Пенокерамические фильтры для фильтрации расплавленного металла наиболее надежно производятся методом пропитки органической пеной, с использованием высокочистых керамических порошков, контролируемой реологией шлама, повторяющейся пропиткой и удалением излишков шлама, с последующей тщательной сушкой, выгоранием связующего и контролируемым спеканием. Правильный выбор сырья, контроль процесса и проверка качества позволяют получить фильтры, которые удаляют оксидные включения и неметаллические частицы, сводя к минимуму турбулентность и потери металла, поэтому правильно изготовленные фильтры из керамической пены являются необходимым расходным материалом для современных алюминиевых литейных цехов.
Что делают фильтры из керамической пены и почему они важны
Пенокерамические фильтры представляют собой трехмерные керамические сети с открытыми порами, которые задерживают неметаллические включения и сглаживают поток расплавленного металла. В алюминиевом литье они уменьшают количество окислов и окалины, защищают формы и штампы, а также улучшают механические свойства готовых отливок. Их эффективность зависит от геометрии пор, толщины стенок и химического состава поверхности, которые определяются производственным процессом. Читайте также: Как сделать керамический фильтр.
Ключевые рабочие роли в алюминиевом литье
- Захват и удержание механических включений в сети.
- Сглаживание потока для снижения турбулентности и уноса газа.
- Термическая и химическая стабильность при контакте с расплавленным алюминием.
Сырьевые материалы и типичные составы суспензий
Основными материалами матрицы являются высокочистый глинозем (Al2O3), обеспечивающий сбалансированную стоимость и химическую стабильность, карбид кремния (SiC) для повышения устойчивости к тепловым ударам, а также смеси циркония, когда требуется экстремальная прочность. Связующие вещества, такие как ПВА или метилцеллюлоза, обеспечивают экологическую прочность. Диспергаторы и контролируемое содержание воды обеспечивают реологию, необходимую для полной инфильтрации пенопласта.
| Компонент | Типичный wt% | Роль |
|---|---|---|
| Керамический порошок (смесь Al2O3/Sic) | 60 - 92 | Структурная сеть после спекания |
| Связующее вещество (ПВА, ПВОХ) | 0.5 - 6 | Зеленая сила |
| Коллоидный диоксид кремния / растворимое стекло | 2 - 10 | Способствует спеканию |
| Вода / растворитель | 8 - 30 | Контроль реологии |
Основные производственные маршруты и их компромиссы
Основными промышленными методами являются репликация полимерной губки (метод реплики), прямое вспенивание суспензии, экструзия для получения сотоподобных ячеистых форм и аддитивное производство для изготовления деталей на заказ или в небольших объемах. Для алюминиевых литейных фильтров доминирует метод репликации полимерной губки, поскольку он позволяет надежно воспроизводить топологию открытых ячеек из недорогих пенопластов-шаблонов в масштабе.
Пошаговый процесс: метод полимерной губки (реплика)
1. Выбор шаблона и вырезание
Выберите полиуретан с открытыми порами или другой полимерный пенопласт; количество ячеек определяет конечный размер пор. Для алюминиевых литейных фильтров обычное количество ячеек составляет от 10 до 60 ppi. Вырежьте заготовки немного больше по размеру, чтобы можно было обрезать их после спекания.
2. Приготовление суспензии
Смешивание керамического порошка, связующего, диспергатора и воды с высокой скоростью вращения до получения однородной суспензии без комков. Целевое содержание твердых частиц обычно составляет от 60 до 85 масс% в зависимости от требуемой толщины стенки и характеристик порошка.
3. Пропитка
Окунание и выдавливание, вакуумная пропитка или циклическое воздействие давления обеспечивают проникновение суспензии во все открытые ячейки. Излишки удаляются с помощью калиброванных валиков; зазор между валиками определяет остаточную толщину покрытия и, следовательно, конечную толщину стенки.
4. Сушка
Контролируемая сушка при низких температурах (80-120 C) и медленном темпе предотвращает появление трещин из-за дифференциальной усадки. Время выдержки в печи зависит от толщины детали.
5. Выгорание скоросшивателя
Медленная рампа до 300-700 C на воздухе для удаления органического шаблона и связующих веществ. Ступени удержания и контролируемое удаление воздуха предотвращают внутреннее раздувание и сохраняют целостность стоек.
6. Спекание
Окончательное спекание для придания плотности керамическим частицам. Для глинозема пиковые температуры обычно находятся в диапазоне 1100-1600 C; профили темпа и выдержки контролируют усадку и конечную прочность. Тщательный контроль здесь определяет химическую стойкость и отсутствие нежелательных стеклообразных фаз.
Управление процессом и критические параметры
| Параметр | Типичный диапазон / цель | Почему это важно |
|---|---|---|
| Количество ячеек пены | 10 - 60 ppi | Устанавливает размер пор и потерю напора |
| Твердые частицы шлама | 60 - 85 wt% | Контролирует толщину стенки |
| Температура сушки | 80 - 120 C | Предотвращает растрескивание |
| Выгорающая рампа | 0,5 - 2 C/мин до 350-700 C | Предотвращение раздувания |
| Пик спекания (Al2O3) | 1100 - 1600 C | Уплотняет стойки |
Контроль качества и приемочные испытания
Общие проверки качества: открытая пористость (Архимед или порометрия), распределение пор, прочность на сжатие, устойчивость к тепловому удару, а также испытания на фильтрацию в печи для измерения уменьшения количества включений. Для критических применений рекомендуется отслеживать партию порошка и партию печи. Типичные показатели открытой пористости составляют от 70 до 92% в зависимости от марки.
Выбор конструкции: размер пор, толщина и область применения
| Поры (ppi) | Типичное применение | Практическое замечание |
|---|---|---|
| 10 - 20 | Большие слитки, поток по стояку | Низкая потеря напора |
| 20 - 30 | Литье заготовок, полунепрерывное | Баланс между улавливанием и расходом |
| 30 - 45 | Тонкие секции, отделка | Удаление мелких включений |
| >45 | Специальная отделка | Большая потеря напора |
Точки шкалы экологии, здоровья и производства
Выбросы при выгорании полимерных шаблонов требуют улавливания и обработки. Контроль пыли необходим при работе с мелкими керамическими порошками. Линии непрерывной роликовой пропитки и туннельные печи снижают удельную стоимость детали. Многие производители предлагают производственные линии "под ключ" с интеллектуальным управлением печью для повторяющихся циклов.
Как линейка продуктов AdTech поддерживает рабочие процессы литейного производства
Компания AdTech поставляет фильтры из вспененной глиноземной керамики распространенных марок и толщины ppi, а также керамические изоляционные плиты, канаты и покрывала из керамического волокна для защиты заливочных систем. Для внедрения в производство запросите пробные пакеты и соответствующую техническую поддержку для оптимизации марки фильтра для вашего сплава и геометрии заливки. Производственные инструкции AdTech соответствуют стандартным промышленным технологическим схемам.
Установка, хранение и устранение неисправностей
Предварительно нагрейте фильтры, чтобы минимизировать тепловой шок и обеспечить хорошее смачивание при первом использовании. Храните в сухих, вентилируемых условиях. Распространенные виды отказов включают растрескивание при быстром нагреве и засорение в результате попадания окалины; устраняются при более медленном темпе и дегазации вверх по потоку.
Заключительные замечания и рекомендуемые этапы квалификации
Чтобы определить сорт для производства, проведите параллельные испытания литья с подсчетом включений, механическими испытаниями купонов и контролем качества поверхности. Отслеживайте партии и зоны обжига, чтобы выявить любые аномалии. При крупномасштабном использовании следует провести аудит поставщика на предмет систем контроля качества и экологического контроля.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
-
Какое количество пор следует использовать для алюминиевых заготовок серии 6xxx?
Типичная точка отсчета - 20-30 ppi; проведите пробные отливки, чтобы сбалансировать удаление включений и потерю напора. -
Можно ли повторно использовать керамические поролоновые фильтры?
Нет, это одноразовые расходные материалы; повторное использование чревато появлением вкраплений и ослаблением структуры. -
Будут ли глиноземные фильтры реагировать с расплавленным алюминием?
Высокочистый глинозем химически стабилен с алюминием; обеспечьте правильное спекание, чтобы избежать остаточных стеклообразных фаз, которые могут вступить в реакцию. -
Как размер ячеек влияет на поток и фильтрацию?
Более крупные ячейки обеспечивают более высокий поток при меньшем перепаде давления, но удаляют меньше мелких включений; мелкие ячейки увеличивают способность улавливания и потери напора. -
Лучше ли фильтры из карбида кремния?
SiC обладает большей устойчивостью к тепловому удару и абразивному износу; выбирайте в зависимости от температуры заливки и условий эксплуатации. -
Какая температура спекания является стандартной?
Глиноземные фильтры обычно спекаются при температуре от 1100 до 1600 °C в зависимости от рецептуры и желаемой прочности. -
Как проверить фильтры перед использованием в производстве?
Проверьте пористость, допустимые размеры и проведите небольшое литейное испытание, чтобы измерить уменьшение количества включений. -
Что вызывает растрескивание фильтра при первой заливке?
Быстрое изменение температуры или попадание влаги; предварительно нагрейте фильтры и обеспечьте сухое хранение. -
Изменяют ли фильтры химический состав металла?
Правильно изготовленные фильтры инертны; плохо спеченные или загрязненные фильтры могут содержать примеси, поэтому покупайте их у квалифицированных поставщиков. -
Как выбрать поставщика для больших объемов работ?
Ищите постоянный контроль качества, возможность отслеживания, возможности производственной линии и инженерную поддержку при испытаниях и настройках.
Заключительные заметки
Если вы планируете сертифицировать фильтр для производства, запросите пробные образцы с точной геометрией, проведите боковые испытания литья с фильтром и без него, измерьте количество включений, механические свойства и шероховатость поверхности. Для масштабного производства обратитесь к поставщику, предлагающему линии "под ключ" или контрактное производство с экологическим контролем выбросов при выгорании.
Если вы хотите узнать больше о фильтровальных пластинах из вспененной керамики, вы можете просмотреть другие наши руководства:
Керамический поролоновый фильтр Код ТН ВЭД.
Керамика пористая или непористая?
Производители фильтров из керамической пены в Китае.
Перспективы развития мирового рынка фильтров из керамической пены на 2026 год.
Расплавленный алюминий керамическая пена фильтр пластины цена.