铸造金属过滤的理论与实践.ppt

开口的迷宫式胞状结构 内表面积高 低热容量 低流动阻力 高抗热震性 第三十页，共四十五页，2022年，8月28日 第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日 泡沫过滤器的过流截面取决于陶瓷框架的厚度，通常高达过滤器总面积的80%。 金属液流在泡沫过滤器中流动的模式是局部紊流并不断改变流动方向，由于这个原因夹杂物与过滤器壁接触的机会大大增加，这有利于深层过滤，尺寸远小于孔径的夹杂物也可由过滤器壁捕获，此外，夹杂物相互粘结而在过滤器壁上形成“桥” 。能有效地滤除尺寸小至3-5 μm的夹杂物。如图。 随着滤出的夹杂物的量的增加，过滤器逐渐为夹杂物所阻塞，并被随后的夹杂物所完全封闭。 第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日 第一页，共四十五页，2022年，8月28日 1. 铸造金属中的夹杂物 减少铸件中夹杂物的想法与铸造一样古老. 上世纪20-30年代,通过浇注系统设计—如集渣包,来捕获夹杂物.用于金属-夹杂物密度差大的黑色金属. 扁平横浇道以增加浇道捕获夹杂物能力,对氧化膜类夹杂物有效. 上世纪60年代滤芯设计,捕获粗大颗粒夹杂物. 上世纪70年代过滤器开始工业应用,铝合金.80年代后铸铁应用.铸钢的应用更晚一点. 过滤器替代复杂的浇道设计,以及更好的效果. 第二页，共四十五页，2022年，8月28日 1.1 铸件中夹杂物的危害 降低铸件表面质量 降低力学性能 降低机械加工性能 铸件泄露 气孔 –直接、间接 第三页，共四十五页，2022年，8月28日 1.2 金属熔体中的夹杂物 可溶杂质 熔融铝合金 碱 (Na, Ca, Li) 氢 钢, 铸铁, 镍基合金 硫, 氢, 氧, 氮, 磷 不可溶杂质 = 夹杂物 熔融铝合金 Al2O3, MgAl2O4, AlC3, MgO 钢 Al2O3-脱氧产物, 硅酸锰 铁 液态熔渣 (含Mg/Al/Si复合熔渣) 只有不可熔杂质能通过过滤除去 第四页，共四十五页，2022年，8月28日 1.3 夹杂物的来源 熔渣 – 金属氧化产物 耐火材料 精炼剂残留物 造型材料和铸型/芯被侵蚀产物 侵蚀的涂料 内生夹杂物 – 金属中冶金反应产物 未溶孕育剂或合金添加剂 过滤只能去除已存在于液流中的夹杂物 第五页，共四十五页，2022年，8月28日 1.4 夹杂物的分类 金属中的夹杂物依据其来源分为两大类: 外来的 内生的 外来夹杂物 源自与液体金属接触的外部材料的卷入。 例如: 侵蚀的耐火材料 侵蚀的型、芯砂 第六页，共四十五页，2022年，8月28日 内生夹杂物 源自液态金属内部的析出反应。 两个小类 一次内生夹杂物: 凝固之前形成的，如：球铁中的 MgS 二次内生夹杂物： 凝固期间形成的，如：灰铁中的 MnS 第七页，共四十五页，2022年，8月28日 下列夹杂物可以由过滤去除: 在液体金属通过过滤器前卷入的外来夹杂物 一次内生夹杂物 二次内生夹杂物不能通过过滤去除，因为它们形成于液体金属通过过滤器以后 第八页，共四十五页，2022年，8月28日 1.5 不同合金中的夹杂物类型 1.5.1 铝合金 氧化铝 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3 2 Al + 3 H2O = Al2O3 + 6 H 氧化铝夹杂物主要是薄膜形式，在熔体中它们始终是固态的。氧化物夹杂是气泡形核的合适基底。去除了夹杂物也常常解决了铸件中的气孔问题。 尖晶石类：MgAl2O4 和MnAl2O4,源自氧化反应。硼化物TiB2 和VB2 ，是晶粒细化的产物。 第九页，共四十五页，2022年，8月28日 1.5.2 灰铸铁(包括白口铁) 夹杂物类型 组成 来源 二氧化硅颗粒 SiO2 侵蚀的型、芯砂 玻璃态熔渣 MnO?SiO2?FeO 液体金属与空气的反应 砂/包裹体 MnO?SiO2?Feo ＋SiO2 侵蚀的硅砂＋金属的氧化 第十页，共四十五页，2022年，8月28日 1.5.3 球墨铸铁 浮渣(dross)，是球化剂镁与铸铁中的硅、硫等元素发生化学反应的产物。它由复杂的镁硅酸盐和硫化镁或球化剂和孕育剂中的稀土的氧化物和硫化物所形成。氧化铝、氧化钙和氧化钛等也可以存在于其中。 类型1：大的镁硅酸盐颗粒——镁橄榄石(Mg2Si04)或顽辉石(MgSiO3)，通常含有铁，也存在硫化物和石墨。以自由散布的薄膜形态