер которых превышает размер ячейки сетки (при условии, что включения не подвержены деформации). Механизм фильтрации фильтра из блочного материала, изготовленного из нейтральных материалов, заключается главным образом в механическом отделении твердых включений из расплава посредством осаждения, гидродинамических процессов и прямого перехвата.

Фильтр для сыпучих материалов обладает большой удельной поверхностью, что обеспечивает достаточную возможность контакта расплава с фильтрующим материалом. Когда расплав переносит твердые примеси по узким каналам фильтра с изменяющимся поперечным сечением при движении с переменной скоростью, из-за различия в плотности расплава и скорости движения твердых включений происходит их осаждение под действием силы тяжести. Кроме того, из-за несферической формы твердых частиц и неравномерного поля сдвиговых сил твердые частицы смещаются в поперечном направлении, в результате чего они зацепляются, застревают или адсорбируются стенками каналов. Указанное явление усиливается образованием области вихревого низкого давления в местах резкого изменения поперечного сечения пористых каналов. В дополнение к вышеупомянутому механизму фильтрации блочный фильтр из активного материала также обеспечивает физико-химическую глубокую фильтрацию за счет действия поверхностных и химических сил, что позволяет очищать расплав с большей степенью тонкости.

Фильтр для сыпучих материалов способен задерживать твердые включения, размер которых намного меньше диаметра его пор. Фильтр с жидким слоем предназначен для промывки жидкого металла жидким флюсом. Его механизм фильтрации основан на физико-химической реакции между флюсом и неметаллическими включениями, а также на смачивании, адсорбции и растворении включений флюсом.