Filtro di schiuma in ceramica
Una scatola di filtrazione in alluminio fuso è una camera rivestita di refrattaria integrata nel percorso di flusso del metallo fuso (tipicamente tra il forno e l'unità di fusione).Filtro di schiuma in ceramica (CFF), una piastra di ceramica porosa progettata per intrappolare fisicamente inclusioni non metalliche (impurezze) quando viene versato alluminio fuso.
Questo sistema è un elemento tecnologico fondamentale e standard nelle moderne fonderie e casse di alluminio per la produzione di prodotti di alta qualità senza difetti.
Scopo e perché è necessario
L'alluminio fuso contiene sempre delle impurità solide chiamateinclusioniTra questi si segnalano:
- Ossidi:(Al2O3) dall'ossidazione superficiale durante la fusione e il trasferimento.
- Spinello:Ossidi complessi spesso contenenti magnesio.
- Carburi:Da rivestimenti o attrezzi.
- Particelle refrattarie:Erosione dei rivestimenti dei forni e dei canali.
- Cluster:Agglomerazioni di queste particelle.
Se non vengono rimosse, queste inclusioni portano a:
- Finitura superficiale scadente.
- Proprietà meccaniche ridotte (forza, duttilità).
- Porosità e difetti dei prodotti finali.
- Fallimento catastrofico in applicazioni ad alta integrità come le parti aerospaziali o automobilistiche.
La scatola CFF è il metodo più efficiente e più utilizzato per rimuovere queste inclusioni.
Componenti chiave del sistema di filtrazione
Un sistema tipico è costituito da tre parti principali:
1. La scatola del filtro (o scatola del filtro):
- Una scatola di acciaio robusta ricoperta di cemento refrattari o pannelli refrattari prefusi.
- Progettato per contenere alluminio fuso e resistere allo shock termico e alla corrosione chimica.
- Ha un pozzo di ingresso (dove entra il metallo) e un pozzo di uscita (dove esce il metallo filtrato).
- Spesso include un sistema di riscaldamento (gas o elettrico) per evitare il congelamento del metallo.
2. Il filtro a schiuma ceramica (CFF):
Il cuore del sistema è una struttura tridimensionale in schiuma a cellule aperte, fatta di materiali come:
- Alumina (Al2O3)
- Zirconio (ZrO2)
- Carburo di silicio (SiC)
Si caratterizza per la suaPori per pollice (PPI):
- 10-20 PPI:Filtrazione grossolana per applicazioni di grossoleria.
- 30-50 PPI:L'intervallo più comune per la fusione generale (ad esempio, biletti di estrusione, lingotti di fonderia).
- 50-80 PPI:Fino filtrazione per prodotti di alta qualità come fogli aerospaziali, fogli e fusi critici.
I filtri sono fragili e devono essere manipolati con attenzione prima dell'uso.
3. Il sistema di tenuta e tenuta del filtro:
- Una guarnizione di carta in ceramica ad alta temperatura è collocata tra il filtro e il bordo della scatola.
- Afascia di ritenutao una pinza refrattaria viene utilizzata per premere il filtro verso il basso su questa guarnizione, creando un sigillo che costringetuttiil metallo fuso per fluire attraverso il filtro, non intorno ad esso.
Come funziona: il processo di filtrazione
Il processo è principalmentefiltrazione a letto profondo, che coinvolge due meccanismi principali:
1. setacciatura meccanica:
Le inclusioni e i gruppi di grandi dimensioni sono fisicamente bloccati sulla superficie del filtro perché sono più grandi delle aperture dei pori del filtro.
2Filtrazione in profondità:
Man mano che una torta di inclusioni si accumula sulla superficie, essa stessa diventa uno strato filtrante.
Le inclusioni più piccole sono intrappolate.all'internola complessa rete tridimensionale delle celle del filtro attraverso meccanismi di:
- Intercettazione:Le particelle toccano e aderiscono alle pareti del filtro.
- Difusione browniana:Particelle molto sottili derivano e si scontrano con le pareti cellulari.
- Sedimentazione gravitazionale:Le particelle si depositano sulle pareti cellulari.
- Impatto inerziale:Le particelle non possono seguire il percorso tortuoso del flusso e colpire il materiale ceramico.
Questa combinazione fornisce un'efficienza di filtrazione estremamente elevata, spesso superiore al 95%.
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