Тонкая фильтрация расплава в литейной форме

Федеральное агентство по науке и образованию РФ

Волгоградский Государственный технический университет

 

Кафедра машины и технология литейного производства

 

 

 

 

 

Реферат

по предмету «Внепечные методы»

на тему «Тонкая фильтрация расплава в литейной форме»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы М-434

                                          Доценко Р. С.

 

                                      Проверила:

                                            Жаркова В. Ф.

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2010г.

Введение

С повышением требований к качеству современных отливок, фильтрация жидкого металла прочно входит в практику постоянно растущего числа литейных предприятий по всему миру. Традиционные методы удаления включений закручивающий шлакоуловитель и расширяющаяся литниковая система сейчас встречаются всё реже. Это является следствием повышения интереса к развитию технологии фильтрации, её технического понимания. Опыт показывает, что не только фильтрующая эффективность является важным свойством фильтров. Способность удалять включения является безусловной необходимостью, но фильтр также должен иметь способность сохранять высокий и стабильный напор потока металла, обладать достаточной прочностью и быть изготовлен в соответствии с точными расчетами этих составляющих, обладать низкой ценой.

Некоторые из вышеуказанных параметров находятся в противоречии между собой. Например, если фильтр имеет очень большую фильтрующую способность, эффективность фильтрации может быть снижена. Наиболее эффективные литейные фильтры - те, которые рассчитаны на обеспечение оптимальной работы во всех возможных направлениях.

Основными важными свойствами литейных фильтров являются:

- Эффективность фильтрации –  это основное свойство фильтров. Эффективный фильтр должен удалять  шлак и примеси из металла  для предотвращения возможности проникновения неметаллических включений в полость литейной формы. Насколько эффективно фильтр справится с этой задачей, будет зависеть от некоторых факторов.

- Металлоёмкость фильтра должна  быть достаточной для литья  и стабильной. Она не должна  меняться от фильтра к фильтру. Это может привести к преждевременному выходу фильтра из строя в некоторых формах.

- Напор потока должен быть  оптимальным и непрерывным. Широкий  интервал изменения величины  напора потока может привести  в некоторых формах к проблемам заполнения расплавом, или к необходимости использовать фильтр больших размеров, что в свою очередь повлечет за собой увеличение стоимости и снижению прибыли.

- Требуемая точность размеров. Фильтры должны соответствовать  изначально заданным при помощи  технологической оснастки геометрическим размерам на протяжении всего производственного процесса. Это свойство скорее относится к производству, чем к технологии.

- Прочность (в горячем и холодном  состоянии). Прочность фильтра подразделяется  на два типа, прочность в горячем состоянии и в холодном. Прочность фильтра в холодном состоянии является важным свойством при транспортировке морским путем или перевозке автотранспортом. Очень важно чтобы кусочки фильтра не отвалились и небыли потеряны во время транспортировки, так как это плохо скажется на процессе изготовления отливок. Прочность фильтра в горячем состоянии обеспечит ему сохранность целостности, при прохождении расплавленного метала через него.

- Цена. Стоимость фильтра, безусловно, является важным критерием при выборе фильтра. Современные предприятия находятся в условиях высокой конкурентной борьбы и вынуждены рассматривать все возможные пути снижения непроизводственных затрат.

 

Литейные керамические фильтры

Прессованные керамические фильтры и сита применяются для грубой и тонкой фильтрации чёрных и цветных металлов и сплавов с температурой до 1740ºС.

Они производятся с размерами от 37 х 37 мм до 133 х 133 мм с круглыми отверствиями диаметром от 1,5 до 3,9 мм. Для получения максимального эффекта фильтрации фильтр необходимо устанавливать как можно ближе к отливке. Их применение дает возможность обеспечить высокое качество металла, что позволяет получать отливки с высокими механическими характеристиками. Фильтры отличаются высокой стойкостью к температурным шокам, при разливе металла не нарушается целостность фильтра. Основной компонент фильтров, окись алюминия, обеспечивает высокую стойкость фильтра в течении всего времени контакта с расплавленным металлом. Своим химическим составом и технологическим исполнением фильтры обеспечивают высокую эффективность фильтрации расплавленных металлов и сплавов, благодаря способности улавливать включения и примеси.

При использовании в литейном производстве фильтры устанавливают в ячейки в литниковых системах в формах либо в литейные каналы в экзотермическую засыпку прибылей.

Нестандартные формы фильтров изготовляются по техническому заданию заказчика.

Керамические фильтры при разливке металла:

- снижают содержания неметаллических включений (шлаки, песчинки, пленки и т.д ), благодаря эффективной фильтрации, основанной на физико-химических реакциях,происходящих при соприкосновении расплавленного металла со стенками прессованного керамического фильтра;

- понижают степень турбулентности расплавленного металла перед вхождением его в форму, что способствует уменьшению эрозии и образованию раковин в отливках;

- уменьшают количество отходов и брака в литейном производстве.

 

Работа фильтра

При фильтрации расплавов металлов через прессованные керамические фильтры реализуются 3 механизма фильтрации:

Фильтрация процеживанием – основана на захвате частиц больших, чем входные отверстия фильтра.

Фильтрация путем образования "фильтровальной лепешки", которая образуется в процессе постепенного захвата включений на входе фильтра, при этом «фильтровальная лепешка» захватывает и включения меньшие, чем диаметр отверстий фильтра.

Объемная фильтрация, происходит в отверстиях и каналах по целому объему фильтра. Она основана на принципе прилипания включений на стенки отверстий и каналов керамического фильтра.

Фильтрация в фильтровальной камере - в литниковом канале перед (над) фильтром выполняется небольшая полость – фильтровальная камера, в которой происходит всплытие и накопление задержанных фильтром неметаллических частиц.

 

Какой тип фильтра выбрать?

Применение прессованных керамических фильтров в отличие от пенокерамических дает возможность расчитать необходимую проточную площадь и выбрать подходящий размер. Конкретно заданная и неизменяемая скорость литья и пропускная способность у прессованных керамических фильтров, помогает стабилизировать технологический процесс производства отливок, в особенности на автоматических литейных линиях, а также повысить производительность производства. Прессованные фильтры, благодаря их конструкции, можно вкладывать в формы автоматически, используя для этого промышленные роботы.

Cбалансированное соотношение качеств  прессованных керамических фильтров: эффективная фильтрация расплавов  металла, точные размеры и благоприятная цена, является главным аргументом и ответом на вопрос, почему прессованные фильтры являются самым динамически развивающимся сегментом на рынке приспособлений для фильтрации расплавов металла.

 

Фильтры для фильтрации чугуна, алюминия и цветных металлов

Прессованные керамические фильтры, на основе муллита, производятся разной величины с отверствиями диаметром 1,5 – 2,5 мм в двух вариантах:

Пиростат - для фильтрации расплавов при температуре до 1450°C

Пиран - фильтры с большим количеством муллита, для фильтрации расплавов при температуре 1500°С.

Фильтры из пирана применяются в тех случаях, когда фильтр подвергается экстремальной механической и температурной нагрузке (например: при литье тонкостенных отливок, при размещении фильтра под стояком и т.д.).

 

Литейные фильтры  для литья стали

Литейные фильтры предназначенные для литья стали - гарантированная максимальная температура литья для обычной нелегированной стали 1740°С.

У легированной стали необходимо провести испытание фильтра на прочность в конкретных условиях производства литья.

В экстремальных условиях рекомендуется предварительное нагревание фильтра для уменьшения риска.