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1、大型鑄鐵件的過(guò)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(jì)70年代美國(guó)西利公司提出泡沫陶瓷過(guò)濾液態(tài)金屬的概念，并成功地將SELEE?泡沫陶瓷過(guò)濾器應(yīng)用于液態(tài)金屬過(guò)濾凈化以來(lái)，液態(tài)金屬過(guò)濾技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是最近5年來(lái)，在鑄件相對(duì)價(jià)格上漲和泡沫陶瓷過(guò)濾器相對(duì)價(jià)格下降的推動(dòng)下，液態(tài)金屬過(guò)濾技術(shù)在我國(guó)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(guò)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(zhǎng)，一個(gè)夾雜物在某些關(guān)鍵部位的出現(xiàn)就
2、有可能導(dǎo)致整個(gè)鑄件的報(bào)廢。而且多數(shù)時(shí)候夾雜物是在機(jī)加工時(shí)才發(fā)現(xiàn)，這更導(dǎo)致鑄件的加工成本的賠償。因此對(duì)大型鑄件希望能將因夾雜物而導(dǎo)致的報(bào)廢降至最低，過(guò)濾也就成為了必需。然而大型鑄件的過(guò)濾相對(duì)于大批量生產(chǎn)的中小鑄件來(lái)講，制定過(guò)濾方案所需要考慮的問(wèn)題要多得一些。目前已有多家過(guò)濾器供應(yīng)商提出不同的解決方案，但相對(duì)于目前廣泛使用的中小鑄件過(guò)濾方案，有些問(wèn)題仍需要改進(jìn)。本文將提出大型鑄件過(guò)濾的西利解決方案，供大型鑄件生產(chǎn)廠家在制定鑄件過(guò)濾方案時(shí)對(duì)比參考。一．大型鑄件過(guò)濾所涉及的問(wèn)題1．過(guò)濾器的過(guò)濾面積過(guò)濾器過(guò)濾一定量的液態(tài)金
3、屬后，其過(guò)濾流量將逐漸減小，直至最后過(guò)濾截面被濾出的夾雜物所完全堵死。實(shí)際上為保證過(guò)濾后的液態(tài)金屬仍具有充填能力，在過(guò)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(shí)間（s）過(guò)濾器充填時(shí)間過(guò)濾器阻塞最大澆注速度澆注時(shí)間的實(shí)際極限澆注速度（kg/s）圖1過(guò)濾器流速曲線也就是說(shuō)，任何過(guò)濾器單位面積所能過(guò)濾的液態(tài)金屬的量是一定的。由于大型鑄件在澆注時(shí)需要過(guò)濾的液態(tài)金屬量很大，因此所需的過(guò)濾器的有效過(guò)濾面積（過(guò)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(guò)濾器過(guò)濾10噸重球鐵鑄件為
4、例：所需要的過(guò)濾器的有效面積將超過(guò)500000mm2?？紤]到過(guò)濾器的支撐面積，過(guò)濾器的總面積還要大一些。如此巨大面積的過(guò)濾器會(huì)給過(guò)濾器制造、過(guò)濾器的強(qiáng)度、過(guò)濾器的安放等帶來(lái)一系列的問(wèn)題。2．過(guò)濾器的強(qiáng)度大型鑄件在澆注時(shí)的壓頭通常都很高。這給過(guò)濾器的強(qiáng)度提出了額外的要求，因?yàn)檫^(guò)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(gè)過(guò)濾器尺寸的增大，過(guò)濾器的支撐間距也相應(yīng)增大，對(duì)過(guò)濾器強(qiáng)度的要求也迅速增加。當(dāng)過(guò)濾器的強(qiáng)度不足以承受液態(tài)金屬的壓力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)斷裂。因此，用于大型鑄件的過(guò)濾器都相應(yīng)的增加了過(guò)濾器的厚度以提
5、高過(guò)濾器的強(qiáng)度。如厚度從22mm提高至32mm，甚至50mm。盡管如此，受過(guò)濾器強(qiáng)度的限制，單一過(guò)濾器目前所能做到的最大尺寸仍只能是500mm左右。3．過(guò)濾器的安放為保證過(guò)濾效果，過(guò)濾器通常都安放在橫澆道上。每個(gè)橫澆道上只能安放一塊過(guò)濾器。因此對(duì)大型鑄件過(guò)濾器的尺寸必須足夠大。鑄造工程師在設(shè)計(jì)鑄造工藝時(shí)，必須考慮砂箱內(nèi)是否有足夠的空間來(lái)安放過(guò)濾器。隨著過(guò)濾器尺寸的增大，安放過(guò)濾器所需的空間也相應(yīng)增加。很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)砂箱內(nèi)沒(méi)有足夠的地方安放大尺寸過(guò)濾器的問(wèn)題。有些時(shí)候鑄造工程師不得不將過(guò)濾器安放于內(nèi)澆道上，此時(shí)雖可
6、使用多個(gè)尺寸小一些的過(guò)濾器，但多數(shù)時(shí)候仍有安放空間不夠的問(wèn)題。以至于不得不為安放過(guò)濾器而增加砂箱尺寸，從而造成造型成本的上升。4．過(guò)濾成本大型鑄件過(guò)濾成本的大幅度上升是鑄造廠家所必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。大型鑄件過(guò)濾成本的上升主要由以下幾方面的因素造成：1）過(guò)濾片厚度的增加：目前通用的泡沫陶瓷過(guò)濾片的厚度為22mm。這是無(wú)數(shù)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐在考慮過(guò)濾效果和過(guò)濾成本之間的平衡后得出的一個(gè)合理值。由于用于大型鑄件的過(guò)濾片的尺寸的增加，所需厚度也相應(yīng)增加，從而造成過(guò)濾器成本的大幅度增加。同尺寸的50mm厚度的過(guò)濾器的成本比
7、32mm厚度的過(guò)濾器高約60%，比22mm厚度的過(guò)濾器高約135%。因此在保證過(guò)濾片不破裂的前提下選用厚度較小的過(guò)濾片對(duì)降低過(guò)濾成本有重要意義。2）安放位置增大：隨著過(guò)濾片尺寸的增大，安放過(guò)濾片的位置也相應(yīng)增大。而砂箱內(nèi)可用來(lái)安放過(guò)濾片的位置是有限的。在多數(shù)情形下，為安放過(guò)濾片不得不通過(guò)增大砂箱尺寸來(lái)增大過(guò)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(guò)濾片安放靈活，需要安放位置小的方案對(duì)降低過(guò)濾成本非常重要。二．現(xiàn)有的大型鑄件過(guò)濾方案隨著近年來(lái)大型鑄件生產(chǎn)的增多，過(guò)濾產(chǎn)品供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了不同的用于大型鑄件的過(guò)
8、濾解決方案。1．使用大尺寸過(guò)濾片這是過(guò)濾產(chǎn)品供應(yīng)商廣泛推薦的過(guò)濾方案。通過(guò)使用厚度達(dá)50mm的過(guò)濾片，過(guò)濾片的最大尺寸可達(dá)500mm左右。單一這種過(guò)濾片（10PPI）最大約能過(guò)濾5噸左右的球鐵液。由于每一橫澆道上只能安放一片過(guò)濾片，5-10噸重的鑄件需使用雙向橫澆道。對(duì)大于10噸的鑄件的過(guò)濾則較為困難。過(guò)濾片的成本高，過(guò)濾片安放位置要求大是此一方案的主要缺點(diǎn)。2．園盤(pán)過(guò)濾
