Seramik köpük filtre, sıvı metal kalıntılarını etkili bir şekilde tutabilir ve erimiş metali arındırabilir. Metal filtrasyonu ve arıtımının mekanizmasına ilişkin araştırmalar kapsamında, başlıca şu görüşler öne çıkmaktadır: eleme-kek-derin yatak filtrasyon mekanizması; yüzer ayrıştırma mekanizması; adsorpsiyon mekanizması ve arıtma mekanizması.
Elememe-filtre keki-derin yataklı filtrasyon mekanizması
Şu seramik köpük filtre üç mekanizma aracılığıyla eriyikten inklüzyonları ayırır: eleme, kek tabakası ve derin yatak filtrasyonu.
1. Eleme. Cam elyaf ağın, bir elek gibi işleyen geleneksel filtreleme mekanizması sayesinde, filtre yüzeyinin gözenek boyutundan daha büyük olan parçacıkların ve bunların topaklarının geçmesini engeller.
2. Filtre keki. Eleme işleminden sonra, filtre deliğinden daha büyük birçok yabancı madde filtre girişinde tutulur. Tutulan yabancı maddelerin sayısı arttıkça, filtrenin giriş ucunun yüzeyinde büyük yabancı maddelerden oluşan bir “filtre keki” oluşur. “Filtre keki”, sıvıyı inceltir; böylece filtrenin gözenek boyutundan daha küçük yabancı maddeler de kısmen “filtre keki” üzerinde tutulur. Eleme ve kek filtrasyonu, bir mekanizmanın iki aşamasıdır. Bu işlemin süresi, eriyikteki yabancı madde miktarına ve filtrenin gözenek boyutuna bağlıdır.
3. Derin yataklı filtreleme. Seramik köpük filtrenin içinde, eriyik akışının izlediği yol dolambaçlıdır ve küçük bir yerel alanda çapraz akışın yönünün tersine döndüğü durumlar bile mevcuttur.
Yüzer ayırma mekanizması
Seramik köpük filtrenin doğru bir şekilde tasarlanıp döküm kanal sistemine yerleştirilmesinden sonra, erimiş metal akışının direnci artar ve erimiş metal döküm kanal sistemini tamamen doldurur; böylece döküm kanal sisteminin cüruf engelleme işlevi tam olarak devreye girer. Aynı zamanda, döküm kanalından enjekte edilen sıvı akış filtre tarafından kısıtlanır ve erimiş metal kısa bir süre için döküm kanalında kalır; düşük yoğunluklu cüruf ise yüzeye çıkarak ayrılır, bu da alttan enjeksiyonlu döküm sisteminin avantajlarını ortaya çıkarır. Erimiş metal seramik köpük filtreden dökülmeye devam ettiğinde, yüzey yoğunluğu düşük olan cüruf yukarıya yüzer ve diğer yandan girdap akımını etkili bir şekilde azaltır veya ortadan kaldırır.
Adsorpsiyon mekanizması
Filtre, boşluğun çapraz kanalı veya iç kanalına yerleştirilir ve döküm sırasında ilk sıvı akışı filtrenin giriş ucunun yüzeyine ulaştığında, sıvı akışı ile köpük ağ çerçevesi arasında adsorpsiyon olgusu meydana gelir. Bu tür adsorpsiyon esas olarak seçici olmayan çok katmanlı fiziksel adsorpsiyona dayanır ve kalıntılar, filtre çerçevesi tıkanana kadar katman katman adsorbe edilir.
Düzeltme mekanizması
Yukarıda belirtilen üç filtreleme ve arıtma mekanizması teorisi, metal ağ filtrelemesi gibi bazı olguları açıklayamamaktadır. Arıtma prensibi genellikle mekanik tutma (eleme) olarak açıklanır; ancak molibden tel örgü ve paslanmaz çelik ağ üzerine erimiş çelik ve erimiş demir döküldüğünde, metal sıvısının filtre eleğinden tamamen geçtiği deneyde, filtre eleğinde makine tarafından tutulan hiçbir kalıntı bulunmadığı tespit edilmiştir.
Metallerin filtreler yardımıyla süzülmesi ve arıtılmasıyla elde edilen muazzam arıtma etkisi, erimiş metalin akış düzeninden yola çıkarak arıtma mekanizmasını incelememiz için bize yol göstermektedir. Döküm işlemi sırasında, çoğu durumda erimiş metal kalıba türbülanslı bir halde doldurulur; özellikle dökümün ilk aşamasında erimiş metal, kalıba belirli bir yükseklikten girer.
Akışkanlar mekaniği ilkesine dayanan deneysel analize göre, seramik köpük filtrenin akış kanalındaki kıvrımlar ve virajlar sayesinde, sıvı metali türbülanslı akıştan laminer akışa dönüştürme kabiliyeti oldukça yüksektir.
Filtranın düzeltici etkisi sayesinde, başlangıçta güçlü bir türbülanslı akışa sahip olan erimiş metal, filtreden geçerken laminer hale gelir. Filtreden geçtikten sonra, orijinal türbülanslı durumuna geri dönmek için daha uzun bir geçiş bölgesinden geçmesi gerekir. Bu geçiş bölgesinde, sıvı akışının türbülansa dönüşmesi için çok geç kalınır ya da daha küçük çaplı türbülanslar oluşur; bu da metalin ikincil oksidasyonunu önler.