泡沫陶瓷过滤器的使用经验.pdf

收稿日期：!#$#!收到初稿，!#%#&收到修订稿。作者简介：赵书城（&()*），男，山东省济南人，教授级高工，原东风汽车公司副总工艺师，已退休。泡沫陶瓷过滤器的使用经验赵书城（东风汽车公司，湖北十堰$!&）摘要：介绍了东风汽车公司铸造厂生产灰铸铁及球铁汽车铸件使用泡沫陶瓷过滤片的经验，用实例说明铁水过滤提高了铁水质量，大大简化了浇注系统，提高铸件成品率，铸件夹渣、气孔、砂眼等缺陷显著减少，提高了铸件的切削性能和力学性能。关键词：铸件；过滤片；应用中图分类号：+,!$文献标识码：-文章编号：&#$(%（!）&!#%.!#$!#$%&$($)*+,&-.)/01$%/0&(.&2 3$%4 5 6 78 9:;(9$-（/$!&，5:?$&，1 9&/）夹杂物是铸件缺陷中最普遍的一种，在铸造生产中有许多工艺环节都是为减少铸件夹杂物，如炉料精选，浇注前清除金属液面浮渣，浇包上覆盖集渣剂，将浇包做成底注式或茶壶式，浇注系统做成封闭式，横浇道设集渣包、集渣槽等。而金属液过滤技术是!世纪%年代开发的，首先在铝合金上得到了应用，因为铝合金熔点低，合金与氧化物的密度相差无几，夹杂物难以上浮。第&代产品 编织过滤网；第!代产品 挤压直孔过滤网；第)代产品 泡沫陶瓷过滤器。泡沫陶瓷过滤器，简称“/0 0”（/1 2 3 4 5 60 7 3 40 5 8 9 1 2:）。一般用聚氨基甲酸乙脂泡沫塑料灌以陶瓷浆液，然后挤出浆液，剩下包覆在泡沫纤维周围的陶瓷料，在高温下焙烧烧结，聚氨基甲酸乙脂受热分解，留下泡沫状的陶瓷制品 泡沫陶瓷过滤器。该种过滤器可用于各种铸造合金，而且该产品已商品化。这种过滤工艺在工业发达国家已经全面推广，大量使用，成为提高铸件力学性能，减少气孔、夹杂物最简单有效的方法。!泡沫陶瓷过滤器的使用效果!节约金属为了在浇注过程中能减少夹杂，往往在浇注系统上下功夫，尽量使金属液中的夹杂能在进入型腔前滞留在浇注系统中。若铸件夹杂严重，就千方百计扩大横浇道的高度、长度，增加集渣包体积，这样就降低了铸件工艺出品率。以东风汽车公司铸造二厂生产前轮毂球铁件为例，使用过滤器前工艺出品率为;)=，使用后工艺出品率上升为%&更换一次刀具，最长能使用.，而经过滤的铸件，经常.后才换一次刀，有时刀具可用&;，即刀具寿命可提高!$倍。表!过滤前后成分中$%、&、$的变化情况（(）成分?5 A?未过滤过滤!;!$.!$!)!(!;)!.)()&!)提高了金属收得率&)&铁水的流动性提高铁水过滤后非金属夹杂物减少，而且过滤时金属液的翻动使其含气量也大大减少，降低铁水的粘度，有效晶核减少，铁水在较大的过冷度下才能成核结晶，使结晶速度加大，凝固时间明显缩短&=!.%铸造.7+A BC)2 D E F )D F G$(H G I I G!#，相当于延长了铁水的保留时间，由此使铁水的充型能力提高。在相同浇注温度$%&(，相同压头高度!)、相同化学成分条件下，灰铸铁的流动性螺旋长度对比如表!$。表!灰铸铁过滤前后流动性对比 牌号*+$*+!未过滤,过滤$从表!可知，过滤后的铁水流动性提高$#!$%-&#，因而铸件浇不足、冷隔缺陷就会减少，金属液的补缩能力加强，冒口的体积亦可减小。东风汽车公司铸造二厂生产汽车前轮毂球铁铸件，使用过滤器后浇道缩短，不设集渣包，冒口高度降低了$!。$-%-!铸件废品率降低发动机缸盖属于结构复杂、壁薄的重要铸件，要求密封，故浇注温度比一般铸件高，在相同条件下夹杂物不易集聚。过去在浇注系统上虽然设计了不少挡渣措施，如封闭式、阻流装置等，但渣、砂、孔等废品率居高不下，一直在$!#左右。采用过滤器后，浇注时间稳定，渗漏现象显著减少，几年来渣、砂、孔等废品率稳定在%#以下。东风汽车公司铸造二厂生产的!,./!0,（固定端支架 后旋架）铸件，将滤网器放在直浇道的窝座上，试验过$次，生产了0 件，与同期未过滤的相比，结果见表%!。表#!$%&!($过滤前后主要废品形式对比处理方式未过滤过滤交检数!0 1$0 废品数$%0 2$2,主要废品形式渣孔!%,%灰口$!砂眼$,0%粘砂0!气孔2!,芯子坏!&冷隔!$%摔坏&偏芯其他2从表%可以看出，使用过滤器后与夹杂物有关的废品明显减少，虽然在试验中也有一些废品，但废品形式发生了根本变化。铸造二厂还用第!代过滤网（挤压陶瓷过滤网）与第%代产品（泡沫陶瓷过滤器）进行了生产性对比，见表0%。从表0可以看出，在条件基本相同情况下，使用过滤器第%代与第!代比较，废品率由&-2#降为%-2#，与过滤因素有关废品由%-&!#降为$-1,#，说明第%代过滤器优于第!代。当然与完全不过滤相比较废品率减少得更多。)*(提高了铸件力学性能非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，并在夹杂物边缘产生应力集中，从而降低了力学性能，夹杂物分布在晶界易发生沿晶断裂。表(滑板端支架&后悬架使用不同过滤器废品数量对比过滤器种类挤压陶瓷过滤网泡沫陶瓷过滤器交检数$!1$&!,$%合格数$2 0 0!&废品数&-2#%-#与过滤有关废品冷隔$2 2$1浇不足$1!$,&气孔$1!,2砂眼$0,0 渣孔0$!0使用泡沫陶瓷过滤器能滤去金属液中小于$!)的夹杂物0，还能除去金属液中的气体，改善了金属的纯度，使物理及力学性能得到提高。以铝合金为例，过滤后气体残留量由!-$!0-1 3)%4降为-!$-!3)%4，夹杂物降为-!-2)%3)%。曾试验用5 6!$合金，制作了&根试棒，其力学性能平均值见表。表+,-!)过滤前后的力学性能对比性能!78 9:!-!8 9:;（#）过滤后!2$0$0-未过滤!&$%&生产灰铸铁件时使用过滤器，能使石墨及金属在较低温度下成核，故凝固后石墨长度减小、数量增多、分布更均匀，减弱了石墨对基体的切割作用，珠光体可得到细化且分布更加均匀。力学性能在相同条件下对比，*+$抗拉强度提高$&#、抗弯强度提高-0#，硬度提高$#。过滤器用于球墨铸铁生产时，下列试验数据说明力学性能得到提高。一组珠光体球铁对比：强度由1$8 9:提高到2 !8 9:，疲劳强度由!&8 9:提高到!0,8 9:。一组韧性球铁性能对比：强度由0&8 9:提高到!&8 9:，提高了$1-#，伸长率由$&#提高为$2#，提高了$-0#&。)*+简化浇注系统，提高模板利用率生产球铁铸件，在加入球化剂或孕育剂时，由于颗粒控制不好，或因成分极不均匀，或当铁水温度偏低时，容易产生偏析现象。造成“反白口”或“硬点”缺陷，过去一般采用封闭式浇注系统，提高横浇道与内浇道的高度比，并用加长、加大横浇道的办法解决，使未熔化颗粒“冻结”在浇注系统中。使用过滤器能滤掉分散、细小的渣粒，而不必考虑设计复杂的结构，浇注系统可以大大简化，这样模板上浇注系统的面积可大大减少，有利模板布置，本来只能摆0个模样的可以多摆$!个。铸件的成品率、工艺出品率也可以提高。!过滤技术的使用经验!*)过滤器材质及规格的选用%21铸造赵书城：泡沫陶瓷过滤器的使用经验本公司最早生产重要铸件，使用树脂砂、热芯盒制造的砂芯筛网，孔眼大（!#$）且耐高温强度低，浇注后观察过滤砂芯孔眼有被铁水冲刷扩大的现象。%#世纪&#年代改为铝钒土烧结的筛网，但网眼孔洞仍然很大。#年代初大量使用了耐火纤维编织的过滤网，发现有被铁水冲破的现象。后来又在编织网下加垫一个耐火材料的筛网使用，这样成本提高且工艺烦琐，最后试验使用泡沫陶瓷过滤器。泡沫陶瓷过滤器由于选用材质不同，烧结后的颜色也有不同，通过承受高温铁水冲刷寿命试验，认为黑色的碳化硅材料的为好。根据滤渣量的使用经验，灰铸铁选用(#!)#孔*$%，球铁选用+!%!孔*$%的规格。!过滤器尺寸的确定金属通过滤器的面积应该足够大，不能因为安放了过滤器而影响到铸型的浇注速度和浇注时间，所以在工艺上要考虑：集渣的因素、滤器的因素、阻尼的因素影响，故取滤器处截面的面积与正常浇道面积比为%,!)-。每箱重（铁水）!#./选上限；每箱重!#!#./选下限。滤器前后应有足够大的空间，有利收集夹杂物，也有利金属顺利流过。使用泡沫陶瓷过滤器，为防止过滤夹杂物影响到金属流通，根据金属过滤量选用滤器尺寸，如表+。若整箱铁水过多，可在横浇道上分叉，使用多个过滤器。表#不同铁水所需过滤器尺寸过滤器尺寸$(#0(#0%(#0!#0%!#0!#0%1!0!#0%#0!#0%球铁过滤最大重量./%!(#!#1!#灰铁过滤最大重量./!#+#!#%#!$过滤器座的设计要充分考虑过滤器安放方便（如锥面、斜度、间隙等）和牢固可靠。在安放处的铸型支撑面要做有圆角（抹棱）以防冲砂，在器座处砂型见图，应注意：铁水流入面要留有(!$搭接量；#铁水流出面要留!$的支撑宽度；$滤器四周留有!,!$间隙及集砂槽沟，以防插入时不小心掉下散落的砂粒带入型内；%滤器上表面应低于分型面#,!$，以防合箱时压坏砂型。图滤器座的设计!%过滤器安放形式可放在外浇道或直浇道的窝座上；#可放在横浇道搭接处代替水封式集渣横浇道，网前设一集渣包有利夹杂上浮，过滤器也不易堵塞（图%），也可以垂直放在横浇道上（图(）；$若型内球化或型内孕育，过滤器应放在反应室后面；%滤器安放以靠近内浇道最近为好，安放过滤器的浇道应尽可能简化，以防污染并提高金属利用率；&垂直分型时，过滤器可放在直浇道一侧。$结束语随着社会对铸件材质要求的提高，合金液的净化使用泡沫陶瓷过滤器，已成为国内外铸造行业生产优图%横浇道上水平安装图(横浇道上垂直安装质铸件的重要技术，也成为铸造业提高经济效益的手段。东风公司铸铁件生产使用过滤器已有%#年的时间，使铸件夹渣、砂眼、气孔的废品率下降了1#2左右，简化了浇注系统，工艺出品率提高了#2，成本下降了+21，提高了切削性能，提高了力学性能，特别在伸长率上提高较大，显明地提高了企业效益和社会效益。据了解，在国内使用过滤片浇注铸件尚未普及，一些专业手册、教材等有关内容还较欠缺，过滤器的标准化还有差距。我国是铸件生产大国，是国内能源消耗的大户，过去铸件出口的价格仅为工业发达国家的(&。我国铸件现已进入国际市场，为了提高铸件质量，增强竞争力，推广应用过滤)&1!#$%&%()*!+,-./0 1 2*.0 2%技术，将是事半功倍的。参考文献：!马建华陶瓷网格过滤器在铸铁上的应用#铸造技术，!$%，（&）：!%胡昌华泡沫陶瓷过滤网浇注系统设计及应用#二汽科技，!$(，（&）：)黄继和泡沫陶瓷过滤网的研制及在球铁生产中的应用*十堰：中国汽车工程学会铸造专业第五届年会论文+!$,$!&李应堂蜂窝状陶瓷滤网研究与应用概述#科技参考，!$,$，（）：!-.冯胜山多孔泡沫技术和材料在液体金属净化中作用*湖北郧阳：湖北省铸造技术交流会资料+!$,$/!(-陈勉己二汽球墨铸铁生产技术与应用的展望#二汽科技，!$,，（&）：%)!&)巩义从液态金属过滤技术的应用谈新技术推广#湖北铸造信息，!$(，（&）：!,缪良中国铸造市场的气候和机遇#铸造技术，%(%，（!）：.（编辑：李世成，0 1 2 3 4 3 5 6 7 8 9:;!#）竭诚为您提供河 北 工 业 大 学铸球模具、磨球和衬板制造技术!金 属 型 湿 砂 型 缩 包 铸 球 复 合 模 具专 利 号：$!%(!)%=,此模具是一型多铸（&!,个）。与砂型铸球相比，具有组织致密、内外硬度均匀、工艺出品率高（大于).?）、废品率低（小于.?）、铸铬系磨球省略高温处理等优点。平均吨球消耗模具费(!.(元。可向用户提供模具加工图纸，也可代加工模具。%铸态屈氏体磨球专利号：$!(!-,=$本磨球属高铬球系列。金属型铸造，不需高温淬火，铸态下直接获得屈氏体基体组织，经低温时效后使用，与淬火马氏体高铬球相比，具有成本低（吨球低于!(元）、破碎率低（小于(=%）、应用范围广（干磨、湿磨效果好）、对高锰钢衬板不加大磨损等优势。磨水泥熟料，单仓球耗(!.(克 吨水泥。磨金、银、铜、铁、铝等各种矿石物料，耐磨性是锻钢球的&倍以上，是低铬球的%倍左右。铸态低铬合金磨球生产成本低、售价低、市场广泛。耐磨性相当于高铬球的!%，破碎率小于!?。&A磨球可用冲天炉熔炼，砂型铸造，热处理后使用，投资少、成本低，市场价格竞争中占优。.稀土低合金钢衬板采用水玻璃砂型铸造，用稀土合金变质处理，经高温淬火B回火后使用。耐磨性是高锰钢衬板的!=.倍以上。此外，还可提供微球（!)、!%(、!%.）、磨段和C D+等方面的制造技术。合作方式：技术转让、技术服务、技术咨询、技术培训等。地址：河北工业大学材料学院天津市丁字沽邮编：(!%联系人：王文才教授、刘根生教授电话：（(%）!%-.(%)%-.-&-(.河南省偃师市东口孜特种耐火材料厂向全国提供创新成果、独家生产的!#$型、!#%型中频炉炉衬材料一、中频炉用：中性捣打料，E F/型、E F/&型高级捣打料（特点：无裂纹、不挂渣、受潮不失效，极耐侵蚀。）二、工频炉用：E F/.型干式捣打料（抗酸碱侵蚀，无裂纹，间歇使用勿须保温）三、熔模精密铸造制壳材料：铝矾土砂、粉。莫来石砂、粉，合成粉，粘土粉。四、消失模铸造用：铝矾土砂（%(!&(目）、粉（按专家提供标准生产）。五、铸造涂料用：铝矾土（%(目以下），石英砂（G 1 H%$,?）、锆英粉。众所周知，炉衬寿命一直是困扰广大炉衬用户的一大难题，为进一步提高炉衬的使用寿命，我们在消化吸收国外先进经验的基础上，分析研究了国内现有炉衬材料在使用中的优缺点，研制、生产出E F/型和E F/&型两种新的高级中频炉炉衬材料，E F/型炉料经武钢使用，熔炼高锰钢炉龄比镁质炉料高出%(?以上；E F/&型炉料经浙江长广公司使用，熔炼不锈钢炉龄达!%(炉次以上。这两种炉料可替代昂贵的进口电熔镁砂，其价格仅为进口料的!%和!.，具有较高的经济和社会效益。详见铸造!$,年第)期,页题为“中频炉用E F/型、E F/&型炉衬材料的研制与应用”论文。熔炼高锰钢、合金钢，请选用!#$型特种炉衬材料熔炼不锈钢、镍铬合金，请选用!#%型特种炉衬材料厂址：河南省偃师市府店镇邮编：%&()%厂长：李广太工程师手机：*$(*$&(%(电话 传真：*$&(#&%*+(,&%*+*&,开户银行：市农行府店营业所帐号：,&%*$*,%.,)铸造赵书城：泡沫陶瓷过滤器的使用经验泡沫陶瓷过滤器的使用经验泡沫陶瓷过滤器的使用经验作者：赵书城作者单位：东风汽车公司,湖北十堰,442001刊名：铸造英文刊名：FOUNDRY年，卷(期)：2002，51(12)被引用次数：7次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.马建华 陶瓷网格过滤器在铸铁上的应用 1992(04)2.胡昌华 泡沫陶瓷过滤网浇注系统设计及应用期刊论文-二汽科技 1990(04)3.黄继和 泡沫陶瓷过滤网的研制及在球铁生产中的应用 19894.李应堂 蜂窝状陶瓷滤网研究与应用概述 1989(03)5.冯胜山 多孔泡沫技术和材料在液体金属净化中作用 19896.陈勉己 二汽球墨铸铁生产技术与应用的展望期刊论文-二汽科技 1988(04)7.巩义 从液态金属过滤技术的应用谈新技术推广 1990(04)8.缪良 中国铸造市场的气候与机遇期刊论文-铸造技术 2002(01)相似文献(10条)相似文献(10条)1.会议论文 杨宝宏.原晓雷 陶瓷过滤片在排气壳铸件上的应用 2004 浇包中原铁水的一次夹渣及铁水在浇注系统中紊流产生的二次夹渣是排气壳铸件顶面产生夹渣的主要原因.合理设计陶瓷过滤片能有效过滤原铁水的一次夹渣,减少铁水在浇注系统中的紊流程度,消除二次夹渣,减少铸件夹渣缺陷效果显著.2.会议论文 王艺华 泡沫陶瓷过滤片的质量及对铸件的影响 2001 泡沫陶瓷过滤片的质量对其所应用的铸件毛坯以及随后机械加工而成的零部件的各项性能有限大的影响,本文就这个问题提出作者自己的观点.3.会议论文 翟柏顺.陈培忠.张科峰 泡沫陶瓷过滤片在汽车铸铁件中的应用 2004 在汽车铸件生产中使用泡沫陶瓷过滤片,其铸造工艺方便,花费不大,是提高铸件质量有效、可行、简便的方法.泡沫陶瓷过滤片对金属液只有极小的阻抗作用,且对金属液中的杂质有很强的过滤作用,泡沫陶瓷过滤片以低廉的价格,上乘的质量用来过滤金属液杂质,可以提高铸件的质量,降低废品率,取得更光洁的铸件表面,更能提高铸件的机械性能,可以有效去除各种夹杂类缺陷,改善了铸件的加工性能,从而为企业获得更多的经济效益,这已在很多铸造厂家使用中得到了证实.4.期刊论文 王岩.邢秋林 陶瓷过滤片在低压铸造铝合金汽车轮中的应用-汽车工艺与材料2010,(5)泡沫陶瓷过滤片对金属液只有极小的阻抗作用,且对金属液中的杂质有很强的过滤作用,泡沫陶瓷过滤片以低廉的价格,上乘的质量用来过滤金属液杂质,可以提高铸件的质量,降低废品率,取得更光洁的铸件表面,更能提高铸件的力学性能,可以有效去除各种夹杂类缺陷,降低了轮毂的漏气废品率,并改善了铸件的加工性能,从而为企业赢得更多的经济效益.5.期刊论文 胡美忠.严青松.万红 泡沫陶瓷过滤片后添加下置包对提高砂型铸造中铝液充型能力的研究-铸造技术2004,25(1)以铝液的流动性试样为研究对象,研究砂型铸造泡沫陶瓷过滤片后安放一定尺寸的下置包对铝液流动性的影响.同时,将下置包运用于生产热裂圆环薄壁铸件,表明:在泡沫陶瓷过滤片后安放一定尺寸的下置包对金属液的充型能力有较大提高,并且下置包的设置和安放工艺简单.6.期刊论文 秦柳松.陈建华.朱元建.倪红兵.QIN Liu-song.CHEN Jian-hua.ZHU Yuan-jian.NI Hong-bin 涡轮壳覆膜砂铸造材料和工艺研究-铸造工程2007,31(1)对涡轮壳的垂直分型覆膜砂铸造的工艺进行了分析.分析了对原材料的选择,分析了涂料、覆膜砂对铸件质量的影响.着重分析了过滤片对改善涡轮壳砂渣眼的重要作用.7.期刊论文 唐奕.党惊知.杨晶.郭秀琴.TANG Yi.DANG Jingzhi.YANG Jing.GUO Xiuqin 铝合金泡沫陶瓷过滤工艺研究-热加工工艺2010,39(1)介绍了泡沫陶瓷过滤片在铝合金生产中的过滤机理、作用.采用20ppi泡沫陶瓷片对ZAlSi7Cu2Mg铝合金熔体进行了过滤净化试验,通过试验总结出过滤片的临界压头随温度的变化关系;对比分析了过滤和未过滤试样的抗拉强度、伸长率及其金相组织.试验结果表明,铝液浇铸温度越高,对应的过滤片临界压头越小;过滤后的铸件的力学性能相对未过滤时有一定程度的提高.8.期刊论文 李承义.LI Cheng-yi 真空消失模铸造技术在生产高精铸件上的应用-铸造2007,56(6)采用真空消失模铸造技术生产了7.63m焦炉的配套设备,针对铸件体积大、形状复杂、尺寸精度要求高等特点,相应采取了多种工艺措施,如调整涂料配比,改进涂覆工艺,采用特制夹卡装置控制模样在造型过程中的尺寸变化,浇道中安放过滤片,强化全面质量管理等,使产品全面达到德国帝森公司的技术要求.9.期刊论文 万金彪.朱锦伦.Wan Jinbiao.Zhu Jinlun 不锈钢精铸件黑点缺陷的综合处理-特种铸造及有色合金2009,29(2)对精密铸件的黑点缺陷进行了分析,通过改进浇注系统,在内浇道放置陶瓷过滤片,以及采取缩小内浇道或内浇道宽度的方法,可以有效地消除黑点.另外,对脱蜡后型壳内的残蜡要彻底消除,在精炼和浇注时,要注意脱氧和浇注操作工艺的合理性.10.会议论文 诸葛胜 泡沫陶瓷过滤技术对金属液充型状态的影响 2008 FOSECO第一个改变了现代铸造。二十多年前，FOSECO的过滤片使得铸造达到了高生产率、更高的质量和更低的废品率。机加工的成本降低了，而且使得生产更薄的铸件变得可能。FOSECO至今已经为全世界提供了40亿片过滤片，而且仍然在为铸造厂提供最佳的过滤技术和工艺以便将过滤片的作用发挥到极至，增加附加值，提高铸造厂的竞争力。在2003年GIFA展览会上，FOSECO推出了STELTEX PrO，这是最新一代的过滤片。本文介绍了过滤的种类，分析了过滤的原理，阐述了泡沫陶瓷过滤器对金属液流的影响。引证文献(6条)引证文献(6条)1.祖昕晖.初福民.张大伟 高强度灰铸铁的研究现状及展望期刊论文-中国铸造装备与技术 2009(3)2.张科峰.朱能山.祝建勋.孙润超 过滤技术在铸造中的重要作用期刊论文-铸造 2008(9)3.魏兵.唐一林.祝建勋.张科峰.朱能山.龙礼贤 铸造用金属液过滤器及其应用期刊论文-铸造技术 2008(8)4.张允华.刘玉林.崔峰.孙绍波.黄旦忠 铸造生产中泡沫陶瓷过滤器的选用期刊论文-铸造 2007(9)5.刘伟明.任凤章.李锋军 灰铸铁生产技术的一些新进展期刊论文-拖拉机与农用运输车 2005(6)6.郭玲 过滤技术在黑色金属铸造生产中的应用期刊论文-龙岩学院学报 2005(3)本文链接：http:/