Wofür werden Keramiktüten verwendet?

Keramische Kegel sind kleine keramische Geräte, die vor allem in zwei verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Ein Typ, der so genannte pyrometrische Kegel, misst die kombinierte Wirkung von Ofentemperatur und Erhitzungszeit, so dass Töpfer und Keramiker wissen, wann die Waren den richtigen Reifegrad erreicht haben. Der andere Typ, der in der Industrie gemeinhin als Schaumkeramikfilter oder Keramikfilterkegel bezeichnet wird, wird beim Metallguss verwendet, um nichtmetallische Einschlüsse zu entfernen und den Metallfluss zu kontrollieren, wodurch die Qualität und Zuverlässigkeit der Gussteile verbessert wird. Beide sind auf sorgfältig ausgewählte keramische Zusammensetzungen und eine kontrollierte Herstellung angewiesen, um unter anspruchsvollen thermischen Bedingungen zu funktionieren.

Pyrometrische Kegel: Zweck, Funktionsweise und praktische Tipps

Was ist ein pyrometrischer Kegel?

Ein pyrometrischer Kegel ist ein kleiner, konisch zulaufender Keramikkörper, der so hergestellt wird, dass er sich bei einer bestimmten Hitzeeinwirkung verformt. Die Heizarbeit ist die kumulative Wirkung von Temperatur und Zeit während eines Ofenbrands. Wenn sich der Kegel bei seiner Nennwärmebelastung erweicht und verbiegt, hat der Benutzer ein einfaches und zuverlässiges Anzeichen dafür, dass die Ofenatmosphäre die vorgesehene Brennreife für die Ware oder Glasur erreicht hat. Pyrometrische Kegel werden von Töpfern, Keramikingenieuren und Laboratorien häufig verwendet.

Die Funktionsweise pyrometrischer Kegel

Die Kegel sind so beschaffen, dass das keramische Material bei einer bestimmten Kombination von Temperatur und Erhitzungsgeschwindigkeit zunächst erweicht und dann gebogen wird. Schnelleres Erhitzen erfordert im Allgemeinen eine etwas höhere Spitzentemperatur, um die gleiche Wärmebehandlung zu erreichen; langsameres Erhitzen erfordert eine niedrigere Spitzentemperatur. Aus diesem Grund sind Kegel ein Maß für die Erwärmung und nicht nur für die Temperatur. Kegel werden häufig als Zeugen im Brennofen oder in der automatischen Abschaltvorrichtung des Brenners verwendet.

Gemeinsame Kegelbereiche und Bedeutung

Pyrometrische Kegel werden in Systemen wie der Orton-Kegelskala mit Zahlen wie 04, 06, 6, 10 und so weiter angegeben. Niedrigere Zahlen bedeuten eine geringere Heizleistung und niedrigere “Temperaturäquivalente” beim Brennen, aber denken Sie daran, dass es sich um Heizleistungsindikatoren handelt. Typische praktische Anwendungen:

• Niedrigbrandglasuren und Scherben: Kegel 06 bis 04

• Mitte des Feuers: Kegel 5 bis 6

• Hochbrand-Steinzeug und -Porzellan: Kegel 8 bis 12 oder höher.

Vermittlung, Lektüre und bewährte Verfahren

• Legen Sie die Kegel auf jedes Regal oder ein Zeugenregal in der Mitte des Ofens.

• Verwenden Sie nach Möglichkeit einen Satz von drei Kegeln: Leitkegel, Zündkegel und Schutzkegel, um eine Unter- oder Überschreitung der Feuerrate zu erkennen.

• Lesen Sie die Kegel an einer gleichbleibenden Position und bei gleichbleibenden Lichtverhältnissen ab. Das visuelle Ablesen ist nach wie vor die gebräuchlichste Methode, auch wenn Thermoelemente und digitale Steuergeräte ihren Platz haben.

• Bewahren Sie die Tüten bis zur Verwendung in der Originalverpackung auf und vermeiden Sie Verunreinigungen durch Glasurspritzer.

Beschränkungen und häufige Fehler

• Kegel geben Auskunft über die Heizleistung, nicht über die genaue Temperatur der Ofenluft zu einem bestimmten Zeitpunkt.

• Falsch platzierte oder schlecht abgeschirmte Kegel führen zu irreführenden Ergebnissen.

• Wenn man sich nur auf das Aussehen der Zapfen verlässt, ohne die Brennpläne zu kennen, kann das zu widersprüchlichen Ergebnissen führen.

Keramische Kegel, die als Gießereifilter verwendet werden (Keramikschaumfilter)

Was ist ein Keramikschaumfilter?

In der Gießereipraxis bezieht sich der Begriff Keramikkegel oder Keramikfilter meist auf ein poröses Keramikelement, das dazu dient, Einschlüsse aus dem geschmolzenen Metall zu entfernen, während es in eine Form fließt. Bei diesen Filtern handelt es sich in der Regel um netzartige, poröse Keramikelemente, die in definierten Porengrößen (oft ausgedrückt als Poren pro Zoll, PPI) hergestellt und chemisch so angepasst werden, dass sie der Schmelztemperatur und der chemischen Umgebung standhalten. Sie sind für hochwertige Aluminium-, Magnesium-, Kupfer- und sogar Stahlgussteile unerlässlich.

Warum Gießereien Keramikfilter verwenden

Keramische Filter entfernen nichtmetallische Einschlüsse, reduzieren Turbulenzen und verbessern das Fließprofil des Metalls. Die Vorteile umfassen:

• weniger interne Defekte und weniger Heißrisse

• verbesserte Oberflächengüte und Maßhaltigkeit

• bessere mechanische Eigenschaften durch weniger Oxideinschlüsse

• geringere Ausschussraten und weniger kostspielige Nacharbeit.

Typische Materialien und ihre Anwendungsumschläge

• Tonerde (Al2O3): üblich für Aluminiumlegierungen; gute chemische Beständigkeit bis zu etwa 1200°C je nach Formulierung.

• Siliziumkarbid (SiC): höhere Temperaturwechselbeständigkeit; wird dort eingesetzt, wo eine höhere Temperatur- und Erosionsbeständigkeit erforderlich ist.

• Zirkoniumdioxid (ZrO2): für sehr hohe Temperaturen oder reaktive Schmelzen wie einige Stähle und Nickellegierungen; höchste Kosten, höchste Leistung.

Porengrößen und Fließeigenschaften

Filter werden in PPI-Werten hergestellt, die für Gussanwendungen üblicherweise zwischen 10 PPI und 40 PPI liegen. Ein niedrigerer PPI-Wert (gröbere Poren) führt zu einem höheren Durchfluss, fängt aber weniger Partikel ein. Ein höherer PPI (feinere Poren) fängt kleinere Einschlüsse ein, erhöht aber den Durchflusswiderstand. Die Wahl des richtigen PPI ist ein Gleichgewicht zwischen Filtrationsleistung und akzeptablem Druckabfall.

Wie Filter in der Praxis eingesetzt werden

• Eingesetzt in Filterkästen oder Filterhülsen im Anschnittsystem.

• Oft mit Dichtungen oder feuerfesten Mörteln versiegelt, um einen Metallbypass zu verhindern.

• Kann einzeln oder in gestaffelten Filtrationsbänken für hohe Reinheitsanforderungen verwendet werden.

Materialien, Herstellung und Spezifikationen

Pyrometrische Kegel - Materialien und Herstellungshinweise

Die Kegel werden aus speziell gemischten und wärmebehandelten Tonmassen hergestellt, um ein gleichmäßiges Schmelzverhalten zu erreichen. Strenge Qualitätskontrollen bei der Formulierung und beim Brennen gewährleisten reproduzierbare Erweichungspunkte. Cones können für den allgemeinen Gebrauch im Studio oder mit engeren Toleranzen für die Laborkontrolle hergestellt werden. Die empfohlenen Handhabungs- und Lagerungspraktiken sind einfach: trocken aufbewahren, die Spitzen nicht abplatzen lassen und nach Kegelnummer aufbewahren, damit Sie den richtigen Kegel für den vorgesehenen Brand verwenden.

Keramikfilter für die Gießerei - Produktions- und Qualitätskennzeichen

Keramische Schaumstofffilter werden in der Regel durch Beschichtung eines Opferpolymerschaums mit einer Keramikaufschlämmung, Trocknung und Brennen hergestellt. Nach dem Brennen brennt das Polymer ab und hinterlässt ein offenzelliges Keramikgerüst. Wichtige Qualitätsparameter:

• chemische Zusammensetzung und Phasenreinheit

• Einheitlichkeit der Porengröße und Konnektivität

• mechanische Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit

• einheitliche Maßtoleranz bei Filtergehäusen.

Auswahlmatrix: welcher Konus oder Filter zu verwenden ist

Tabelle für schnelle Entscheidungen

Bei der Auswahl eines Gießereifilters sollten Sie die Materialchemie und die maximale Betriebstemperatur berücksichtigen. Wählen Sie für pyrometrische Kegel einen Kegel, der zum Scherben und zur Glasurreife passt, und bestätigen Sie dies mit Ihrem Brennplan und Ihren Aufzeichnungen.

Installation, Handhabung und bewährte Verfahren

Für pyrometrische Kegel

• Stellen Sie die Kegel so auf, dass sie die gleiche Atmosphäre und Wärmeentwicklung erfahren wie Ihre Waren.

• Wenn Sie einen Sitter für den Ofen verwenden, vergewissern Sie sich, dass die vom Ofenhersteller empfohlene Kegelklasse eingehalten wird.

• Verwenden Sie für eine konsistente Datenerfassung an jedem Regal Zeugenkegel.

Für Gießereifilter

• Dichten Sie die Filter richtig ab, um einen Metallbypass zu verhindern.

• Verwenden Sie ein geeignetes Filterkastendesign, um vorzeitigen Bruch zu vermeiden.

• Vermeiden Sie übermäßige Turbulenzen stromaufwärts, die die Filtrationsleistung verringern können.

• Das Vorheizen von Filtern oder die Verwendung von vorgewärmten Anschnitten kann den Temperaturschock reduzieren.

Leistungsmetriken und Überwachung

Pyrometrische Kegel

Die Leistung ist qualitativ und visuell. Verfolgen Sie das Verhalten der Messkegel zusammen mit Thermoelementprotokollen, um einen genauen Prozessverlauf zu erstellen. Verwenden Sie in Laborumgebungen Kegel mit engeren Toleranzen oder koppeln Sie Kegelmesswerte mit der Validierung von Thermoelementen.

Gießerei-Filter

Schlüsselkennzahlen:

• Einschlussrate (gemessen durch Metallographie)

• Druckabfall und Durchflussmenge unter Gießbedingungen

• Unversehrtheit des Filters nach Kontakt mit geschmolzenem Metall

• Senkung der Ausschuss- und Nacharbeitsquoten.
  Zur Bestätigung der Filterleistung in der Produktion werden routinemäßige Probenahmen und Qualitätsprüfungen empfohlen.

Vergleich: pyrometrische Kegel und keramische Gießereifilter

Typische Spezifikationstabelle für Gießereifilter

Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei um allgemeine Richtlinien handelt. Die genauen Temperaturgrenzen hängen von der Formulierung und den örtlichen Bedingungen ab. Prüfen Sie stets die Datenblätter der Hersteller auf Auslegungswerte.

Umwelt-, Sicherheits- und Kostenüberlegungen

• Keramische Filter reduzieren den Ausschuss und den nachgelagerten Abfall, erhöhen jedoch die Kosten für Verbrauchsmaterialien pro Durchlauf. Die Gesamtbetriebskosten sind in der Regel günstig, wenn der Einsatz von Filtern die Nacharbeit reduziert und den Ertrag erhöht.

• Bei der Entsorgung von gebrauchten Filtern und Ofenrückständen sind die örtlichen Umweltvorschriften zu beachten.

• Bei pyrometrischen Kegeln ist die Entsorgung risikoarm; bei Gießereifiltern können anhaftende Krätze und Oxidreste anfallen, die eine ordnungsgemäße industrielle Entsorgung erfordern.

Zusammenfassung der Tabellen (Schnellübersicht)

Tabelle A. Wann wird welcher Keramikkonus verwendet?

Tabelle B. Gemeinsame Zuordnung von PPI zu Anwendungen

FAQs (häufig gestellte Fragen)

1. Was ist der Unterschied zwischen einem pyrometrischen Kegel und einem Ofen-Thermoelement?
   Ein Thermoelement misst die momentane Temperatur an einem Punkt. Ein pyrometrischer Kegel misst die Wärmearbeit, d. h. die kombinierte Wirkung von Zeit und Temperatur. Verwenden Sie beide zusammen, um die beste Kontrolle zu erhalten.

2. Kann ich einen keramischen Gießereifilter wiederverwenden?
   Nein. Filter sind Opfergaben. Nachdem sie geschmolzenem Metall ausgesetzt wurden, sind sie mit Oxyden gesättigt und haben ihre strukturelle Integrität verloren. Ersetzen Sie die Filter nach jedem Guss.

3. Welchen Kegel sollte ich für Steingut verwenden?
   Steinzeug brennt in der Regel zwischen Kegel 5 und Kegel 11, je nach Scherben und Glasur. Prüfen Sie Ihre Rezeptur und Ihren Brennplan und verwenden Sie auf jedem Regal einen Zeugenkonus.

4. Wie wähle ich PPI-Filter für Aluminiumguss aus?
   Abwägen zwischen erforderlicher Sauberkeit und akzeptablem Durchfluss. Für allgemeine Aluminiumarbeiten sind 20PPI-Filter üblich; für Präzisionsgussteile können 30PPI oder mehr verwendet werden. Bestätigen Sie dies durch Probeabgüsse und Metallographie.

5. Sind Schaumkeramikfilter mit allen Legierungen kompatibel?
   Die meisten sind für bestimmte Legierungsfamilien formuliert. Aluminiumoxid eignet sich gut für Aluminium; Zirkoniumdioxid und SiC werden für höhere Temperaturen oder reaktivere Schmelzen gewählt. Prüfen Sie die Kompatibilitätstabellen der Hersteller.

6. Müssen pyrometrische Kegel kalibriert werden?
   Kegel werden nach einem Standard hergestellt, aber lagern Sie sie sorgfältig und verwenden Sie Kegel von zuverlässigen Marken. In kritischen Labors sollten die Kegelergebnisse mit kalibrierten Thermoelementen verglichen werden.

7. Was sind Anzeichen dafür, dass ein Gießereifilter während eines Gusses versagt hat?
   Ungleichmäßiger Durchfluss, Metall, das die Filterdichtungen umgeht, Filterbruch oder hartnäckige Einschlüsse im Guss sind Anzeichen dafür. Überprüfen Sie den Anschnitt und den Filtersitz nach jeder Anomalie.

8. Kann ich Kegel direkt auf glasiertes Geschirr stellen?
   Verunreinigen Sie die Arbeit nicht mit Kegelmaterial. Setzen Sie die Kegel auf separate Ofenpfosten oder verwenden Sie Zeugenfliesen, um zu vermeiden, dass Ausrutscher oder Glasurläufe Kegel oder Waren beschädigen.

9. Wie kann ich gebrauchte Keramikfilter sicher entsorgen?
   Beachten Sie die örtlichen Vorschriften für Industrieabfälle. Filter mit Schwermetallrückständen können gefährlich sein; fragen Sie Ihren Umweltbeauftragten oder Lieferanten nach Empfehlungen zur Entsorgung.

10. Welche Aufzeichnungen sollte eine Gießerei über die Verwendung von Filtern führen?
    Verfolgen Sie Filtertyp, PPI, Chargennummer, Gießbedingungen, Einschlussraten aus QS-Proben und Ausschussraten. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung und Kostenrechtfertigung.

Quellen und ausgewählte Referenzen

Wichtige maßgebliche Quellen, auf die in diesem Artikel verwiesen wird:

• Übersicht und Geschichte des pyrometrischen Kegels.

• Praktische Verwendung von pyrometrischen Kegeln und Diagrammen.

• Keramische Schaumstofffilter für den Metallguss, Materialien und PPI-Anleitung.

• Gießereiproduktseiten und Anwendungshinweise einschließlich Herstelleranleitungen.