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铸造用泡沫陶瓷过滤器生产工艺泡沫玻璃

摘要 详细介绍了泡沫陶瓷过滤器的生产工艺,并简要介绍了其过滤机理。 分别对海绵加工、调浆、产品烧结等生产工艺进行了讲解,提出了过滤器生产的技术要求以及铸造和使用过程中的注意事项。

关键词 泡沫陶瓷、铸造、过滤

1 简介

泡沫陶瓷是一种多孔材料,具有三维网络结构和高孔隙率。 由于泡沫陶瓷的特殊结构,使其具有密度低、孔隙率高、比强度高、抗热震性能好、耐高温等优点。 因此,泡沫陶瓷广泛应用于气体和液体过滤、净化分离、化学催化、吸声减震、先进绝缘材料、生物植入材料以及特种强材料和传感器等领域[1, 2]。

铸造是泡沫陶瓷过滤器应用最广泛的行业之一。 其作用是使混沌搅动的金属液通过泡沫陶瓷蜂窝孔后变得光滑、均匀、洁净,从而大大降低因非金属夹杂物等铸造缺陷造成的铸件废品率,节约生产成本[3] 。

2 泡沫陶瓷的生产工艺

泡沫陶瓷过滤器(CFF,Ceramic FoamFilter)以聚氨酯泡沫为载体,将其浸入由陶瓷粉末、粘结剂、烧结助剂、悬浮剂等制成的浆料中,然后挤出多余的浆料,将陶瓷浆料均匀涂覆在载体骨架上形成坯体,然后将坯体干燥并高温烧结[4]。 该工艺又称有机泡沫浸渍法,是国内较为成熟的生产工艺。

2.1 工艺流程

泡沫陶瓷的生产工艺流程如下图所示。

2.1.1海绵加工工艺

所用的有机泡沫多指聚氨酯多孔海绵,按孔径不同分类,有10PPi、15PPi、20PPi、30PPi等。海绵的目数分类与产品目数不同。 一般来说,PPi(Pore Per Inch,每英寸的孔数)值越大,对应的孔径越小,滤除的夹杂物也越小。

作为第一步,海绵加工工艺也非常关键。 首先是海绵的选择。 由于每个海绵体的目数可能不同,即使是同一批海绵,在加工前也必须仔细检查目数标准; 其次,海绵切割的尺寸一定要准确; 最后,加工后的海绵产品保证不倾斜。

2.1.2 浆料搅拌工艺

配方的选择必须保证浆料具有最佳的稠度和流动性,从而保证产品在施胶过程中能够均匀施胶,达到规定的施胶重量。 因为这是保证产品强度和气孔率合格的前提。 所制备浆料的性能通过其比重和稠度来判断。

2.1.3 海绵改性工艺

海绵改性是为上浆工序做准备,改善海绵的上浆性能,使上浆均匀。

2.1.4 浸渍和施胶工艺

将改性干海绵产品用调好的浆料均匀涂布在辊压机上,形成坯体。 不同目数的海绵产品需要不同稠度的浆料进行施胶,否则达不到施胶效果。

2.1.5 干燥过程

干燥过程主要是让半成品水分蒸发,一般控制在1.0%以下。 对于规格较大的产品,需要控制干燥环境,如温度、湿度等,防止干燥变形和裂纹缺陷。

2.1.6 烧成过程

烧成工序是生产的最后一道工序。 由于配方的改进以及考虑生产成本,现在泡沫陶瓷企业烧成的SiC泡沫陶瓷大多不需要气氛保护,烧成温度一般在1350~1450℃之间。

2.1.7 质量检验过程

由于泡沫陶瓷的多孔结构,烧成制品中或多或少存在脱渣现象。 对于铸造厂来说,除了考虑过滤器的强度和目数外,掉渣现象也是他们最关心的热点问题。 因为过滤器本身是用来过滤夹杂物的,但其自身的排渣作用却会起到相反的作用,导致铸件报废。 因此,在质检过程中,除了检测外观和内在质量外,还需要清理残留物。

3 铸造用泡沫陶瓷的过滤机理及使用建议

3.1 泡沫陶瓷过滤器的过滤机理

泡沫陶瓷过滤器通过对金属液的三种物理和化学作用将液态铸造合金中的夹杂物分离出来,从而达到净化金属液的效果[5-6]。

3.1.1 滤饼效应

复杂的泡沫陶瓷结构可以高效地进行机械挡渣。 当熔融金属通过结构复杂的泡沫陶瓷过滤器时,过滤介质通过机械分离滤除大于过滤器表面孔径的夹杂物,并使它们在过滤器液态金属流入端沉淀。 随着过滤器表面堆积的夹杂物数量增多,会逐渐形成一层“滤饼”,使熔融金属流道进一步狭窄。 因此,新增加的过滤介质表面可以滤除更细小的夹杂物。 同时,介质内部还具有过滤作用。 贯穿陶瓷体的众多小孔中,有的有细小的缝隙,有的有死角。 这些具有不同变化的区域是可能拦截包裹体的位置。 过滤器内部还有“滤饼”效应。

3.1.2 表面效果

当熔融金属流经结构复杂的陶瓷体时,被分成许多细流,增大了熔融金属中的夹杂物与过滤介质的接触面积和接触概率。 由于过滤器表面是极小的凹凸面,凹凸面的块尺寸约为1~10μm,对夹杂物具有静电吸附和粘附拦截作用。

3.1.3 整治效果

当熔融金属流经泡沫陶瓷过滤器时,被分成许多直径较小的小单元流,从而降低了雷诺数(Re=vd/r),使液流趋于层流运动。 当熔融金属处于层流状态时,由于熔融金属的密度远大于夹杂物的密度,因此夹杂物有足够的时间上浮并被除去。 即泡沫陶瓷过滤器可以辅助侧流道防止夹渣。 在浇注系统中放置过滤器后,熔融金属流动的阻力增加。 流道内流动的熔融金属易于充分运动,降低流速,有利于夹杂物上浮并滞留在流道顶面。

3.2 使用泡沫陶瓷过滤器的建议

(1)根据合金的熔点选择合适材质的过滤材料,避免温度过高,损坏过滤功能,达不到过滤效果。

(2)选择相应的网目,净化效果必须符合铸件的要求。

(3)铸造温度应尽可能高,以增加金属的流动性。

(4)过滤器水平放置在相交杯下方或分型面上时,浇注高度不能超过20cm。 最好让熔融金属冲向相交杯的壁,而不是直接冲向过滤器。

(5)过滤器必须小心搬运。 不使用时,放置在干燥通风处,防止吸潮影响过滤器的强度。

4。结论

有机泡沫浸渍法是目前泡沫陶瓷过滤器应用最广泛的生产工艺。 但随着市场竞争的加剧、原材料价格上涨等因素,如何进一步改进工艺、提高生产效率、提高产品质量、降低生产成本已成为当前研究的重要课题。 与国外泡沫陶瓷过滤器相比,国内的泡沫陶瓷过滤器在外观和产品质量上存在较大差距。 而且现有品种单一,只能占据部分中低端市场。 国内泡沫陶瓷产品虽然也有出口,但价格并不理想,供应也不稳定。 另一方面,尽快制定泡沫陶瓷过滤器国家标准,将有利于泡沫陶瓷产业的发展。

今后,需要进一步加大研究开发和应用力度,提高泡沫陶瓷的性能,改进现有制造工艺,彻底解决铸钢、高强、中高档泡沫陶瓷的实际生产问题。 -高温合金和连续铸造。 同时开发化工、环保、节能、医药、电子等领域的泡沫陶瓷。

参考

1 金红云. 泡沫陶瓷材料的研究进展[J]. 现代技术陶瓷,2005(3):33~35

2 陈汉田. 氧化锆基泡沫陶瓷的工艺原理及性能表征[J]. 陶瓷,2006(6):16

3 冯胜山,陈继桥。 泡沫陶瓷过滤器的研究现状及发展趋势[J]. 耐火材料, 2002, 36(4): 235~239

4 萨顿 WH 等人。 关键词: 过滤高温合金, 泡沫陶瓷材料, 发展 AFS学报,1985,93:171~176

5 方文斌,耿耀红,等。 泡沫陶瓷过滤器过滤净化液态金属的机理[J]. 铸造, 2001, 50(8): 482~484

6 Wiser PF,Dutta I.启动和流过过滤器[J].AFS Transactions,1986:85

铸造用泡沫陶瓷过滤器的工艺流程

王霞

(佛山市陶瓷研究所佛山广东 528031)

摘要:详细讨论了泡沫陶瓷过滤器的生产工艺和过滤机理。 分别介绍了泡沫加工、纸浆调质和烧结工艺。 指出了过滤器生产和铸造工艺的技术要求。

关键词:泡沫陶瓷,铸造,过滤器