过滤器技术在大型铸铁件上的应用

      金属液过滤技术已经广泛应用于中小铸铁件领域，特别是汽车、液压件领域，过滤器的作用也得到广大铸造工作者的认可，使用方法也比较成熟，为我国汽车铸件质量的提升起到了很重要的作用。但是，在大型铸铁件领域，只有个别几家铸造企业应用，还没有得到普遍推广，究其原因应该有几个方面：主要是对过滤的效果、安全性、方法、成本及效益的认识不清楚；大型铸铁件生产成本高，生产周期长，一个夹杂物在某些关键部位的出现就有可能导致整个铸件的报废。如果夹杂缺陷是在机加工时才发现，会导致铸件加工成本的增加。因此，都希望能把大型铸铁件的夹杂废品率降至最低，而铁液过滤是关键环节。

      使用过滤器的必要性

      （1）铁液前期熔化、包内处理形成的渣不能在造渣过程中完全脱除。

      （2）浇注系统冲刷掉的渣易进入铸件。

      （3）铁液充型不平稳造成紊流形成的二次氧化渣。

      （4）铁液冲刷型芯造成的涂料、砂粒脱落渣。

      大型铸铁件使用过滤器的可行性分析

      1.适用范围

      大型铸铁件一般是指几吨以上的铸件，目前有最大60t球墨铸铁件过滤应用的案例，主要在大型风电件、注塑机件、机床件上使用。

      2.适用的过滤器类型

      适用于大型铸铁件的过滤器主要有碳化硅泡沫陶瓷、氧化铝直孔、碳质泡沫陶瓷和氧化锆泡沫陶瓷过滤器。

      3.各种过滤器尺寸及安全过滤量的确定

      （1）碳化硅泡沫陶瓷过滤器及直孔过滤器由于大型铸件浇注时间长，铁液落差大，对过滤器冲击力也很大，因此过滤器的厚度一般选择30～40mm，单位平方厘米过流量不超过3kg铁液，主要是单层加厚泡沫陶瓷过滤器，采用10ppi孔径。有些采用直孔加泡沫陶瓷两层方式，考虑到过滤效果，一般不单独采用直孔过滤。

      （2）碳质过滤器因其耐火度较高（1650℃），高温性能好，所以过滤器厚度一般在25～35mm，单位平方厘米过流量可放大至5～6kg。碳质过滤器不需预热，且蓄热系数非常低、重量轻，有利于金属液的快速启动，从而消除了熔融金属在过滤过程中凝固的风险，但由于碳在有氧环境下会产生氧化反应，所以要通过小批量验证后才能确定方案。

      （3）锆质过滤器耐火度达1700℃，化学稳定性好，所以其承受的铁液量更高，一般选择厚度为25～30mm，孔径10ppi，单位平方厘米过流量可达到6～8kg。

      结语

      （1）过滤器在大型铸铁件上的应用已探索出成熟的方案，效果明显，可降低废品率，减少修补量，减小加工余量，改善铸件表面质量，提高力学性能。

      （2）针对不同的铸件需选择不同的方案，可设计模拟。

      （3）设计时尽量使每片过滤器流经的铁液量均衡，尽量减小铁液对过滤器的冲击力，过滤器平放于横浇道，过滤器支撑台10～12mm，较大尺寸过滤器可采用陶瓷片支撑，以提高使用安全系数。

      （4）采用开放式浇注系统，直浇道：横浇道：内浇道=1：（1.1～1.2）：（1.3～1.4），铁液进入型腔的线速度控制在0.5～0.7m/s。

      （5）企业在选择应用过滤器时，工艺应验证后再转到批量生产。

      文章由广州铸造展整理发布。