碳化硅泡沫陶瓷過濾器應用技術探討

泡沫陶瓷過濾技術自20世紀70年代發展迅速，經過三十多年的快速發展，出現了碳化硅、氧化鋯、氧化鋁等多種產品。從原鋁液到鑄鐵、鑄銅、鑄鋼等應用領域進行過濾，使用碳化硅泡沫陶瓷過濾器和消失模過濾器。目前國內的碳化硅泡沫陶瓷過濾器主要應用于汽車零部件、柴油機零部件、壓縮機、風電鑄件、高檔機床鑄件等，大大提高了中國鑄件的質量和競爭力，同時增加了利潤。鑄造企業。 

一。碳化硅泡沫陶瓷過濾器的過濾機理

（1）整改。湍流液態金屬通過過濾器后將成為穩定的層流狀態，避免液態金屬包裹氣體，減少液態金屬對空腔的侵蝕，充分發揮澆注系統的擋渣功能，避免二次氧化渣的產生。

（2）機械篩選。熔融金屬中含有大量的氧化物夾雜、熔渣等大雜質。通過選擇合適的碳化硅泡沫陶瓷過濾器可以篩選出大量的夾雜物。

（3）蛋糕機構。碳化硅泡沫陶瓷過濾器由于具有三維結構，能有效地阻止渣機械化。許多大于過濾器孔徑的雜質被困在過濾器入口。隨著截留雜質數量的增加，在過濾器入口處形成由大雜質組成的“濾餅”。濾餅使流體流動更細，使小于過濾孔徑的雜質部分滯留在“濾餅”上。

（4）吸附機理。碳化硅泡沫陶瓷過濾器具有較大的比表面積，有利于吸附大量細小的夾雜物。這種吸附主要是分子引力的物理吸引。

二。碳化硅泡沫陶瓷過濾器的性能要求

（1）過濾器應具有良好的環境溫度強度，在運輸和運行過程中不得起渣。

（2）具有高溫強度、抗熱震性和液態金屬的抗侵蝕性。

（3）化學穩定性好，不與合金溶液反應。

（4）孔徑合適，合金液滲透性好，非金屬夾雜物過濾能力強，外觀質量好：無變形，尺寸偏差小，孔徑均勻，無堵塞現象。

、

三。碳化硅泡沫陶瓷過濾器應用的經濟效益

（1）使用過濾器可大大減少夾雜缺陷；

（2）細化晶粒，提高鑄件的力學性能；

（3）提高鑄件的可加工性；

（4）提高鑄件的內外質量；

（5）簡化澆注系統，提高工藝出品率。

（6）降低加工津貼和維修成本。

四。碳化硅泡沫陶瓷過濾器的使用原理

碳化硅泡沫陶瓷過濾器的4種配置該過濾器可以放置在澆注系統的任何地方，盡可能靠近鑄件，以盡量減少金屬液的沖刷力。如果在模具內接種或在模具內球化，過濾器應放置在反應室后面，過濾器應盡可能靠近內流道。幾種常見的放置方法。

1.種碳化硅泡沫陶瓷過濾器的選用

（1）在高溫下，過濾器能承受液態金屬侵蝕的時間有限。通常，每單位過濾面積的液態金屬過濾量是有限的?；诣T鐵每平方厘米的最大過濾速率約為4千克，球墨鑄鐵每平方厘米為2千克，鑄鋼每平方厘米為1千克。

（2）根據熔化金屬的純度和鑄件的材質，有一些變化?；铱阼T鐵一般采用20ppi、15ppi或10ppi孔徑，鑄銅和球墨鑄鐵一般采用10ppi孔徑，鑄鋼一般采用6ppi和10ppi孔徑。

（3）過濾器越厚，強度越好。過濾深度越深，過濾效率越高。但是，過濾器的成本越高，使用成本越高，金屬液通過率越低，碳化硅泡沫陶瓷過濾器的厚度為10～40 mm，大鑄件一般為25～40 mm。

2.澆注系統設計

（1）通過設置澆注系統各部分的橫截面積之比，保證適當的流量。澆注系統中的最小橫截面積稱為流量控制區，因為該區域控制液態金屬的流量。為了減少過濾器對液態金屬流量的影響，過濾器的流通面積應比澆注系統的流通面積大得多。

（2）過濾器不應是澆口系統的流量控制部分。因此，過濾器的推薦面積至少是鑄鐵的2-4倍和鑄鋼的4-6倍。直澆道橫截面積與內澆道橫截面積之和一般建議為1.0、1.1和1.2。采用敞開式澆注系統。

（3）過濾器底座設計。為了使過濾器安裝方便可靠，必須將過濾器放置在一定的過濾器座上（圖3）。應在鑄造模具的支撐面上做嵌條，以防砂洗（粘砂）。同時，應注意上盒砂模四周應壓3-5 mm的邊緣。過濾器周圍應有1-1.5 mm的間隙和集砂槽，以防落砂。同時，為防止關閉箱體時壓壞過濾器，上表面應小于分型面0.5-1 mm，大尺寸過濾器支撐面寬度應大于10 mm。

五。碳化硅泡沫陶瓷過濾器在金屬熔體中的受力分析

無論過濾器放置在澆注系統的何處，都會受到液態金屬的流動沖擊和液態金屬的靜壓。

（1）澆口杯內的主要沖擊力為液態金屬。

（2）在澆口下端承受最大沖擊力和靜水壓力。

（3）對轉輪施加較小的沖擊力和較大的靜壓。

（4）內轉輪受到的沖擊力最小，靜壓力較大。

六。碳化硅泡沫陶瓷過濾器破碎現象分析

目前，制造過濾器用耐火骨料的熔點遠高于液態金屬的熔點。但是，由于選擇和設計不當，過濾器可能會損壞。主要有兩個原因：

（1）由于過濾器耐火性不足，在高溫液態金屬作用下軟化，強度急劇下降。如果沖擊力超過其上限，過濾器將部分損壞。

（2）過濾器抗熱震性差，在淬火和加熱過程中導致過濾器開裂和破裂。如果碎屑進入鑄件，鑄件可能會報廢，如何合理、安全、有效地使用過濾器是非常重要的。

七。避免碳化硅泡沫陶瓷過濾器的澆注措施

（1）根據具體的鑄造工藝，應選擇過濾器的類型和規格，設計尺寸應盡可能低至過濾器上限以下。過濾器應分散在內流道中，以確保通過每個過濾器的鐵水不超過標準。

（2）避免鐵水濃度通過過濾器的一部分，充分利用整個過濾器的流量；當過濾器只能放在澆口杯或轉輪的下端時，過濾器可以傾斜在陶瓷座上，以減小鐵水的沖擊力；

（3）盡量選用大孔徑濾光片，以免縮短澆注時間。

（4）大型鑄件，特別是風力發電部件，超過極限時，也可采取以下安全措施。碳化硅泡沫陶瓷過濾器底部應采用陶瓷孔支撐。盡可能連續放置不超過3件。如果合適，建議預熱過濾器達到100度。

（5）過濾器的初次使用或工藝變更必須經過生產驗證，確認鑄件符合質量要求，過濾器在正式批量生產前沒有損壞。