Praktycznie każda dziedzina przemysłu wymaga stosowania urządzeń składających się z części wykonanych metodą odlewania metalu. Przy produkcji niektórych elementów, takich jak głowice i bloki cylindrowe silników, bębny i tarcze hamulcowe, kolektory wydechowe, obudowy łożysk, zwrotnice, elementy zawieszenia, wały korbowe i rozrządu czy korbowody, jakość ciekłego metalu musi stać na najwyższym poziomie. Z drugiej strony sam proces wytwarzania stopu żelaza wiąże się powstawaniem licznych wtrąceń wewnętrznych. Przyczynia się do tego chociażby rodzaj materiałów ogniotrwałych na wymurówki pieców oraz zanieczyszczenia znajdujące się bezpośrednio w materiałach wsadowych. Istotny wpływ na pojawianie się wtrąceń niemetalicznych ma rodzaj stosowanych spoiw formierskich, metod zagęszczania oraz pokryć ochronnych. Właśnie dlatego tak istotną rolę przy wykonywaniu szczególnie odpowiedzialnych stopów, odgrywają ceramiczne filtry piankowe.

ceramiczne filtry piankowe

Dążenie do perfekcji

Pomimo wieloletnich doświadczeń w odlewnictwie oraz podnoszenia jakości stosowanych materiałów i technologii, nadal stosowanie ceramicznych filtrów piankowych stanowi najbardziej efektywną metodę obniżania strat z tytułu wtrąceń niemetalicznych. Można nawet pokusić się o stwierdzenie, że ta już na dobre zadomowiona w odlewnictwie technika, ma kosmiczne korzenie. Wynika to z faktu, że jedno z pierwszych zastosowań filtrów ceramicznych na szeroką skalę odnotowano przy produkcji odlewów aluminiowych dla potrzeb kosmonautyki w Stanach Zjednoczonych w latach siedemdziesiątych.

Przez lata do chwili obecnej dokonano wielu ulepszeń zarówno w składzie ceramicznych filtrów piankowych, jak i w metodach ich wytwarzania. Obecnie powstawanie odlewów o najwyższej jakości bez ich użycia jest praktycznie niemożliwe.

ceramiczne filtry piankowe
ceramiczne filtry piankowe

Ceramiczne filtry piankowe – zasada działania

Na czym właściwie polega fenomen stosowania filtrów ceramicznych w odlewnictwie? Ich głównym atutem jest zastosowanie ich podczas samego procesu zalewania, dzięki czemu stają się ostatnim bastionem broniącym gotowy odlew przed naporem wtrąceń osłabiających go.

Proces filtracji odbywa się w trzech etapach pozwalając na osiąganie zadowalających efektów. W pierwszej kolejności na powierzchni filtra zatrzymywane są wtrącenia o średnicy większej niż średnica porów piankowego filtra ceramicznego. Mamy wtedy do czynienia z filtracją sitową. Następną fazą jest powstawanie tzw. placka filtracyjnego. Jest on wytwarzany w wyniku przytykania porów oraz przechwytywania na powierzchni na zasadzie adhezji cząsteczek drobniejszych od porów. Teraz przychodzi pora na filtrację głęboką, kiedy to podczas przechodzenia ciekłego metalu przez wnętrze filtra ceramicznego, wtrącenia są przechwytywane już przez ścianki filtra.

Zaletą właśnie ceramicznych filtrów piankowych jest to, że przepływający stop metalu wraz ze znajdującymi się w nim zanieczyszczeniami podlega licznym zawirowaniom, co umożliwia wtrąceniom intensywniejszy kontakt ze ścianami komórek filtra i ich przechwytywanie. W związku z tym grubość filtra decyduje o stopniu oczyszczania metalu, ponieważ im dłuższa droga metalu przez filtr, tym więcej zawirowań, a im więcej zawirowań, tym więcej zanieczyszczeń pozostaje na ściankach.

ceramiczne filtry piankowe

Zasady przy stosowaniu filtrów ceramicznych

Porowatość dobieranych filtrów powinna być uzależniona od rodzaju topionego materiału. Natomiast wielkość filtra powinna być ustalana z uwzględnieniem ilości metalu, którą może przefiltrować o raz szybkości przepływu. Należy przy tym uwzględnić ilość zanieczyszczeń, temperaturę zalewania oraz ciśnienie metalostatyczne.

Kształt filtra teoretycznie może być dowolny, jednak praktyka pokazuje, że najbardziej efektywne jest stosowanie filtrów kwadratowych. Nie bez znaczenia jest również umiejscowienie filtra. Najbardziej optymalnym miejscem na filtr są wlewy doprowadzające. Takie usytuowanie okazuje się korzystniejsze niż zastosowanie filtra w belce żużlowej.

Przy projektowaniu gniazd należy uwzględniać tolerancje wymiarowe filtrów. Ważną kwestią jest również pamiętanie o tym, że szybkość przepływu za filtrem spada o około 30% ze względu na spadek ciśnienia metalostatycznego.

ceramiczne filtry piankowe

Korzyści stosowania ceramicznych filtrów piankowych

W pierwszej kolejności warto wspomnieć o czynniku ekonomicznym. Dzięki uzyskaniu lepszej jakości odlewu, już w fazie projektowania istnieje możliwość zmniejszenia naddatków na obróbkę, co zmniejsza ciężar odlewu. Poprawiają się również własności mechaniczne oraz obrabialność, co skutkuje mniejszym zużyciem narzędzi skrawających oraz skróceniem czasu obróbki. Idąc dalej warto wspomnieć o rzadszych postojach maszyn wymuszanych koniecznością wymiany narządzi.

Układ wlewowy przy stosowaniu filtrów ceramicznych jest zwarty, krótki i bezpośredni a przepływ metalu spokojny i laminarny. To w efekcie zmniejsza ilość pochłanianego powietrza i gazów oraz ilość mikrocząsteczek.  Zwiększa się przez to uzysk, a zmniejsza ilość odlewów brakowych.

Produkt końcowy, powstały z wykorzystaniem ceramicznych filtrów piankowych odznacza się większa wytrzymałością zmęczeniową oraz lepszą jakością powierzchni. Zdecydowanie wzrastają także parametry wytrzymałościowe oraz plastyczne.

ceramiczne filtry piankowe

Ceramiczne filtry piankowe w HTI Sp. z o.o.

Kiedy więc dogłębnie analizuje się zagadnienie stosowania tego typu technologii przy produkcji odlewów stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, ciśnie się logiczny wniosek, że użycie piankowych filtrów ceramicznych przynosi konkretne korzyści w postaci wysokiej jakości. Wiąże się to ze skutecznym zatrzymywaniem zanieczyszczeń, co umożliwia uzyskanie czystej struktury odlewu, bez wtrąceń niemetalicznych. Szczególne zastosowanie tego typu filtry znalazły w przemyśle samochodowych, ciągnikowym, lotniczym czy chemicznym. Jedną z podstawowych przyczyn są kwestie bezpieczeństwa i trwałości eksploatacyjnej.

Biorąc pod uwagę powyższe fakty HTI Sp. z o.o. jako firma zajmująca się dostarczaniem rozwiązań i materiałów stosowanych w wysokotemperaturowej obróbce matali, ma w swojej ofercie jedne z najlepszych produktów tego typu wytwarzanych przez firmę Lanik Foam Ceramics. Dlatego serdecznie zapraszamy do przyjrzenia się bliżej ceramicznym filtrom piankowym w HTI.