Filtre à mousse en céramique
Une boîte de filtration en aluminium fondu est une chambre revêtue d'un revêtement réfractaire intégrée dans le flux du métal fondu (généralement entre le four et l'unité de coulée).Filtre à mousse en céramique, une plaque céramique poreuse conçue pour piéger physiquement les inclusions non métalliques (impuretés) lorsque de l'aluminium fondu est versé à travers elle.
Ce système est une technologie essentielle et standard dans les fonderies et les fonderie d'aluminium modernes pour la production de produits coulés de haute qualité et sans défaut.
Le but et la nécessité
L'aluminium fondu contient toujours des impuretés solides appeléesinclusions. Parmi eux, on trouve:
- Les oxydes:(Al2O3) résultant de l'oxydation de la surface lors de la fusion et du transfert.
- Le spinel:Oxydes complexes contenant souvent du magnésium.
- Les carbures:Des doublures ou des outils.
- Particules réfractaires:L'érosion des revêtements et des creux des fours.
- Des grappes:Agglomérations de ces particules.
Si elles ne sont pas supprimées, ces inclusions entraînent:
- Une mauvaise finition de surface.
- Propriétés mécaniques réduites (résistance, ductilité).
- Porosité et défauts des produits finis.
- Une défaillance catastrophique dans des applications à haute intégrité comme les pièces aérospatiales ou automobiles.
La boîte CFF est la méthode la plus efficace et la plus utilisée pour enlever ces inclusions.
Composants clés du système de filtration
Un système typique se compose de trois parties principales:
1. La boîte à filtres (ou boîte à filtres):
- Une boîte en acier robuste fortement revêtue de ciment réfractaire ou de panneaux réfractaires prémélangés.
- Conçu pour contenir l'aluminium fondu et résister aux chocs thermiques et à la corrosion chimique.
- A un puits d'entrée (où le métal entre) et un puits de sortie (où le métal filtré sort).
- Inclut souvent un système de chauffage (gaz ou électrique) pour empêcher le gel du métal.
2. Le filtre à mousse en céramique (CFF):
Le cœur du système est une structure en mousse à cellules ouvertes en trois dimensions, faite de matériaux comme:
- Alumine (Al2O3)
- Zirconium (ZrO2)
- Carbure de silicium (SiC)
Elle se caractérise par saLes pores par pouce (PPI):
- 10 à 20 PPI:Filtration grossière pour les applications de rugosité.
- 30 à 50 PPI:La gamme la plus courante pour la coulée générale (par exemple, billets d'extrusion, lingots de fonderie).
- 50 à 80 PPI:Filtration fine pour les produits de haute qualité comme les feuilles aérospatiales, les feuilles et les pièces moulées.
Les filtres sont fragiles et doivent être manipulés avec soin avant utilisation.
3Le système de jointure et d'étanchéité du filtre:
- Un joint en papier céramique à haute température est placé entre le filtre et le rebord de la boîte.
- Unefaisceau de retenueou une pince réfractaire est utilisée pour appuyer le filtre sur ce joint, créant un joint qui forcetoutle métal fondu doit passer à travers le filtre, pas autour.
Comment cela fonctionne: le processus de filtration
Le processus est principalementfiltrage en profondeur, impliquant deux mécanismes principaux:
1- tamisage mécanique:
Les grandes inclusions et les grappes sont bloquées physiquement à la surface du filtre parce qu'elles sont plus grandes que les ouvertures de pores du filtre.
2Filtrage en profondeur:
Au fur et à mesure qu'un gâteau d'inclusions s'accumule à la surface, il devient lui-même une couche filtrante.
Les petites inclusions sont piégées.dansle réseau tridimensionnel complexe des cellules du filtre grâce à des mécanismes de:
- Interception de l' émission:Les particules touchent et adhèrent aux parois du filtre.
- Diffusion brownienne:Des particules très fines dérivent et entrent en collision avec les parois cellulaires.
- Sédimentation gravitationnelle:Les particules se déposent sur les parois cellulaires.
- L'impact par inertie:Les particules ne peuvent pas suivre la trajectoire tortueuse du flux et heurter le matériau céramique.
Cette combinaison offre un rendement de filtration extrêmement élevé, souvent > 95%.
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