Filtro de espuma de cerámica
Una caja de filtración de aluminio fundido es una cámara revestida de refractario integrada en la trayectoria de flujo del metal fundido (normalmente entre el horno y la unidad de fundición).Filtro de espuma de cerámica (CFF), una placa de cerámica porosa diseñada para atrapar físicamente las inclusiones no metálicas (impurezas) a medida que se vierte aluminio fundido a través de ella.
Este sistema es una pieza tecnológica crítica y estándar en las fundiciones y fundiciones de aluminio modernas para producir productos fundidos de alta calidad y sin defectos.
Propósito y por qué es necesario
El aluminio fundido siempre contiene impurezas sólidas llamadasinclusionesEstos incluyen:
- Oxido:(Al2O3) por oxidación superficial durante la fusión y transferencia.
- Espinel:Óxidos complejos que a menudo contienen magnesio.
- Los carbidos:De revestimientos o herramientas.
- Las partículas refractarias:Erosión de los revestimientos de los hornos y de los canales.
- Los grupos:Aglomeraciones de estas partículas.
Si no se eliminan, estas inclusiones conducen a:
- Pobre acabado de la superficie.
- Propiedades mecánicas reducidas (resistencia, ductilidad).
- Porosidad y defectos en los productos finales.
- Fallas catastróficas en aplicaciones de alta integridad como piezas aeroespaciales o automotrices.
La caja CFF es el método más eficiente y ampliamente utilizado para eliminar estas inclusiones.
Componentes clave del sistema de filtración
Un sistema típico consta de tres partes principales:
1. La caja de filtro (o caja de filtro):
- Una caja robusta de acero fuertemente forrada con cemento refractario o paneles refractarios prefabricados.
- Diseñado para contener aluminio fundido y resistir choques térmicos y corrosión química.
- Tiene un pozo de entrada (donde entra el metal) y un pozo de salida (donde sale el metal filtrado).
- A menudo incluye un sistema de calefacción (gas o eléctrico) para evitar la congelación del metal.
2El filtro de espuma cerámica (CFF):
El corazón del sistema es una estructura tridimensional de espuma de célula abierta hecha de materiales como:
- Alumina (Al2O3)
- Circonio (ZrO2)
- Carburo de silicio (SiC)
Se caracteriza por suPoros por pulgada (PPI):
- 10 a 20 PPI:Filtración gruesa para aplicaciones de desbaste.
- Entre 30 y 50 PPI:El rango más común para la fundición general (por ejemplo, lingotes de extrusión, lingotes de fundición).
- 50 a 80 PPI:Filtración fina para productos de alta calidad como hojas aeroespaciales, papel y piezas fundidas críticas.
Los filtros son frágiles y deben manipularse con cuidado antes de su uso.
3. El sistema de junta y sellado del filtro:
- Se coloca una junta de papel cerámico de alta temperatura entre el filtro y el borde de la caja.
- A. Noluz de retencióno una abrazadera refractaria se utiliza para presionar el filtro hacia abajo en esta junta, creando un sello que fuerzatodo el mundoel metal fundido para fluir a través del filtro, no alrededor de él.
Cómo funciona: El proceso de filtración
El proceso es principalmentefiltración de lecho profundo, que implica dos mecanismos principales:
1. tamizado mecánico:
Las inclusiones y grupos grandes se bloquean físicamente en la superficie del filtro porque son más grandes que las aberturas de los poros del filtro.
2Profundidad de filtración:
A medida que una torta de inclusiones se acumula en la superficie, se convierte en una capa de filtro.
Las inclusiones más pequeñas están atrapadasdentro dela compleja red tridimensional de las células del filtro mediante mecanismos de:
- Intercepción:Las partículas se tocan y se adhieren a las paredes del filtro.
- Difusión browniana:Las partículas muy finas se desplazan y chocan con las paredes celulares.
- Sedimentación por gravedad:Las partículas se depositan en las paredes celulares.
- Impacto por inercia:Las partículas no pueden seguir la trayectoria del flujo tortuoso e impactar el material cerámico.
Esta combinación proporciona una eficiencia de filtración extremadamente alta, a menudo > 95%.
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