Filtros de espuma cerámica para la filtración de metal fundido se fabrican de forma más fiable mediante la ruta de impregnación de espuma orgánica, utilizando polvos cerámicos de gran pureza, reología controlada de la lechada, impregnación repetible y eliminación del exceso de lechada, seguida de un secado cuidadoso, quemado del aglutinante y sinterización controlada. La selección adecuada de la materia prima, el control del proceso y la verificación de la calidad dan como resultado filtros que eliminan las inclusiones de óxido y las partículas no metálicas al tiempo que minimizan la turbulencia y la pérdida de metal, razón por la cual los filtros de espuma cerámica fabricados correctamente son un consumible esencial para las fundiciones de aluminio modernas.
Qué hacen los filtros de espuma cerámica y por qué son importantes
Los filtros de espuma cerámica son redes cerámicas tridimensionales de celdas abiertas que atrapan las inclusiones no metálicas y suavizan el flujo de metal fundido. En las fundiciones de aluminio, reducen los óxidos y la escoria, protegen los moldes y matrices y mejoran las propiedades mecánicas de las piezas fundidas finales. Su rendimiento depende de la geometría de los poros, el grosor de las paredes y la química de la superficie, que dependen de las decisiones de fabricación. Lea también: Cómo hacer un filtro de cerámica.
Funciones clave en la fundición de aluminio
- Captación y retención de inclusión mecánica en la red.
- Suavización del flujo para reducir las turbulencias y el arrastre de gases.
- Estabilidad térmica y química en contacto con aluminio fundido.
Materias primas y formulaciones típicas de los purines
Los principales materiales de matriz son la alúmina de gran pureza (Al2O3) para equilibrar el coste y la estabilidad química, el carburo de silicio (SiC) para mejorar la resistencia al choque térmico y las mezclas de circonio cuando se requiere una tenacidad extrema. Los aglutinantes como el PVA o la metilcelulosa aportan resistencia verde. Los dispersantes y el contenido controlado de agua producen la reología necesaria para la infiltración completa de la plantilla de espuma.
| Componente | Típico wt% | Papel |
|---|---|---|
| Polvo cerámico (mezcla Al2O3/Sic) | 60 - 92 | Red estructural tras la sinterización |
| Aglutinante (PVA, PVOH) | 0.5 - 6 | Fuerza verde |
| Sílice coloidal / vidrio soluble | 2 - 10 | Ayuda a la sinterización |
| Agua / disolvente | 8 - 30 | Control reológico |
Principales vías de fabricación y sus ventajas y desventajas
Los principales métodos industriales son la réplica de esponja polimérica (método de réplica), el espumado directo de la pasta, la extrusión para formas celulares tipo panal y la fabricación aditiva para piezas a medida o de bajo volumen. En el caso de los filtros de fundición de aluminio, el método de réplica de esponja polimérica domina porque reproduce con fiabilidad la topología de célula abierta a partir de espumas plantilla baratas a escala.
Proceso paso a paso: método de la esponja polimérica (réplica)
1. Selección y corte de plantillas
Seleccione espuma de poliuretano de célula abierta u otro polímero; el número de células determina el tamaño final de los poros. Para los filtros de fundición de aluminio, el número de células suele oscilar entre 10 y 60 ppi. Cortar las piezas en bruto ligeramente por encima de su tamaño para poder recortarlas después de la sinterización.
2. Preparación del lodo
Mezcla de alto cizallamiento de polvo cerámico, aglutinante, dispersante y agua para obtener una pasta homogénea sin grumos. La carga de sólidos objetivo suele ser de 60 a 85 wt% en función del grosor de pared requerido y de las características del polvo.
3. Impregnación
La inmersión y compresión, la impregnación al vacío o los ciclos de presión garantizan que la lechada penetre en todas las celdas abiertas. La eliminación del exceso se realiza con rodillos calibrados; la separación entre rodillos determina el grosor del revestimiento residual y, por tanto, el grosor final de la pared.
4. Secado
El secado controlado a bajas temperaturas (80-120 C) y la rampa lenta evitan las grietas por contracción diferencial. Los tiempos de permanencia en el horno dependen del grosor de la pieza.
5. Agotamiento de la carpeta
Rampa lenta a 300-700 C en aire para eliminar la plantilla orgánica y los aglutinantes. Los pasos de retención y la ventilación controlada evitan el reventón interno y mantienen la integridad del puntal.
6. Sinterización
Sinterización final para densificar las partículas cerámicas. En el caso de la alúmina, las temperaturas máximas suelen oscilar entre 1.100 y 1.600 C; los perfiles de rampa y remojo controlan la contracción y la resistencia final. Un control cuidadoso determina la resistencia química y la ausencia de fases vítreas no deseadas.
Control de procesos y parámetros críticos
| Parámetro | Alcance típico / objetivo | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Recuento de células de espuma | 10 - 60 ppp | Establece el tamaño de los poros y la pérdida de carga |
| Sólidos en suspensión | 60 - 85 wt% | Controla el grosor de las paredes |
| Temperatura de secado | 80 - 120 C | Evita el agrietamiento |
| Rampa Burnout | 0,5 - 2 C/min a 350-700 C | Evitar reventones |
| Pico de sinterización (Al2O3) | 1100 - 1600 C | Densifica los puntales |
Control de calidad y pruebas de aceptación
Controles de calidad habituales: porosidad abierta (Arquímedes o porometría), distribución de poros, resistencia a la compresión, resistencia al choque térmico y ensayos de filtración en fundición para medir la reducción del recuento de inclusiones. Se recomienda la trazabilidad por lote de polvo y lote de horno para aplicaciones críticas. Los objetivos típicos de porosidad abierta son de 70 a 92% dependiendo del grado.
Selección del diseño: tamaño de poro, grosor y mapa de aplicación
| Poro (ppi) | Aplicación típica | Nota práctica |
|---|---|---|
| 10 - 20 | Lingotes grandes, flujo ascendente | Baja pérdida de carga |
| 20 - 30 | Colada de palanquilla, semicontinua | Equilibrio entre captura y flujo |
| 30 - 45 | Secciones finas, acabado | Eliminación de inclusiones más finas |
| >45 | Acabados especiales | Mayor pérdida de carga |
Puntos de escala medioambientales, sanitarios y de producción
Las emisiones de combustión de las plantillas de polímeros requieren captura y tratamiento. El control del polvo es esencial cuando se manipulan polvos cerámicos finos. A escala, las líneas de impregnación de rodillo continuo y los hornos de túnel reducen el coste unitario por pieza. Muchos fabricantes ofrecen líneas de producción llave en mano con control inteligente del horno para ciclos repetibles.
Cómo la gama de productos AdTech apoya los flujos de trabajo de fundición
AdTech suministra filtros de espuma cerámica de alúmina en los grados y espesores de ppi habituales, junto con placas aislantes cerámicas y cuerdas y mantas de fibra cerámica para proteger los sistemas de colada. Para la adopción en producción, solicite paquetes de prueba y asistencia técnica adaptada para optimizar el grado del filtro para su aleación y geometría de colada. Las notas de fabricación de AdTech coinciden con las secuencias de proceso estándar de la industria.
Instalación, almacenamiento y resolución de problemas
Precalentar los filtros para minimizar el choque térmico y asegurar una buena humectación en el primer uso. Almacenar en un lugar seco y ventilado. Los modos de fallo comunes incluyen el agrietamiento por calentamiento rápido y la obstrucción debida a la escoria aguas arriba; tratar con rampas más lentas y desgasificación aguas arriba.
Observaciones finales y pasos recomendados para la cualificación
Para calificar una calidad para la producción: realice pruebas de colada en paralelo con recuento de inclusiones, cupones de pruebas mecánicas e inspección del acabado superficial. Realice un seguimiento de los lotes y las zonas del horno para detectar posibles anomalías. En caso de uso a gran escala, considere la posibilidad de auditar a los proveedores para comprobar los sistemas de control de calidad y los controles medioambientales.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
-
¿Qué número de poros debo utilizar para los tochos de aluminio de la serie 6xxx?
El punto de partida típico es de 20-30 ppi; realice coladas de prueba para equilibrar la eliminación de inclusiones y la pérdida de cabeza. -
¿Se pueden reutilizar los filtros de espuma cerámica?
No, son consumibles de un solo uso; la reutilización entraña el riesgo de que queden inclusiones atrapadas y se debilite la estructura. -
¿Reaccionarán los filtros de alúmina con el aluminio fundido?
La alúmina de gran pureza es químicamente estable con el aluminio; asegúrese de una sinterización correcta para evitar fases vítreas residuales que podrían reaccionar. -
¿Cómo afecta el tamaño de las células al flujo y la filtración?
Las celdas más grandes permiten un mayor caudal con una menor caída de presión, pero eliminan menos inclusiones finas; las celdas más pequeñas aumentan la capacidad de captura y la pérdida de carga. -
¿Son mejores los filtros de carburo de silicio?
El SiC ofrece mayor resistencia al choque térmico y a la abrasión; elija en función de las temperaturas de vertido y la manipulación. -
¿Qué temperatura de sinterización es la estándar?
Los filtros de alúmina suelen sinterizarse entre 1100 y 1600 °C en función de la formulación y la resistencia deseada. -
¿Cómo debo probar los filtros antes de utilizarlos en la producción?
Verificar la porosidad, la tolerancia dimensional y realizar una pequeña prueba de fundición para medir la reducción del número de inclusiones. -
¿Cuál es la causa del agrietamiento del filtro durante la primera colada?
Cambio rápido de temperatura o humedad atrapada; precalentar los filtros y asegurar un almacenamiento en seco. -
¿Cambian los filtros la química de los metales?
Los filtros fabricados correctamente son inertes; los mal sinterizados o contaminados pueden introducir impurezas, por lo que hay que comprarlos a proveedores cualificados. -
¿Cómo elegir un proveedor para grandes volúmenes?
Busque un control de calidad coherente, trazabilidad, capacidad de la línea de producción y asistencia técnica para pruebas y ajustes.
Notas finales
Si desea cualificar un filtro para la producción, solicite muestras de prueba con la geometría exacta que va a utilizar, realice una prueba de fundición con y sin el filtro y mida el número de inclusiones, las propiedades mecánicas y el acabado superficial. Para la producción a gran escala, considere la posibilidad de recurrir a un proveedor que ofrezca líneas llave en mano o fabricación por contrato con controles medioambientales para las emisiones de combustión.
Si desea saber más sobre las placas filtrantes de espuma cerámica, puede consultar nuestras otras guías:
Filtro de espuma cerámica Código HS.
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Fabricantes de filtros de espuma de cerámica en China.
Perspectivas del mercado mundial de filtros de espuma cerámica 2026.
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