1、FCF 系列泡沫陶瓷过滤网及其应用济南圣泉集团股份有限公司 刘敬浩摘要本文主要介绍了过滤器的过滤机理及四种过滤器之间的评价和泡沫陶瓷过滤网的特点。并介绍了泡沫陶瓷过滤网的应用，泡沫陶瓷过滤网是一种过滤效果很好的过滤器。关键词泡沫陶瓷 过滤 机理 应用l 前言近年来，随着科学技术和工业生产的飞速发展，特别是航空、航天、电子、兵工等工业的飞速发展，对铸造合金和铸件质量的要求亦日益严格。向优质、高效、精化、高性能化发展，其中铸件中薄壁轻量化技术要求更是势头强劲，这就要求铸造行业采用高新技术来提高金属液的纯净度、均匀度与颗粒的细化程度，降低废品率。然而传统的熔炼和铸造工艺往往不能全面的满足这些要求。泡
2、沫陶瓷过滤网是近一二十年来发展起来的一种新型过滤器，是铸造行业技术进步的体现。通过应用泡沫陶瓷过滤网，可以有效地去除或降低金属液体中的夹杂物，来提高金属液体的纯净度，使浇注出的金属铸件表面光滑，强度提高，废品率降低，减少机加工损耗，从而降低能耗，提高劳动生产率，该产品一经问世便引起了铸造行业的广泛关注。2 过滤净化机理及四种过滤器的比较目前，人们对金属液的过滤通常采用纤维过滤网、直孔陶瓷过滤网、蜂窝陶瓷过滤网以及泡沫陶瓷过滤网四种。从综合技术经济性分析，泡沫陶瓷过滤网在四种过滤器中具有最好的效果，为什么呢?这可从过滤机理中获得答案。通常认为过滤机理有以下四点：2.1 整流机理在浇注系统中放置泡
3、沫陶瓷过滤网后，金属液流阻力增大，液态金属在浇注系统中改变流动状态，液流能够沿浇注系统缓慢流人铸型型腔内，从而不易产生涡流，使液态金属从紊流转变为层流，充型平稳，发挥浇注系统挡渣功能。2.2 机械筛分机理金属液中存在着大量的氧化物夹杂、熔渣等其他大块杂质，通过选用合适孔径的泡沫陶瓷过滤网可以运用机械的方法筛分掉大量的夹杂物。2.3 “滤饼”机理泡沫陶瓷过滤由于具有三维立体网状结构，可以高效的机械挡渣，许多大于过滤网空洞的夹杂被捕获在过滤网入口处。随着捕获夹杂物数量的增多，在过滤网人口处表面形成了由大夹杂组成的“滤饼”。滤饼使液流变细，这样小于过滤网网孔尺寸的夹杂也被部分的捕获在“滤饼”上。有些
4、不能上浮的渣子可以被过滤网挡住，而被挡住的渣子本身又产生了过滤功能，即双向过滤。2.4 吸附机理泡沫陶瓷过滤网拥有很大的表面积，有利于吸附大量微细夹杂质点。金属液流通过过滤网被分割成细小的液流单元增大了金属熔体与过滤介质的接触面积，许多细小的夹杂物由于引力作用便被吸附到过滤网上。这种吸附主要以无选择的多分子层物理吸附为主，这样夹杂物在过滤网架上逐层粘附，直至堵塞为止。纤维过滤网结构简单，在浇铸系统中放置要求低，价格低廉。由于一般采用高硅氧布涂覆别的材料制成，其耐火度远远低于某些厂家宣传的那样，不能适应铸钢的要求，而且由于纤维过滤网产生一定量的发气量，在一定程度上也造成了气孔、渣眼等的缺陷；直孔
5、型、蜂窝型过滤网过滤效果一般；泡沫陶瓷过滤网过滤效果好，泡沫陶瓷过滤网不但可过滤大块夹杂物，而且可以去除 2mm 以下的小夹杂物，通过过滤网其金属液可以充满流道，从而避免气体、夹杂物的二次卷入。此外，泡沫陶瓷过滤网置于铸型型腔内还具有缓流节流作用，在静压头一定的情况下，金属液浇铸后呈充满流动，并缓慢充型。这样，既有利于夹杂物在横浇道中有充分时间上浮，最大限度地发挥横浇道的挡渣作用，又降低合金的氧化倾向。3 FCF 系列泡沫陶瓷过滤网的特点通过近几年的努力，圣泉公司已开发出了 FCF 系列泡沫陶瓷过滤网(包括铸铝、铸铁、铸钢用过滤网)，并通过了省级鉴定。该系列泡沫陶瓷过滤网具有以下特点：1、良好
6、的机械性能，在运输与操作过程中不掉渣。2、浇注温度下具有高强度、高抗热震性和高抗合金冲刷能力。3、具有良好的结构和化学稳定性，不与合金液发生反应。4、具有合适的孔径、良好的透过合金液能力和过滤非金属夹杂能力。圣泉公司生产的泡沫陶瓷过滤网具有方形、圆形规格。方形可提供 30*50 一 400*400mm；圆形可提供 39 一 120mm 的产品。厚度从 1050mm，孔径从 6PPI 一 40PPI。部分产品如图 1：4 泡沫陶瓷过滤网的应用圣泉公司泡沫陶瓷过滤网经过几年的发展，已具有一定规模，铸铁用过滤网现已供应哈尔滨东安、昆山丰田、中国一拖、章丘丰晃等厂家；铸铝用过滤网已供应上海汽车有色、昆
7、山六丰、贵州安吉等厂家；铸钢用过滤网已供应泊头仪表厂、深圳卓能铸模工模厂、东莞嘉盛有限公司等厂家。4.1 泡沫陶瓷过滤网在铸铁件上的应用浇注件为灰铁，重量为 1.50kg 左右，浇注温度为 1390 一一 1400，采用直浇。过滤网为：75*75*15mm，孔径 6PPI。1)首先对浇注后的过滤网进行了观察，发现过滤网挡渣能力相当强，每块过滤网表面上都积有大量的夹杂，如图 2 所示。2)浇注后对其金相组织进行了观察，见图 3、4。发现未过滤铸铁试样的石墨片最大长度平均为 350mm，而过滤后的铸铁试样的石墨片最大长度平均为 300mm，可以看出，过滤铸铁试样石墨片最大长度减少约 14。同时石墨
8、片无一定方向性，分布也较均匀。磷共晶所占面积也有所减少，但共晶团的尺寸却有所增大。过滤对铸件中石墨形态的影响可解释为金属液经过过滤净化后，由于去除了大量非金属夹杂物，也就减少了有效结晶核心的数目，因而也就降低了金属熔体的实际的液相线温度，增大了晶体生长前沿的过冷程度，从而导致晶体具有更大的生长速度和强化树枝状晶的生长，使枝晶组织有细化的倾向。4.2 泡沫陶瓷过滤网在铸铝件上的应用浇注件为汽车上的动力转向器，采用金属型铸造，浇注温度。730：左右，采用直浇。过滤网采用 50*50*20mm，孔径 26PPI。对铸件采用过滤网和不采用过滤网进行了对比。其力学性能见表。由试样力学性能数据看，合金经泡
9、沫陶瓷过滤网净化后，性能明显提高，尤其是延伸率，增长了 40。经过滤的合金试样，共晶硅多呈细点状，部分呈短条状，组织中有明显的共晶硅细化区，初晶硅较少，最长达 0.14mm。未经过滤的试样，共晶硅多呈短条状，有些部为硅的长度达 0.10rnm，部分呈细点状，但无明显的共晶硅细化区，初品硅较多，最长达 0.15mm。两种试样的金相组织见图 5、6。4.3 泡沫陶瓷过滤网在铸钢件上的应用目前铸钢用泡沫陶瓷过滤网一般采用进口产品，但其价格昂贵客户一般接受不了。针对此种情况我们开发了铸钢用泡沫陶瓷过滤网，在几个厂家使用效果良好。河北泊头仪表厂采用我公司泡沫陶瓷过滤网过滤铬镍不锈钢件，其铸件为出口到日本的泵件、阀件，重量从几公斤到十几公斤不等。过滤网采用 52*22mm，孔径为 6PPI，安放在浇口杯底部直接浇注。铸件浇注温度 1620左右，目前已使用 2000 余片，生产 2000 多铸件，产品无质量问题同时产品性能提高。客户产品合格率从 82上升至 98，大大降低了成本。泡沫陶瓷过滤网在国内的使用刚刚起步，而在国外却很普遍，相信以后会有更多的厂家采用该项产品。来源：中国同赢铸造网
