大型鑄鐵件的過濾凈化技術(shù)

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1、大型鑄鐵件的過濾凈化技術(shù)段漢橋（博韋爾西利工程材料武漢有限公司，武漢430034）自上世紀70年代美國西利公司提出泡沫陶瓷過濾液態(tài)金屬的概念，并成功地將SELEE?泡沫陶瓷過濾器應(yīng)用于液態(tài)金屬過濾凈化以來，液態(tài)金屬過濾技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是最近5年來，在鑄件相對價格上漲和泡沫陶瓷過濾器相對價格下降的推動下，液態(tài)金屬過濾技術(shù)在我國鑄造業(yè)得到了迅速的推廣和普及，現(xiàn)已成為一種生產(chǎn)高質(zhì)量潔凈鑄件的常規(guī)工藝。大型鑄鐵件的過濾在鑄造生產(chǎn)中有著特殊的意義。大型鑄鐵件生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，一個夾雜物在某些關(guān)鍵部位的出現(xiàn)就

2、有可能導致整個鑄件的報廢。而且多數(shù)時候夾雜物是在機加工時才發(fā)現(xiàn)，這更導致鑄件的加工成本的賠償。因此對大型鑄件希望能將因夾雜物而導致的報廢降至最低，過濾也就成為了必需。然而大型鑄件的過濾相對于大批量生產(chǎn)的中小鑄件來講，制定過濾方案所需要考慮的問題要多得一些。目前已有多家過濾器供應(yīng)商提出不同的解決方案，但相對于目前廣泛使用的中小鑄件過濾方案，有些問題仍需要改進。本文將提出大型鑄件過濾的西利解決方案，供大型鑄件生產(chǎn)廠家在制定鑄件過濾方案時對比參考。一．大型鑄件過濾所涉及的問題1．過濾器的過濾面積過濾器過濾一定量的液態(tài)金

3、屬后，其過濾流量將逐漸減小，直至最后過濾截面被濾出的夾雜物所完全堵死。實際上為保證過濾后的液態(tài)金屬仍具有充填能力，在過濾器的流量出現(xiàn)明顯下降前澆注應(yīng)該截止，如圖1所示。澆注時間（s）過濾器充填時間過濾器阻塞最大澆注速度澆注時間的實際極限澆注速度（kg/s）圖1過濾器流速曲線也就是說，任何過濾器單位面積所能過濾的液態(tài)金屬的量是一定的。由于大型鑄件在澆注時需要過濾的液態(tài)金屬量很大，因此所需的過濾器的有效過濾面積（過濾器的總面積除去支撐部分的面積）也就很大。以目前廣泛使用的10PPI泡沫陶瓷過濾器過濾10噸重球鐵鑄件為

4、例：所需要的過濾器的有效面積將超過500000mm2?？紤]到過濾器的支撐面積，過濾器的總面積還要大一些。如此巨大面積的過濾器會給過濾器制造、過濾器的強度、過濾器的安放等帶來一系列的問題。2．過濾器的強度大型鑄件在澆注時的壓頭通常都很高。這給過濾器的強度提出了額外的要求，因為過濾器必須能承受液態(tài)金屬所施加的壓力。更主要的是，隨著單個過濾器尺寸的增大，過濾器的支撐間距也相應(yīng)增大，對過濾器強度的要求也迅速增加。當過濾器的強度不足以承受液態(tài)金屬的壓力時就會出現(xiàn)斷裂。因此，用于大型鑄件的過濾器都相應(yīng)的增加了過濾器的厚度以提

5、高過濾器的強度。如厚度從22mm提高至32mm，甚至50mm。盡管如此，受過濾器強度的限制，單一過濾器目前所能做到的最大尺寸仍只能是500mm左右。3．過濾器的安放為保證過濾效果，過濾器通常都安放在橫澆道上。每個橫澆道上只能安放一塊過濾器。因此對大型鑄件過濾器的尺寸必須足夠大。鑄造工程師在設(shè)計鑄造工藝時，必須考慮砂箱內(nèi)是否有足夠的空間來安放過濾器。隨著過濾器尺寸的增大，安放過濾器所需的空間也相應(yīng)增加。很多時候會出現(xiàn)砂箱內(nèi)沒有足夠的地方安放大尺寸過濾器的問題。有些時候鑄造工程師不得不將過濾器安放于內(nèi)澆道上，此時雖可

6、使用多個尺寸小一些的過濾器，但多數(shù)時候仍有安放空間不夠的問題。以至于不得不為安放過濾器而增加砂箱尺寸，從而造成造型成本的上升。4．過濾成本大型鑄件過濾成本的大幅度上升是鑄造廠家所必須考慮的一個重要問題。大型鑄件過濾成本的上升主要由以下幾方面的因素造成：1）過濾片厚度的增加：目前通用的泡沫陶瓷過濾片的厚度為22mm。這是無數(shù)試驗和生產(chǎn)實踐在考慮過濾效果和過濾成本之間的平衡后得出的一個合理值。由于用于大型鑄件的過濾片的尺寸的增加，所需厚度也相應(yīng)增加，從而造成過濾器成本的大幅度增加。同尺寸的50mm厚度的過濾器的成本比

7、32mm厚度的過濾器高約60%，比22mm厚度的過濾器高約135%。因此在保證過濾片不破裂的前提下選用厚度較小的過濾片對降低過濾成本有重要意義。2）安放位置增大：隨著過濾片尺寸的增大，安放過濾片的位置也相應(yīng)增大。而砂箱內(nèi)可用來安放過濾片的位置是有限的。在多數(shù)情形下，為安放過濾片不得不通過增大砂箱尺寸來增大過濾片的安放位置，這引起造型成本的大幅度上升。因此選擇過濾片安放靈活，需要安放位置小的方案對降低過濾成本非常重要。二．現(xiàn)有的大型鑄件過濾方案隨著近年來大型鑄件生產(chǎn)的增多，過濾產(chǎn)品供應(yīng)商開發(fā)了不同的用于大型鑄件的過

8、濾解決方案。1．使用大尺寸過濾片這是過濾產(chǎn)品供應(yīng)商廣泛推薦的過濾方案。通過使用厚度達50mm的過濾片，過濾片的最大尺寸可達500mm左右。單一這種過濾片（10PPI）最大約能過濾5噸左右的球鐵液。由于每一橫澆道上只能安放一片過濾片，5-10噸重的鑄件需使用雙向橫澆道。對大于10噸的鑄件的過濾則較為困難。過濾片的成本高，過濾片安放位置要求大是此一方案的主要缺點。2．園盤過濾