SIMEX - BULGARIA "СИМЕКС ЛТД" ООД - Пловдив |
Филтрирането на течните леярски сплави остава като най-бързата и ефикасна технология измежду всичките, третиращи отстраняването на неразтворимите неметални включения, шлака и флюси. Достатъчно е да се подбере най-подходящият филтър за отделяне от сплавта на макро и микро включенията. В обема на твърдите и течните леярски сплави винаги се съдържат множество частици с най-различна форма, състав и разпределения, които са отделени от металната маса с гранична повърхнина. Техният размер се движи в широки граници. По своя състав това са оксиди, сулфиди, нитриди, силикати и др. и се наричат неметални включения. В леярските сплави най-голямо разпространение имат оксидните и сулфидните неметални включения. Източници на неметални включения са шихтата, огнеупорите на пещта, кофата и леярската форма, флюсите за цветни метали и сплави, магнезия при получаване на сферографитен чугун, обезсеряващия и обезфосфоряващ шлак при стоманата. Последствията от включенията са намаляване тънколивкостта на сплавта, влошаване вида на повърхността на отливката, затруднена механична обработка, снижение на механичните характеристики на сплавта, повърхностна химическа хетерогенност (при стоманата намалява устойчивостта на корозия), разходи за поправката на отливките и в краен случай - бракуването им. Количеството на неметалните включения може да се намали чрез използване на чиста шихта, използване на качествени огнеупорни и формовъчни материали, и подходяща, добре оразмерена леякова система, стриктно спазване на инструкцията за топене на сплавите и тяхната металургична обработка. Горните решения често са скъпи и трудни за реализиране. Това е предпоставка за широкото използване на подходящи филтри, осигуряващи значително намаляване на неметалните включения. С филтрирането на леярските сплави се постига подобряване на технологичните свойства на сплавите (тънколивкост, ефекта от модифицирането, структурата на сплавта, обработваемостта на отливките, намаляване износването на режещите инструменти, намаляване на брака, подобряване на търговския вид на отливките, увеличаване на рандемана, вследствие на премахването от леяковата система на елементите за дроселиране и шлакозадържане, повишаване на производителността (повече отливки във формата, при което посоката на леене не е от значение). Класификацията на филтрите е по няколко показателя. Според материала, от който са изработени, филтрите са от огнеупорна тъкан, екструдирана керамика и пенокерамика. Според предназначението си са за филтриране на алуминиеви сплави, медни сплави, чугун - сив и сферографитен, и за стомана. Според геометричната им форма са кръгли, квадратни, правоъгълни и фасонни. Предимствата на керамичните филтри се изразяват в това, че предлагат опростен и ефективен метод на работа при отстраняването на шлаката, флюсите и неметалните включения, при запазване на слоестия метален поток. Въвеждането им във функциониращите леякови системи е безпроблемно. Те се монтират в леярския канал или в наливната фуния и налагат незначителна промяна на леярската форма. Филтрите могат да се поставят вертикално, хоризонтално, наклонено и под струята на сплавта. Филтрите се произвеждат от керамичен материал по метода на екструдиране. По отношение функционирането на керамичните филтри, чрез изпитване и анализиране са уточнени макроскопичен и микроскопичен механизъм. Процесът на леене започва с динамично въздействие върху филтъра, т.нар. "първа вълна", което е пропорционално на хидростатичното налягане. Тази "отфилтрована" напорна вълна води до намалено ерозийно въздействие и заменя турболентното пълнене на формата в началото на леене. В образуваната пред филтъра камера се намалява скоростта на струята и това дава възможност за лесно изплуване на включенията. Макроскопският механизъм се отнася до улавянето на по-големи чужди примеси, преди всичко шлакови включения, на челната стена на филтъра. Чуждите примеси са по-големи от диаметъра на отворите, хващат се и образуват филтърна "пита", която функционира като среда за филтриране. Това, разбира се, води до намаление на ефективното сечение на филтъра и в краен случай може да се стигне до неговото запушване и прекъсване на леенето. Така е при графитовите ципи, които имат размери по-малки от диаметъра и се захващат между стените и близко около тях. Микроскопския механизъм се изразява в следното. Влизайки до камерата на филтъра, сплавта има по-голям вискозитет в обемите със завишена концентрация на оксидни включения и оксидни ципи. При преминаване през относително малки (1.5-2.5 мм) и дълги (10-22 мм) канали, е голяма вероятността за контакт на почти всяко включение с керамичната стена. Включенията се адсорбират върху керамичните стени на филтъра и протича реакция с керамичния материал. Изследванията са показали, че на стените на филтъра и около тях, се повишава количеството на включения, което води до по-нататъшен ръст на вискозитета. Част от обема на сплавта са неметални включения, образувани при топенето, за които е налице тенденция към по-нататъшно адсорбиране. Било e установено, че между адсорбираните неметални включения, керамичните филтри и стопилката, възниква физикохимична реакция, при която от стопилката върху стената на филтъра се образува вискозен филм от комплексни нискотопими включения. Този филм се явява за околните като адсорбер на неметалните частици. В по-големи измерения се проявява реоксидна реакция, която води до създаване на оксидни ципи - те са макроскопски уловени (захванати). Областта на приложение на керамичнте леярски филтри се определя от това, че те са конструирани така, че лесно могат да бъдат интегрирани към съществуващата леякова система и целият материал да протича през тях. Вече не са нужни сложни леякови системи. При прилагането им трябва да се обърне внимание на четирите параметъра на филтъра, с цел да се увеличи възможно най-много ползата от приложението му. Във връзка с различията на отделните леякови системи не е предвидена компенсация при пробните изпитания за оптимизиране капацитета на филтрите. По принцип филтрите се монтират възможно най-близо до отливката, тъй като след филтрирането е възможно замърсяване на течния метал вследствие на вторично окисляване или ерозия на леярската форма. Керамичните филтри функционират безупречно във всяко положение, независимо дали са монтирани хоризонтално, диагонално или вертикално. Хоризонтален или диагонален монтаж предполага, че течният метал протича отгоре надолу през филтъра. По такъв начин се предотвратява преждевременното блокиране на филтъра и се дава възможност за максимална скорост на протичане. Леяковата система трябва да е колкото може повече опростена. С прилагането на керамичните филтри се обезсмисля ролята на дългите леякови системи и скъпите отделители на шлаката и флюсите. Също така по възможност трябва да не се допуска промяна на посоката на протичане след филтрирането с цел да се предотврати рефракция на получилия се при филтрирането слоест метален поток. Най-малкото напречно сечение на дадена леякова система образува критично сечение. Това сечение е определящо за скоростта на протичане за тази система. Размерът на филтъра трябва да е такъв, че площта на филтриране да е четири до шест пъти по-голяма в сравнение с критично сечение на леяковата система. По такъв начин е сигурно, че филтърът няма да оказва отрицателно влияние върху скоростта на леене в съответната леякова система. Скоростта на протичане на метала през една леякова система зависи от много параметри. Вследствие на разликите в условията на леярските форми е трудно предварителното определяне на скоростта. Филтърът трябва да бъде достатъчно голям за да бъде гарантирана необходимата максимална скорост на леене. Под понятието "общо тегло на отливане" се разбира общото тегло на преминалия през филтъра на дадена леякова система метал. Филтърът трябва да бъде с такъв размер, че да пропусне цялостното количество метал. Изборът на подходящия филтър от производствената гама на керамичните филтри става при следната последователност. Подберете вида на филтъра и вземете решение за мястото и положението на филтъра в леяковата система. След това изберете подходящия размер филтър, като имате предвид следните три предпоставки: необходимото съотношение на челните филтрови повърхности спрямо критично сечение на леяковата система, необходимата скорост на отливане (време за леене) и необходимото общо тегло метал. С цел оптимизиране на резултатите извършете пробни тестове с леяковата система. обратно |