现代铸造生产中过滤技术的应用

辉精英

现代铸造生产中过滤技术的应用  
概述
近几年我国铸造业发展迅猛，铸件年产量连创新高，2006年超过2800万吨，远远领先于其他国家。我国铸件产量快速增加，一方面是国内铸件需求量大幅度增加所致，另一方面是发达国家和地区的铸造生产向国内转移的结果，使得铸件出口量逐年增加。
在保持铸造大国地位的同时，我国铸造工艺技术也得到了快速提升，逐步向铸造强国目标迈进，尽管这条路还很长。目前我国铸造新技术、新工艺的应用主要表现在：先进造型线、制芯中心数量越来越多，树脂砂工艺得到大量应用，铸钢VOD熔炼，消失模铸造，计算机模拟技术、快速成形技术的应用等。在铸造技术水平方面的提高主要得益于几方面：
1、  出口铸件对质量的严格要求，
2、  国内对高品质铸件的需求迅速增加，如汽车行业的快速发展，风力发电行业的兴起等，
3、  外资独资、合资铸造企业带来的先进成熟工艺技术。
其中过滤技术在铸造中的应用近几年发展很快，这项技术对减少夹杂类、气孔类缺陷，提高铸件机械性能、加工性能有显著作用，得到越来越多铸造企业的重视。在上世纪五十年代我国就有过使用过滤技术的报道。过滤技术也经历了一个发展过程：六十年代开始应用玻璃纤维过滤网，七十年底出现了多孔型过滤器，78年出现泡沫陶瓷过滤器，八十年代出来蜂窝型过滤器，过滤技术的应用是生产高品质铸件一个非常主要的工艺手段，在西方发达国家得到普遍应用，我国对其重要性的认识也越来越深刻。
铸件中的夹杂物
众所周知，夹杂是铸造缺陷中非常重要的一种类型，约占到缺陷总量的一半以上，在所有的铸件中都可能存在这种缺陷，只是严重程度不同，对夹杂缺陷控制的标准主要依据铸件性能、用途而定，越是精密的铸件、工作条件苛刻的铸件对夹杂缺陷的限制越严格，如汽车铸件、发动机铸件、风电铸件、汽轮机铸件、机床铸件……
铸件主要夹杂物有：含有碳酸钙及铁、锰、铝的氧化物的熔渣，未熔的孕育剂颗粒，硫化物，硅酸镁，残余的溶剂，砂子等。
夹杂物的来源和消除方法
夹杂物的产生可以追溯到铸造生产的多个环节：
1、  炉料：如果炉料锈蚀严重或存放不当就会使金属液夹杂含量超标；
2、  熔化、溶液处理：在孕育处理、球化处理、精炼处理等过程中，如工艺参数不当、操作不当会造成渣子进入金属液；
3、  型、芯砂强度：如果型芯砂强度不足以抵抗高温金属液的冲击，就会造成冲砂；
4、  二次氧化：由于铸件结构的原因或浇注系统设计不当，在浇注过程中金属液激烈飞溅形成二次夹杂。
针对夹杂产生的原因，相应的消除这种缺陷的方法主要有：
1、  使用合格的清洁炉料，避免露天存放；
2、  制定合理的熔化、中间处理工艺并严格照章操作；
3、  保证足够的型芯强度，可以采用树脂工艺，在受热冲击强烈部位使用特种材料；
4、  合理设计浇注系统，避免金属液飞溅，增加集渣包，延长浇道；
5、  使用过滤器等。
6、  其中过滤器是减少消除夹杂、气孔缺陷最有效的措施。
铸造生产中常用过滤器
铸造中常用的过滤器有以下几种：
1、  玻璃纤维过滤网：由耐高温玻璃纤维布经特殊处理而成，过滤效果差，价格便宜。
2、  直孔过滤器：过滤效果较好，性价比高，应用广泛。
3、  泡沫陶瓷过滤器：由泡沫塑料做骨架，涂敷上陶瓷浆料烧制而成，过滤效果最好，广泛应用。常用于不同金属过滤的耐火骨料。
4、  大型铸件用硅胶泡沫陶瓷过滤器；
5、  硅胶泡沫陶瓷过滤器是最新出现的一种过滤器，比常规泡沫陶瓷过滤器有更好的高温性能，制作的尺寸可以更大，过滤大型铸钢、铸铁件，蓄热系数更低，对头股金属液降温小。
6、  过滤器过滤机理
以泡沫陶瓷过滤器为例，说明过滤机理：
1、  机械过滤：金属液流经过滤器时，大于孔径的夹杂被挡在过滤器上。
2、  整流作用：金属液在浇注时一般都呈紊流状态，当通过过滤器后金属液趋于层流状态，有利于夹杂物上浮，减少对造型的冲击，减少冲砂和二次氧化夹杂。
3、  滤饼：随着过滤的进行，过滤器孔会逐渐被平杂堵塞而变小，从而对更小的夹杂物起到过滤作用。
4、  吸附：泡沫陶瓷过滤器有很大的表面积，而过滤器材料对夹杂物有很强的吸附作用，在金属液流过这些弯曲通道时，微小的夹杂物很容易被吸附到过滤器通道壁上。
过滤器使用原则
过滤器原则上可以安放在浇注系统的任何位置，但越靠近铸件过滤效果越好，为防止高温铁水高压冲碎过滤器，尽量避免安放在直浇道下方。由于过滤器对金属液的阻流作用和过滤过程中部分网孔被堵塞，过滤面积应是原浇道面积的3-4位。
过滤带来的益处
1、  减少夹杂缺陷：能有效减少夹杂物数量，减少、消除此类废品。
2、  提高机械性能：众多试验、研究表明，由于夹杂物的减少，铸件的机械性能得到提高，尤其是塑性
3、  提高加工性能：金属基体中夹杂物数量的减少，可以明显提高切削刀具的寿命。
4、  提高工艺出口率：过滤的有效作用允许简化原来为消除夹杂物而设计的复杂浇注系统，提高工艺出品率。
结束语
过滤技术是铸造生产中减少和消除夹杂物的一个有效工艺手段，随着我国铸造技术的不断提高和铸件品质的不断提升，人们对过滤技术认识的不断深入，其应用必将越来越广。

cliffchen222

过滤器的应用非常必须