Seramik Filtre Nasıl Yapılır

Yüksek performanslı bir seramik filtre yapmak esas olarak poli̇meri̇k sünger çoğaltma tekni̇ği̇. Bu endüstriyel işlem, ağsı açık hücreli poliüretan köpüğün tiksotropik seramik bulamacı (genellikle Silisyum Karbür, Alümina veya Zirkonya) ile emprenye edilmesini içerir. Köpük iyice kaplandıktan ve tıkanmayı önlemek için fazla malzeme çıkarıldıktan sonra, ünite kurutma ve sıkı bir şekilde kontrol edilen ateşleme işlemine tabi tutulur. Sinterleme aşaması sırasında, iç polimer köpük tamamen yanar ve geride birbirine bağlı boşluklardan oluşan hassas bir ağa sahip seramik bir kopya bırakır. Bu yapı erimiş metalin içinden geçmesine izin verirken fiziksel olarak yabancı maddeleri hapseder ve akış türbülansını yumuşatır.

Seramik Köpük Filtrelerin Arkasındaki Mühendislik

Erimiş metal filtrasyonu için gözenekli seramik üretmek sadece kili şekillendirmekten ibaret değildir. Bu, hassas bir kimya ve ısı mühendisliği mücadelesidir. At ADtech, seramik filtre üretimini reoloji (maddenin akışı) ve termodinamik arasındaki bir denge olarak görüyoruz.

Amaç, aşırı termal şoklara (genellikle oda sıcaklığından saniyeler içinde 1500°C'nin üzerine çıkarak) çatlamadan dayanabilecek bir yapı oluşturmaktır. Bunu başarmak için üretim hattının değişkenleri mikron seviyesine kadar kontrol etmesi gerekir.

Sünger Çoğaltma Yöntemi Neden Hakimdir?

Doğrudan köpürtme veya katı bir karışıma gözenek oluşturucu maddeler ekleme gibi başka yöntemler olsa da sünger çoğaltma yöntemi endüstri standardı olmaya devam etmektedir. Gözenek Boyutu (PPI veya İnç Başına Gözenek olarak ölçülür) ve toplam gözeneklilik üzerinde en tutarlı kontrolü sunar. Bu yöntem, nihai ürünün erimiş metalin ferro-statik basıncına dayanacak mekanik güce sahip olmasını sağlar.

Adım 1: Hammadde Seçimi ve Hazırlanması

Herhangi bir yüksek kaliteli filtrenin temeli tozdur. Sadece genel seramik tozu kullanamayız. Sinterleme sırasında sıkı bir paketleme sağlamak için partikül boyutu dağılımı (PSD) hesaplanmalıdır.

Agregalar

Agrega seçimi filtrenin uygulamasını tanımlar.

• Silisyum Karbür (SiC): Öncelikle demir ve bakır alaşımları için kullanılır. Mükemmel termal şok direncine sahiptir.

• Alüminyum Oksit (Al2O3): Alüminyum filtrasyonu için idealdir. Kimyasal olarak stabildir ve erimiş alüminyumdan kaynaklanan korozyona karşı dirençlidir.

• Zirkonya (ZrO2): Sıcaklığın 1600°C'yi aştığı çelik uygulamaları için gereklidir.

Bağlayıcılar ve Reolojik Ajanlar

Seramik parçacıklarını fırınlamadan önce bir arada tutan “tutkal” kritik önem taşır. Fosfat bağlayıcılar veya kolloidal silikanın bir kombinasyonunu kullanıyoruz. Bununla birlikte, mükemmel bir kaplamanın sırrı reoloji̇k deği̇şti̇ri̇ci̇ler. Bu katkı maddeleri bulamacın viskozitesini kontrol eder. Bulamaç çok kalınsa iç gözenekleri tıkar. Çok ince olması halinde ise süngerden akarak erimiş metal basıncı altında çöken zayıf bir filtre iskeletine neden olur.

Tablo 1: Malzeme Bileşimi ve Uygulama Matrisi

Temel Malzeme	Ana Bileşen	Ateşleme Sıcaklığı (°C)	Birincil Uygulama	Termal Şok Direnci
Alümina	Al₂O₃ (>85%)	1100 – 1350	Alüminyum Alaşımları	İyi
Silisyum Karbür	SiC (>70%)	1150 – 1450	Demir, Gri Demir, Bronz	Mükemmel
Zirkonya	ZrO₂ (>95%)	1600 – 1700	Karbon Çelik, Paslanmaz Çelik	Yüksek
Mullit	3Al₂O₃-2SiO₂	1300 – 1500	Düşük Sıcaklıklı Ütü	Orta düzeyde

Adım 2: Kritik Bulamaç Hazırlama

Bu aşama vasat bir filtreyi ADtech premium filtreden ayırır. Bulamacın hazırlanması çok aşamalı bir karıştırma işlemidir.

Karıştırma Protokolleri

1. Kuru Karıştırma: Seramik tozları ve katı katkı maddeleri, parçacık boyutlarının homojen bir şekilde dağılmasını sağlamak için yuvarlanır.

2. Sıvı Katkısı: Su nadiren tek başına kullanılır. Su, köpük kesiciler ve dağıtıcılardan oluşan bir karışım kullanırız. Sıvı, yüksek kesmeli karıştırma altında toza yavaşça eklenir.

3. Havalandırma: Bulamaçtaki hava kabarcıkları ölümcüldür. Bir hava kabarcığı seramik kaplamada bir cep oluşturursa, erimiş metal ona çarptığında çatlayacak zayıf bir nokta oluşturur. Süngere temas etmeden önce bulamaçtaki sürüklenmiş gazı gidermek için vakumlu hava giderme odaları kullanıyoruz.

Tiksotropi Kontrolü

Bulamaç şu şekilde olmalıdır tiksotropik. Bu, çalkalandığında (kaplama işlemi sırasında) akışkan hale geldiği, ancak hareketsizken hızla katılaştığı anlamına gelir. Bu özellik, sünger kaplandıktan sonra seramiğin köpük telleri üzerinde kalmasını ve filtrenin dibinde birikmek üzere damlamamasını sağlar.

Adım 3: Taşıyıcı Hazırlığı (Sünger)

Poliüretan (PU) köpük, kurbanlık şablon görevi görür. Nihai ürünün PPI değerini belirler.

Kesim ve Muayene

Büyük PU köpük topakları, 7×7 inç veya 23×23 inç gibi dökümhane tarafından istenen belirli boyutlarda dilimlenir.

Önemli Kontrol: Köpük “retiküle” olmalıdır. Bu, köpük destekleri arasındaki hücre zarlarının (pencerelerin) tamamen açık olması gerektiği anlamına gelir. Köpüğün kapalı pencereleri (parlayan yüzeyler) varsa, seramik bulamacı nüfuz edemez ve bu da filtrenin tıkanmasına neden olur. Ham köpükte kalan hücre zarlarını patlatarak açmak için termal retikülasyon odaları kullanıyoruz.

Adım 4: Emprenye ve Fazlalık Giderme

Bu, “seramik filtre nasıl yapılır” sürecinin fiziksel kalbidir.

Daldırma

Kesilen köpük parçaları hazırlanan bulamacın içine daldırılır. Otomatik bir hatta, pistonlar köpüğü daldırılmış haldeyken birçok kez sıkıştırır. Bu tekrarlanan sıkıştırma ve gevşetme süngerdeki havayı dışarı atmaya zorlar ve ağır seramik bulamacını her boşluğa çeker.

Rulo Presleme (Porozite Ön Ayarı)

Islatılmış bir sünger aslında bir çamur bloğudur. Sıfır gözenekliliğe sahiptir. Açık yapıyı eski haline getirmek için ıslak köpük önceden ayarlanmış silindirlerden geçer.

1. Boşluk Mesafesi: Silindirler arasındaki mesafe, dikmeler üzerinde ne kadar bulamaç kalacağını belirler.

2. Basınç: Çok fazla basınç hassas köpük bağlarına zarar verir. Çok azı gözeneklerin tıkanmasına neden olur.

3. Hava püskürtme: Yüksek PPI filtreler (50 veya 60 PPI gibi) için silindirler tek başına yetersizdir. Kaplamayı dikmelerden sıyırmadan en küçük yolları temizlemek için ıslak filtreden basınçlı hava üfleyen hassas hava nozulları kullanıyoruz.

Adım 5: Kontrollü Kurutma

Islak bir filtreyi fırına atamazsınız. Su yavaşça buharlaşmalıdır. Eğer su seramik kaplamanın içinde hızla buhara dönüşürse, kaplamayı içten dışa doğru patlatacaktır (dökülme).

• Tünel Kurutucular: Filtreler nem kontrollü tünellerden geçer.

• Sıcaklık Gradyanı: Düşük sıcaklıklarda (40°C) ve yüksek nemde başlarız, kademeli olarak ısıyı artırır ve nemi düşürürüz. Bu, nemi filtrenin merkezinden yüzeye doğru çeker.

• Süre: Bu işlem filtre kalınlığına bağlı olarak tipik olarak 12 ila 24 saat sürer.

Adım 6: Sinterleme ve Yakma Aşaması

Pişirme işlemi nihai seramik bağını oluşturur. Bu işlem yüksek sıcaklıktaki tünel fırınlarda veya mekik fırınlarda gerçekleşir.

Aşama A: Volatilizasyon (Duman Aşaması)

300°C ile 600°C arasında, seramik kaplamanın içindeki poliüretan sünger ayrışmaya başlar. Bu hassas bir andır. Sünger gaza dönüşmeli ve ateşlenmemiş kabuğu çatlatacak kadar genişlemeden gözenekli seramik kaplamadan dışarı çıkmalıdır. ADtech fırınları, polimerin temiz bir şekilde yanmasını sağlamak için bu bölgede oksijen açısından zengin bir atmosfer kullanır.

Aşama B: Seramik Bağ Oluşumu

Sıcaklık 1000°C'nin üzerine çıktıkça, bulamaçtaki sinterleme yardımcıları harekete geçer. Tek tek toz parçacıkları kaynaşmaya başlar.

• Silisyum Karbür için: Silika bağlayıcı, SiC partiküllerini birbirine kilitleyen camsı bir bağ oluşturur.

• Alümina için: Tane sınırlarının birleştiği katı hal sinterlemesi meydana gelir.

Aşama C: Soğutma

Soğutma da ısıtma kadar yavaş olmalıdır. Hızlı soğutma termal strese neden olur. Filtreler, yapısal bütünlüklerini korumak için birkaç saat içinde oda sıcaklığına getirilir.

Bölüm 7: Kalite Kontrol ve Performans Ölçütleri

Filtreyi yapmak işin sadece yarısıdır. Bir dökümhaneye gönderilmeden önce performansının doğrulanması zorunludur.

Fiziksel Muayene

Otomatik görüş sistemleri her filtreyi tarar. Şunları ararlar:

• Tıkalı Gözenekler: Bulamacın boşluğu kapattığı ve temizlenmediği alanlar.

• Çatlaklar: Kurumadan kaynaklanan kılcal kırıklar.

• Boyutlar: Filtrenin döküm kapağına tam olarak oturmasını sağlayın.

Tahribatlı Testler

İmha için her partiden rastgele numuneler alırız.

1. Soğuk Kırma Dayanımı: Ne kadar ağırlık taşıyabileceğini ölçmek için filtreyi eziyoruz. Standart bir 50x50x22mm filtre önemli bir basınca dayanmalıdır.

2. Termal Şok Testi: Filtreyi 1200°C'ye kadar ısıtıp soğuk suya bırakıyoruz. Sağlam kalmalıdır. Eğer parçalanırsa, parti reddedilir.

Tablo 2: Yaygın Kusurlar ve Üretim Nedenleri

Kusur Türü	Görünüş	Üretimde Kök Neden
Kör Gözenekler	Hava akışını engelleyen katı seramik	Bulamaç viskozitesi çok yüksek; Yetersiz hava üfleme
Web Çatlakları	Dikmelerde küçük çatlaklar	Çok hızlı kuruma; Bağlayıcı göçü sorunları
Düşük Güç	Kolayca ufalanır	Sinterleme sıcaklığı çok düşük; Zayıf bağlayıcı oranı
Çekirdek Karartma	Ateşlemeden sonra karanlık merkez	Tam olmayan sünger yanması (fırında oksijen açlığı)

Örnek Olay İncelemesi: Vietnam'da Hurda Sorunlarının Çözümü

Müşteri Orta Ölçekli Alüminyum Dökümhanesi

Konum Hai Phong, Vietnam

Tarih Mart 2023

Meydan okuma:

Dökümhane karmaşık motosiklet motoru bileşenleri üretiyordu. Dökümlerindeki metalik olmayan inklüzyonlar ve oksit filmleri nedeniyle 22% hurda oranı yaşıyorlardı. Filtreleme için temel bir fiberglas ağ kullanıyorlardı ve bu ağ daha büyük dökümlerin ısısı altında eriyor ve bozuluyordu.

ADtech Çözümü:

Dökme sıcaklıklarını (720°C) ve akış hızı gereksinimlerini analiz ettik. Onları ağdan ADtech Alümina Seramik Köpük Filtrelere (40 PPI) geçirdik.

1. Yerleştirme: Yolluk sistemlerini sert seramik filtre ortamına uyum sağlayacak şekilde yeniden tasarladık.

2. Seçim: Katılaşmadan önce kalıbı doldurmak için gereken akış hızını kısıtlamadan ince oksitleri yakalamak için 40 PPI seçtik.

Sonuç:

Uygulamadan sonraki 30 gün içinde hurda oranı 22%'den 7%'ye düştü. Seramik yapı metal akışını yumuşatarak türbülansı (daha fazla okside neden olur) azalttı. Müşteri daha temiz işleme yüzeyleri ve aşağı yönde takım aşınmasının azaldığını bildirdi.

“Ev Yapımı” Filtreler Neden Başarısız Olur?

Arama sorgularında sıklıkla evde seramik filtre yapımı sorulmaktadır. Hobiciler bunu deneyebilir, ancak sonuçlar erimiş metale nadiren dayanır.

1. Fırın Sınırlamaları: Çoğu hobi fırını, PU köpüğünü kabuğu çatlatmadan yakmak için gereken hassas atmosfer kontrolüne sahip değildir.

2. Bulamaç Kimyası: Endüstriyel dağıtıcılar olmadan, ev yapımı bulamaçlar ayrışır. Ağır partiküller batar ve filtrenin üst kısmında zayıf bir tabaka bırakır.

3. Güvenlik Tehlikesi: Ev yapımı bir filtre döküm sırasında arızalanırsa, nem tutma nedeniyle kalıbın taşmasına veya patlamasına neden olabilir. Endüstriyel güvenlik için, sertifikalı ADtech filtreler tek geçerli seçenektir.

ADtech Filtreler için Teknik Özellikler

Filtre siparişi verirken veya üretirken, standart özellikleri anlamak doğru makine veya ürünün seçilmesine yardımcı olur.

Tablo 3: ADtech Standart Üretim Spesifikasyonları

Mülkiyet	Alümina (Al2O3)	Silisyum Karbür (SiC)	Zirkonya (ZrO2)
Gözenek Yoğunluğu (PPI)	10, 20, 30, 40, 50, 60	10, 20, 30, 40	10, 20, 30
Gözeneklilik (%)	80 – 90%	80 – 85%	75 – 85%
Yığın Yoğunluğu (g/cm³)	0.35 – 0.55	0.35 – 0.50	0.80 – 1.0
Basınç Dayanımı	> 1.0 MPa	> 1,2 MPa	> 1,5 MPa
Maksimum Çalışma Sıcaklığı	1200°C	1500°C	1700°C

İleri Düzey Değerlendirmeler: Ekolojik Üretim

Modern üretim, çevresel etkiye dikkat edilmesini gerektirir. ADtech olarak şunlara odaklanıyoruz:

• Fazla Bulamacın Geri Dönüşümü: Emdirme aşamasından gelen damlama toplanır, yoğunluk açısından izlenir ve karıştırıcıya yeniden verilir.

• Yıkayıcı Sistemler: Yakma aşaması poliüretan köpükten izosiyanatları açığa çıkarır. Bu gazları fabrika bacasından çıkmadan önce nötralize etmek için yüksek sıcaklıkta son yakıcılar ve yıkayıcılar kullanıyoruz.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Seramik filtrelerin üretimi ve uygulaması ile ilgili en sık sorulan soruları burada bulabilirsiniz.

1. Filtrenin içindeki “süngeri” yapmak için kullanılan birincil malzeme nedir?

İç sünger retiküle poliüretan (PU) köpükten yapılmıştır. Yüksek sıcaklıklarda temiz bir şekilde yandığı (buharlaştığı) ve seramik yapının içinde çok az kül kalıntısı bıraktığı için seçilmiştir.

2. Seramik filtrenin gözenek boyutunu nasıl kontrol ediyorsunuz?

Gözenek boyutu tamamen taban olarak kullanılan PU köpüğün PPI (İnç Başına Gözenek) değerine göre belirlenir. Eğer 30 PPI süngerle başlarsak, nihai seramik filtre kabaca 30 PPI olacaktır, ancak kaplama kalınlığı açıklık boyutunu biraz azaltır.

3. Bu filtreleri su filtrelemek için kullanabilir miyim?

Mekanizma benzer olsa da, metalürjik filtreler erimiş metal için tasarlanmıştır. Gözenekleri sudaki bakterileri veya ince tortuları yakalamak için çok büyüktür. Su filtreleri genellikle farklı bir presleme işlemiyle yapılan mikron altı açıklıklara sahip mikro gözenekli seramikler kullanır.

4. Sinterleme sıcaklığı çok düşükse ne olur?

Sıcaklık çok düşükse, seramik bağ tamamen oluşmayacaktır. Filtre doğru görünecek ancak düşük mekanik dayanıma sahip olacaktır. Ağır erimiş metal akışı tarafından vurulduğunda muhtemelen parçalanacak veya yıkanacaktır.

5. Neden bazı filtreler pembe ve diğerleri gridir?

Renk malzemeyi gösterir. Pembe veya beyaz genellikle Alümina'yı (alüminyum için) gösterir. Gri veya siyah genellikle Silisyum Karbürü (demir/bakır için) gösterir. Sarımsı veya ten rengi genellikle Zirkonyayı (çelik için) gösterir.

6. Üretim süreci ne kadar sürüyor?

Bulamacın karıştırılmasından son kalite kontrolüne kadar olan süreç yaklaşık 3 ila 4 gün sürmektedir. Bu, bulamaç için gerekli dinlenme sürelerini, yavaş kuruma eğrilerini ve uzun fırınlama döngüsünü hesaba katar.

7. Seramik köpük filtrenin raf ömrü ne kadardır?

Kuru bir ortamda saklanırlarsa yıllarca dayanabilirler. Ancak seramikler higroskopik olduğundan (havadaki nemi emerler), 1-2 yıl içinde kullanılmalarını veya nemli koşullarda bekletilmişlerse kullanmadan önce bir fırında kurutulmalarını öneririz.

8. Seramik filtre tekrar kullanılabilir mi?

Filtre, metal dökümünde kullanıldıktan sonra katılaşmış metal ve sıkışmış yabancı maddelerle dolar. Dökümhane hurdasının (yolluk sistemi) bir parçası haline gelir ve genellikle yeniden eritilir (seramik cüruf olarak üstte yüzer) veya atılır.

9. Bu bağlamda “Termal Şok” nedir?

Termal şok, soğuk filtre (25°C) ile erimiş metal (700°C - 1500°C) arasındaki sıcaklık farkının neden olduğu hızlı genleşmeyi ifade eder. Üretim süreci, seramiğin bu ani artışa dayanabilmesi için düşük bir termal genleşme katsayısına sahip olmasını sağlamalıdır.

10. Neden daha ucuz rakipler yerine ADtech filtreleri seçmelisiniz?

Ucuz filtrelerde genellikle “kör gözenekler” (iç tıkanıklıklar) veya kırılıp dökümü kirleten zayıf iskeletler bulunur. ADtech, her filtrenin tutarlı akış hızlarına ve yapısal bütünlüğe sahip olmasını sağlamak için otomatik emprenye ve katı fırınlama eğrileri kullanır.

Sonuç

Mastering seramik filtre nasıl yapılır malzeme bilimi ve mekanik hassasiyetin bir araya gelmesidir. Köpüğü tıkamadan kaplamak için tam bulamaç reolojisi ve seramiği çatlatmadan sinterlemek için hassas termal profilleme gerektirir. Dökümhaneler için filtrenin kalitesi nihai dökümün kalitesini belirler.

At ADtech, Bu süreci, verimi artıran ve hurdayı azaltan filtreleme çözümleri sunmak için geliştirdik. İster havacılık alüminyumu ister ağır demir makineleri döküyor olun, profesyonel olarak üretilmiş bir filtreye güvenmek kaliteye giden en güvenli yoldur.