金属液过滤 方案设计尤重要

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2020-01-04 环球过滤分离技术网   FSP9
    金属液过滤净化工艺已经在铸造行业得到推广应用，使用效果也得到铸造工作者普遍认可，但是由于过滤器的应用设计没有标准化指导方案，一般是铸造企业自己设计，由于对过滤器的认识、理解的欠缺，造成设计方案存在一些问题，不但影响使用效果，也会存在很大隐患，因此过滤器应用的设计方案很重要，在此进一步深入探讨。



　　1.过滤器类型的选择

　　目前市场上在用的过滤产品主要有：泡沫陶瓷过滤器、直孔过滤器，根据过滤器材质分类：碳化硅、锆质、氧化铝、炭质及刚玉等。应用最广泛的是泡沫陶瓷过滤器，其次是直孔过滤器。应用领域主要是汽车、柴油机、风电、泵阀及液压等行业。由于对铸件品质要求的提高，过滤器应用正在快速推广。

　　从过滤效果方面对比：由于泡沫陶瓷过滤器具有立体三维结构，内部孔纵横交错，具有很强的挡渣能力，且其内表面积很大，具有超强的吸附能力，可捕捉微米级碎渣、小气泡，所以有更好的过滤效果，同时泡沫陶瓷过滤器有很好的整流效果；直孔过滤器的优势主要是尺寸精度高，不易掉渣，适用于粘土砂生产线，但是只能过滤尺寸大于孔径的渣，因此过滤效果不如泡沫陶瓷过滤器。

　　2.浇注系统的设计和过滤器的布置方式

　　由于采用型内过滤的方式，原来复杂的挡渣浇注系统尽可能简化，这样可提高铸件的工艺出品率，浇注系统一般采用开放式或半开放式，可使净化好的金属液平稳进入型腔，减轻对型芯的冲刷，减少二次氧化渣形成和裹挟气体；大型铸铁件上一般采用开放式浇注系统，中小件采用半开放试浇注系统，过滤器不应是浇注速度的控流处。

　　大型铸铁件及铸钢件建议采用陶瓷管内浇口底注方式这样充型更为平稳。
　　过滤器放置位置有很多方案，需根据所生产的铸件大小、材质、造型工艺等条件来选择，一般原则是：过滤器尽量靠近铸件，放置于横浇道的效果要优于浇口杯和直浇道处，多片过滤器时要考虑每片流量的均衡，避免单片过载的隐患。

　　创新案例：

　　（1）过滤器放在发热保温直浇冒口内（见图３），浇注完成后过滤器上浮，不影响冒口的补缩作用，可大大提高铸件的工艺出品率。

　　（2）可实现多次连续浇注，做成集成过滤浇口杯（见图４），适用于精密铸造或小型砂铸铸钢件，精密铸造时放于炉嘴，可连续过滤20次以上，放于砂型浇口上，可连续过滤多次，中间间隔时间需要控制在10s以内，这样可大幅度降低过滤成本，提高铸件成品率，减少焊补费用。

　　（3）集成过滤节，适用于中大型铸钢件，直接连接陶瓷过滤器
　　3.过滤器尺寸的选择

　　过滤器尺寸的选择首先要考虑使用的安全系数，因为过滤器承受金属液的冲刷能力是有限的，过载使用的损失是巨大的，一般的选择原则是：

　　（1）首先要保证金属液过滤量是安全的，这就要求过滤器的尺寸要足够，包括长宽、厚度，大件需要多片设计。

　　（2）满足铸件需要的浇注时间，由于过滤器有一定的阻力，所以要校验过滤器的有效面积是否能满足正常的充型时间，特别是薄壁铸件，同时要根据金属液渣含量的多少适当调整过滤器片数，防止浇注后期渣堵塞部分孔造成的有效面积减少而有可能浇不足的问题，过滤器的有效面积通常按过滤器面积的20%~25%概算。

　　（3）过滤器座的设计很关键，一般100mm以下过滤器的支撑台安5~8mm，大于100mm的过滤器的支撑台宽度按10~15mm，足够的支撑能够提高过滤器承受金属液冲击能力。

　　4.过滤器孔径的选择

　　过滤器的孔径选择是根据金属液的材质而定，流动性好的金属液选择小孔，相反选大孔，一般有色金属选20/30ppi，灰铸铁选择15/20/25ppi，球墨铸铁、铸钢选择10/15ppi，从过滤效果方面考虑，孔径越小过滤效果越好，但是孔径越小阻力系数越大，浇注速度越慢，因此需要生产验证后再批量使用。



　　5.浇注速度的控制

　　浇注速度的影响因素主要有：浇注方式、浇注温度、静压头高度、铸件材质及金属液纯净程度等， 一般中小件金属液进入型腔速度＜30cm/s，大件＜50cm/s，过快会造成金属液紊流，冲刷型芯形成二次渣，太慢可能导致冷隔缺陷。



　　结语

　　（1）只有精心设计过滤方案，才能获得满意的铸件质量，避免风险。

　　（2）随着铸造设备自动化的发展，对于过滤器的要求也随之提高，比如过滤器的外观尺寸、高温强度、常温强度及孔隙率等。

　　（3）现在的模拟软件也为过滤器的设计提供直观的充型状态，有利于方案设计的优化。

　　（4）过滤器的应用逐步从铸铁、铸铝扩展到高端铸钢件，随着对铸件质量要求的提升，过滤器的应用空间必将得到更大的拓展。

摘自《金属加工（热加工）》  www.guolvfenlitech.com