碳化硅泡沫陶瓷过滤器应用技术探讨

泡沫陶瓷过滤技术自20世纪70年代发展迅速，经过三十多年的快速发展，出现了碳化硅、氧化锆、氧化铝等多种产品。从原铝液到铸铁、铸铜、铸钢等应用领域进行过滤，使用碳化硅泡沫陶瓷过滤器和消失模过滤器。目前国内的碳化硅泡沫陶瓷过滤器主要应用于汽车零部件、柴油机零部件、压缩机、风电铸件、高档机床铸件等，大大提高了中国铸件的质量和竞争力，同时增加了利润。铸造企业。 

一。碳化硅泡沫陶瓷过滤器的过滤机理

（1）整改。湍流液态金属通过过滤器后将成为稳定的层流状态，避免液态金属包裹气体，减少液态金属对空腔的侵蚀，充分发挥浇注系统的挡渣功能，避免二次氧化渣的产生。

（2）机械筛选。熔融金属中含有大量的氧化物夹杂、熔渣等大杂质。通过选择合适的碳化硅泡沫陶瓷过滤器可以筛选出大量的夹杂物。

（3）蛋糕机构。碳化硅泡沫陶瓷过滤器由于具有三维结构，能有效地阻止渣机械化。许多大于过滤器孔径的杂质被困在过滤器入口。随着截留杂质数量的增加，在过滤器入口处形成由大杂质组成的“滤饼”。滤饼使流体流动更细，使小于过滤孔径的杂质部分滞留在“滤饼”上。

（4）吸附机理。碳化硅泡沫陶瓷过滤器具有较大的比表面积，有利于吸附大量细小的夹杂物。这种吸附主要是分子引力的物理吸引。

二。碳化硅泡沫陶瓷过滤器的性能要求

（1）过滤器应具有良好的环境温度强度，在运输和运行过程中不得起渣。

（2）具有高温强度、抗热震性和液态金属的抗侵蚀性。

（3）化学稳定性好，不与合金溶液反应。

（4）孔径合适，合金液渗透性好，非金属夹杂物过滤能力强，外观质量好：无变形，尺寸偏差小，孔径均匀，无堵塞现象。

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三。碳化硅泡沫陶瓷过滤器应用的经济效益

（1）使用过滤器可大大减少夹杂缺陷；

（2）细化晶粒，提高铸件的力学性能；

（3）提高铸件的可加工性；

（4）提高铸件的内外质量；

（5）简化浇注系统，提高工艺出品率。

（6）降低加工津贴和维修成本。

四。碳化硅泡沫陶瓷过滤器的使用原理

碳化硅泡沫陶瓷过滤器的4种配置该过滤器可以放置在浇注系统的任何地方，尽可能靠近铸件，以尽量减少金属液的冲刷力。如果在模具内接种或在模具内球化，过滤器应放置在反应室后面，过滤器应尽可能靠近内流道。几种常见的放置方法。

1.种碳化硅泡沫陶瓷过滤器的选用

（1）在高温下，过滤器能承受液态金属侵蚀的时间有限。通常，每单位过滤面积的液态金属过滤量是有限的。灰铸铁每平方厘米的最大过滤速率约为4千克，球墨铸铁每平方厘米为2千克，铸钢每平方厘米为1千克。

（2）根据熔化金属的纯度和铸件的材质，有一些变化。灰口铸铁一般采用20ppi、15ppi或10ppi孔径，铸铜和球墨铸铁一般采用10ppi孔径，铸钢一般采用6ppi和10ppi孔径。

（3）过滤器越厚，强度越好。过滤深度越深，过滤效率越高。但是，过滤器的成本越高，使用成本越高，金属液通过率越低，碳化硅泡沫陶瓷过滤器的厚度为10～40 mm，大铸件一般为25～40 mm。

2.浇注系统设计

（1）通过设置浇注系统各部分的横截面积之比，保证适当的流量。浇注系统中的最小横截面积称为流量控制区，因为该区域控制液态金属的流量。为了减少过滤器对液态金属流量的影响，过滤器的流通面积应比浇注系统的流通面积大得多。

（2）过滤器不应是浇口系统的流量控制部分。因此，过滤器的推荐面积至少是铸铁的2-4倍和铸钢的4-6倍。直浇道横截面积与内浇道横截面积之和一般建议为1.0、1.1和1.2。采用敞开式浇注系统。

（3）过滤器底座设计。为了使过滤器安装方便可靠，必须将过滤器放置在一定的过滤器座上（图3）。应在铸造模具的支撑面上做嵌条，以防砂洗（粘砂）。同时，应注意上盒砂模四周应压3-5 mm的边缘。过滤器周围应有1-1.5 mm的间隙和集砂槽，以防落砂。同时，为防止关闭箱体时压坏过滤器，上表面应小于分型面0.5-1 mm，大尺寸过滤器支撑面宽度应大于10 mm。

五。碳化硅泡沫陶瓷过滤器在金属熔体中的受力分析

无论过滤器放置在浇注系统的何处，都会受到液态金属的流动冲击和液态金属的静压。

（1）浇口杯内的主要冲击力为液态金属。

（2）在浇口下端承受最大冲击力和静水压力。

（3）对转轮施加较小的冲击力和较大的静压。

（4）内转轮受到的冲击力最小，静压力较大。

六。碳化硅泡沫陶瓷过滤器破碎现象分析

目前，制造过滤器用耐火骨料的熔点远高于液态金属的熔点。但是，由于选择和设计不当，过滤器可能会损坏。主要有两个原因：

（1）由于过滤器耐火性不足，在高温液态金属作用下软化，强度急剧下降。如果冲击力超过其上限，过滤器将部分损坏。

（2）过滤器抗热震性差，在淬火和加热过程中导致过滤器开裂和破裂。如果碎屑进入铸件，铸件可能会报废，如何合理、安全、有效地使用过滤器是非常重要的。

七。避免碳化硅泡沫陶瓷过滤器的浇注措施

（1）根据具体的铸造工艺，应选择过滤器的类型和规格，设计尺寸应尽可能低至过滤器上限以下。过滤器应分散在内流道中，以确保通过每个过滤器的铁水不超过标准。

（2）避免铁水浓度通过过滤器的一部分，充分利用整个过滤器的流量；当过滤器只能放在浇口杯或转轮的下端时，过滤器可以倾斜在陶瓷座上，以减小铁水的冲击力；

（3）尽量选用大孔径滤光片，以免缩短浇注时间。

（4）大型铸件，特别是风力发电部件，超过极限时，也可采取以下安全措施。碳化硅泡沫陶瓷过滤器底部应采用陶瓷孔支撑。尽可能连续放置不超过3件。如果合适，建议预热过滤器达到100度。

（5）过滤器的初次使用或工艺变更必须经过生产验证，确认铸件符合质量要求，过滤器在正式批量生产前没有损坏。