Техническое руководство по контролю потока и удалению включений с помощью комбинированных мешков TF в процессе фильтрации и литья расплавленного алюминия.

1. Введение: Эволюция контроля включений в Фильтрационное литье из расплавленного алюминия

А. Проблема обеспечения чистоты расплава при фильтрационном литье расплавленного алюминия.

В современной алюминиевой металлургии для достижения структурного, механического и поверхностного совершенства необходим абсолютный контроль над неметаллическими включениями. На стадиях выдержки, переноса и разливки расплавленного алюминия сплав очень восприимчив к реакции с атмосферным кислородом, что приводит к быстрому образованию взвешенных микроскопических пленок оксида алюминия (Al2O3).

Помимо этих природных оксидов, расплав часто содержит шлак из печи, остатки солевых флюсов и эродированные огнеупорные материалы. Если эти примеси попадают в полость формы, они проявляют себя как металлургические слабые места, приводя к серьезным дефектам литья, таким как локальное растрескивание, утечка давления и снижение удлинения при растяжении.

Б. Технические факторы, определяющие высокоэффективный метод фильтрационного литья расплавленного алюминия.

В глобальной металлургической цепочке поставок внедрение специализированных технологий литья с фильтрацией расплавленного алюминия является основным фактором, определяющим выход годной продукции. Современные литейные производства, особенно те, которые выпускают критически важные для безопасности автомобильные компоненты, такие как ступицы колес, поворотные кулаки и блоки цилиндров двигателей, должны внедрять решения по фильтрации на системном уровне.

Вместо использования примитивных барьерных фильтров, высокопроизводительные литейные платформы требуют интегрированных систем, которые активно управляют динамикой жидкого металла, температурными граничными условиями и химическим составом непосредственно в точке входа в форму.

2. Системная интеграция: желоба, кристаллизаторы, нитрид кремния и комбинированные мешки TF в системе фильтрации алюминиевого литья.

Для достижения бездефектного затвердевания вся система циркуляции расплавленного металла должна работать в химической и физической гармонии. Путь потока жидкости функционирует как единый гидравлический и термодинамический блок, представленный следующей последовательностью процессов:

А. Системы желобов в качестве предварительных кондиционеров потока при фильтрационной литьевой обработке расплавленного алюминия.

Огнеупорные желоба направляют поток расплава, движущийся под действием силы тяжести из плавильных печей. Однако место соединения желоба и формы по своей природе подвержено турбулентности, вызванной падением расплавленного алюминия под действием силы тяжести. Когда расплавленный алюминий падает из сопла желоба, он испытывает высокую кинетическую энергию, которая может легко затягивать воздух и разрушать защитный поверхностный оксидный слой, образуя вторичные включения ниже по потоку.

B. Компоненты из нитрида кремния (Si3N4) для терморегулирования в системах фильтрации при литье алюминия.

Трубки стояка из нитрида кремния (Si3N4), трубки защиты термопар и стопорные штифты необходимы для поддержания точных температурных параметров. Благодаря превосходным несмачивающим свойствам Si3N4 и почти нулевому коэффициенту теплового расширения, он предотвращает локальные термические удары и замерзание в распределительном патрубке, где выходит расплавленный металл.

C. Кристаллизаторы и формы для слитков на фронте затвердевания при литье.

Кристаллизатор или форма для заготовок с водяным охлаждением очень чувствительны к скорости потока и температурным векторам. Если поступающий расплавленный поток входит в кристаллизатор с асимметричной скоростью или локальной турбулентностью, это нарушает равномерное формирование затвердевающей металлической оболочки. Это может привести к вытеканию расплава из слитка, серьезному разрушению оболочки и неравномерной химической сегрегации по поперечному сечению затвердевающего алюминиевого слитка.

D. Комбинированный мешок TF в качестве системного координатора для фильтрации при литье алюминия.

Расположенный непосредственно на критически важном стыке подающего сопла из нитрида кремния и кристаллизатора, комбинированный мешок TF (Explorer-B001) служит идеальным гидравлическим и механическим координатором. Он физически гасит турбулентную вертикальную кинетическую энергию падающего металла, преобразуя ее в тихий, горизонтальный и идеально сбалансированный двунаправленный ламинарный поток, одновременно осуществляя глубокую механическую и физическую фильтрацию.

3. Металлургические и гидравлические механизмы комбинированного мешка TF в процессе фильтрации расплавленного алюминия.

Техническое превосходство комбинированного фильтрующего мешка TF над традиционными керамическими поролоновыми фильтрами или фильтрами из металлической проволочной сетки заключается в его специализированных принципах многоступенчатой ​​фильтрации и ректификации потока.

А. Преобразование турбулентных потоков в сбалансированный ламинарный поток при литье алюминия.

Когда расплавленный алюминий ударяется о дно мешка TF Combo Bag, кинетическая энергия падающей струи поглощается внутри трехмерной (3D) гибкой корзины. Мешок действует как специально созданный барьер для жидкости, изменяя режим потока жидкости.

За счет принудительного прохождения жидкого металла через высокоомную сетку и его горизонтального выхода через точно спроектированные боковые выпускные отверстия число Рейнольдса (Re) резко снижается, преобразуя хаотическую турбулентность в стабильный ламинарный поток при литье алюминия . Это предотвращает вторичное окисление, исключает попадание воздуха и гарантирует спокойный, равномерный процесс заполнения формы. Схема этого процесса выравнивания потока представлена ​​ниже.

Б. Механическое просеивание и эффект микроадсорбционного «осадка» при фильтрации расплава.

Мешок TF Combo Bag работает по двухступенчатой ​​системе фильтрации:

1. Макропросеивание (двумерный барьер)Стандартные отверстия сетки (например, 1.5 х 1.5 мм или 2.0 х 2.0 мм) физически задерживают огнеупорные частицы, оксидные пленки и шлак, размер которых превышает размер отверстия.
2. Формирование фильтрационного осадка (3D-съемка на глубине)По мере накопления макропримесей на внутренней поверхности пакета они образуют вторичный, высокопрочный барьер, известный как «фильтрующий слой». Этот слой захваченных примесей действует как микроскопический глубинный фильтр, улавливая чрезвычайно мелкие взвешенные частицы оксидов на микроуровне, которые технически намного меньше, чем физические размеры ячеек сетки.

C. Несмачиваемые покрытия из нитрида бора (BN) на высококремниевой сетке для литья алюминия

Для обеспечения надежности технологического процесса на автоматизированных промышленных линиях литья, комбинированный мешок TF должен соответствовать строгим термическим и химическим допускам.

4. Выбор технических характеристик для современных систем фильтрационного литья расплавленного алюминия.

А. Химическая чистота и температура размягчения фильтрующих материалов.

• Стандартная сетка из кварцевого стекла (58% – 65% SiO_2)Этот материал, сотканный из высококачественных стекловолокон класса E, экономически выгоден и идеально подходит для литья в песчаные формы под действием силы тяжести или литья под низким давлением (LPDC), где температура расплава не превышает 800°C.
• Высококачественная сетка с высоким содержанием кремнезема (96% SiO_2)Предназначен для длительной литьевой обработки методом вертикального прямого охлаждения (VDC) или для литья в формы для непрерывной обработки заготовок большой грузоподъемности. Обладая порогом размягчения 1700°C и рабочим пределом 1450°C, этот высококачественный сплав полностью устойчив к разрушению структуры или провисанию волокон даже при высоких механических нагрузках расплавленного алюминия.

Параметры продукта	Термоформованный (TF) фильтр-мешок	Фильтрующий мешок из углеродного волокна
Рабочая Температура	700-900 ℃	1000 ℃ -3000 ℃
Цвет	Белый/Желтый/Коричневый	Черный / серый
Технические характеристики Размеры	13″/18″×5″×6″, настраиваемый	Настраиваемый
Размер ячейки	0.8–3.0 мм, настраиваемый	0.8–3.0 мм, настраиваемый
Методы плетения	Переплетение перевивочное, полотняное и т. д.	Перевивочное переплетение, полотняное переплетение и т. д.
Предел прочности на разрыв	Приблизительно 8 кг	Высокая
Точность фильтрации	5 – 50 мкм	Высокая точность, подходит для удаления мелких примесей
Площадь фильтрации	Обычно 100м²	Настраиваемый
Рабочее время	2.5-4 часов	4 часов или больше
Тип покрытия	(Бездымное) покрытие из фенольной смолы	Непокрытый
Характеристики излучения	Низкий уровень выбросов, низкий уровень дыма, экологичность	Низкий уровень выбросов, бездымный, полностью экологичный
Емкость фильтрации	Алюминий жидкий: 25 кг/см²	Алюминий жидкий: 25 кг/см²
Специальный дизайн	Дополнительная усиленная конструкция накладки/дренажного отверстия/бокового окна	Дополнительная усиленная конструкция накладки/дренажного отверстия/бокового окна
Скорость восстановления	> 95%	> 95%
Сценарии приложений	Литье алюминиевых слитков, литье высокотемпературных сплавов, другие детали из алюминия	Жаропрочные сплавы, аэрокосмическая промышленность, ключевые автомобильные детали и т. д.
Стандарты качества	ISO9001: 2015 / GB / T19001-2016	ISO9001: 2015 / GB / T19001-2016
Спецификации	Технические характеристики комбинированного фильтрующего мешка TF для алюминиевого литейного производства	Фильтрующий мешок из углеродного волокна для фильтрации в алюминиевом литейном производстве

А. Полное устранение загрязнения железом.

Наиболее веская причина для замены проволочного сетчатого фильтра — химическая безопасность. Стекловолоконная сетка сплетена из высокочистых волокон на основе диоксида кремния (SiO₂ > 96% для высококремниевых марок или 58–65% для стандартных марок).

Кремнезем химически инертен в присутствии расплавленного алюминия. Когда сплав протекает через стекловолоконную сетку, абсолютно отсутствует химическое растворение или поглощение железа, что позволяет сохранить точный химический состав высококачественных автомобильных и аэрокосмических сплавов.

Б. Жесткая облицовка и стабилизация геометрии при высоких металлостатических нагрузках.

Распространенной проблемой некачественных распределительных мешков является провисание дна. Когда мешок наполняется расплавленным алюминием, движущимся со скоростью потока, его вес может привести к растяжению дна вниз, что приподнимает боковые отверстия и нарушает горизонтальный путь распределения.

В мешке Explorer's TF Combo Bag используются специальные запатентованные органические/неорганические композитные упрочняющие добавки для придания жесткости основе. Это гарантирует сохранение геометрической формы мешка и плоского дна под высоким металлостатическим давлением, обеспечивая идеально сбалансированное распределение металла слева и справа.

C. Технология предварительной карбонизации бездымного топлива для автоматизированных лазерных датчиков в системах фильтрации литья.

Современные, передовые литейные цеха по производству алюминия используют автоматизированные лазерные датчики уровня или датчики расстояния, расположенные непосредственно над кристаллизатором, для контроля скорости литья в режиме реального времени.

• Нестабильная угрозаОбычные стекловолоконные мешки, покрытые стандартными крахмальными связующими, подвергаются термическому разложению при температурах выше 350°C. При контакте с алюминием, нагретым до 750°C, они мгновенно сгорают, выделяя густой черный дым, тяжелые пары и яркое пламя. Это выделение газов мгновенно ослепляет лазерные датчики, что приводит к сбоям в работе автоматизированных систем и катастрофическому дефициту металла.
• Предварительно карбонизированный растворПредварительно карбонизированные комбинированные пакеты TF от Explorer проходят высокотемпературную вакуумную карбонизацию в процессе производства, что позволяет безопасно удалить все летучие органические соединения и органические связующие вещества. При установке на технологическую линию они контактируют с расплавленным алюминием без дыма, пламени и со сверхнизким уровнем газообразных выбросов (30 см³/г), обеспечивая полную точность для автоматизированного контроля уровня отливок.

5. Практические методы монтажа и контроля качества в процессе фильтрационного литья расплавленного алюминия.

А. Оптимальное размещение и выравнивание уплотнения корпуса фильтра.

Мешок TF Combo Bag должен быть выровнен непосредственно под сливным патрубком желоба или соплом подачи нитрида кремния. Убедитесь, что U-образные стальные подвесные рамы плавно входят в подвесные втулки мешка, не повреждая плетение. Обеспечьте плотное прилегание к формовочной ступени с жестким допуском по размерам в пределах 1.5 мм, чтобы предотвратить обходной поток, и убедитесь, что 100% потока металла направляется через корпус фильтра.

Б. Контроль влажности: предотвращение водородной пористости при литье слитков.

Стекловолокно и кремнезем — материалы с высокой гигроскопичностью. При воздействии влажного воздуха литейного цеха они поглощают микроскопические молекулы воды. Когда влажный мешок погружают в расплавленный алюминий при температуре 750 °C, влага мгновенно испаряется, инициируя реакцию окисления, в результате которой выделяется атомарный водород.

Выделяющийся атомарный водород легко растворяется в жидком сплаве. По мере затвердевания металла этот газ вытесняется, создавая микропористость (газовые отверстия) по всей структуре слитка, что приводит к образованию литейного лома.

• Стандарт упаковкиЧтобы полностью предотвратить этот дефект, компания Explorer придерживается строгих стандартов упаковки, отправляя все комбинированные пакеты TF в двухслойных вакуумных полиэтиленовых пакетах с промышленными осушителями, упакованных в прочные многослойные гофрированные коробки. Вакуумная герметизация продукта должна сохраняться до момента установки на литейную платформу.

6. Поиск специализированных решений для задвижек и фильтрации с помощью Explorer

А. Изготовление на заказ по индивидуальным размерам и с учетом геометрии для конкретных форм для слитков.

Каждая платформа для вертикального или непрерывного литья имеет уникальные размеры формы. Компания Explorer предлагает полностью индивидуальные геометрические конфигурации, разработанные строго в соответствии с вашими инженерными чертежами.

B. Высокотемпературные усиленные швы для фильтрации с высокой пропускной способностью.

Для предотвращения разрушения конструкции в местах соединений, мешки Explorer TF Combo Bags сшиваются с использованием специальных высокотемпературных нитей из керамического волокна, усиленных сердечниками из нержавеющей стали. Это гарантирует, что даже при максимальных тепловых нагрузках и постоянном давлении потока швы мешка остаются полностью целыми, без риска распускания, разрушения или обхода.

7. Заключение: Повышение эффективности литейного производства с помощью усовершенствованного литья с фильтрацией расплавленного алюминия.

Замена устаревших методов фильтрации на разработанный компанией TF Combo Bag позволяет современным литейным цехам обеспечить бесперебойную регулировку потока, абсолютный контроль над неметаллическими включениями и безупречную автоматизацию датчиков. Эта металлургическая синергия напрямую приводит к минимизации брака, повышению выхода годной продукции и значительной экономии производственных затрат.

По вопросам изготовления изделий нестандартных размеров, технической консультации или оптовых закупок, пожалуйста, свяжитесь с нами:

• Производитель: Компания Explorer (Tianjin) Import and Export Co., Ltd.
• Официальный веб-сайт: foundryfilters.com
• Техническая электронная почта: [электронная почта защищена]
• WhatsApp/Прямая горячая линия: +86 13303168090