近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的要求，對(duì)鑄造合金的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。有些鑄件不僅要求有合格的化學(xué)成分和機(jī)械性能，而且要求有優(yōu)良的內(nèi)外質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的冶煉和鑄造工藝已不能滿足這些要求。其主要原因是合金中的非金屬夾雜物超過了允許范圍。為了減少非金屬夾雜物的影響，人們一方面對(duì)合金制備的原材料提出了嚴(yán)格的要求，另一方面在鑄造工藝上嘗試采取措施。鑄造過濾技術(shù)是在這一形勢(shì)下發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。
精密鑄件通常要求更高的要求。當(dāng)鑄件腔內(nèi)充滿液體時(shí)，在凝固過程中，熔渣無法排出，再加上冷卻速度加快，它在熔渣漂浮過程中已經(jīng)凝固，導(dǎo)致熔渣孔導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。在澆注過程中使用陶瓷泡沫過濾器可顯著提高熔融金屬的純度并減少鑄造缺陷。過濾技術(shù)在國(guó)外的投資鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用，中國(guó)的一些工廠采用了由鑄鋼制成的陶瓷泡沫過濾器。事實(shí)上，對(duì)于要求高的鑄件，使用泡沫陶瓷過濾器的經(jīng)濟(jì)效益（鑄件產(chǎn)量的提高、加工和修理成本的節(jié)省、索賠的減少等）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過過濾器自身生產(chǎn)的鑄件的成本增加。
泡沫陶瓷過濾器的類型與特點(diǎn)
根據(jù)使用條件，過濾器可分為三種類型：鑄鋼、鑄鐵和鑄鋁。我們主要介紹鑄鋼過濾器。鑄鋼用泡沫陶瓷過濾器主要由氧化鋯和碳材料制成，兩者具有良好的耐高溫性能，并經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐得到驗(yàn)證。
氧化鋯陶瓷濾料是以高純氧化鋯為基料，在1600℃以上高溫?zé)Y(jié)而成，質(zhì)地穩(wěn)定，強(qiáng)度高，抗熱震性好。同時(shí)，它們?cè)诟邷叵虏慌c任何金屬溶液發(fā)生反應(yīng)，能承受1700℃鋼水的沖擊。因此，氧化鋯陶瓷過濾器適用于各種鋼，包括碳鋼、不銹鋼、鈷基和鎳基高溫合金，也適用于大型鑄鐵件。此外，這種過濾器在熔模鑄造工藝中也有很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
泡沫陶瓷過濾器的選型
在使用泡沫陶瓷過濾器時(shí)，應(yīng)根據(jù)鑄件的質(zhì)量要求和金屬液中夾雜物的數(shù)量來確定過濾器的孔徑（每英寸產(chǎn)品的PPI）。鑄鋼過濾器的孔徑主要為10ppi、15ppi，而20ppi、30ppi規(guī)格的產(chǎn)品使用較少。過濾器的厚度越大，過濾器的強(qiáng)度越好，過濾器的過濾效率越高，但其使用成本也越高?？紤]到***的強(qiáng)度和過濾效率，一般推薦尺寸為60mm，厚度為20-22mm，厚度為60-100mm，厚度為22-25mm，厚度為100-150mm，厚度為25-30mm，厚度為150mm，厚度為30-40mm。
過濾器的放置
精密鑄件通常形狀復(fù)雜，給鑄造工藝帶來困難。當(dāng)使用過濾器時(shí)，它們大多放置在澆口位置。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的鑄件和要求，可采用以下方法：
在外殼澆口杯中保留一個(gè)過濾臺(tái)或使用錐形過濾器。爐殼烘烤出爐后，過濾器迅速放置在澆口位置，如圖1所示。或者在澆注前用同一個(gè)外殼烘烤預(yù)熱，這樣有助于液態(tài)金屬通過，效果更好，如圖2所示。
為了使過濾器易于放置，需要設(shè)計(jì)一個(gè)過濾器底座，即過濾器與過濾器外緣之間2 mm的間隙是將過濾器放置在殼體中的***位置，并且應(yīng)在支撐面上留下一個(gè)寬度大于5 mm的底座，如圖3所示。過濾器也可以做成一個(gè)圓形的表，與澆口相匹配。它可以用纖維棉包裹，直接放在澆口位置，如圖4所示。
過濾器放置在一個(gè)特殊的陶瓷澆口杯中。制殼時(shí)，澆口杯與澆鑄樹相連。澆注時(shí)，將過濾器倒入澆口杯中，如圖5和圖6所示。
將過濾器放置在澆注系統(tǒng)中，提前制作帶有過濾器的澆注系統(tǒng)殼體，并在殼體的相應(yīng)位置預(yù)留開口，使過濾器能夠放置在安裝座上。制殼臺(tái)置于底座內(nèi)，用水玻璃或硅溶膠密封，固化干燥后進(jìn)行澆注試驗(yàn)。
此外，應(yīng)將鋼水的澆注溫度控制在工藝范圍的上限，并盡快使?jié)沧⑺俣然?，避免出現(xiàn)冷隔、澆注不足等鑄造缺陷。
申請(qǐng)案例
鑄件的主要缺陷是夾雜物和氣孔。材質(zhì)：ZG25CrNiMo，澆注溫度：1550-1570 C，澆注重量45-50kg，水玻璃砂制殼，殼式焙燒溫度840 C，保溫3h；采用70-60*2210PPI型圓形臺(tái)式氧化鋯過濾機(jī)。過濾器如圖7所示，在澆注前放置過濾器，如圖8所示。過濾器在爐內(nèi)烘烤時(shí)，澆注過程中不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，起到過濾和矯正的作用。使用后廢品率大大降低，鑄件表面光滑，表面質(zhì)量得到改善。
鑄件為閥體、硅溶膠外殼、鎳基合金，鑄件重量300kg，澆注溫度1540℃，澆注時(shí)間12s，采用氧化鋯過濾器150×150×30mm（10ppi）片，放入自制的澆口杯內(nèi)，經(jīng)X射線檢測(cè)，鑄件缺陷大大減少，氣孔和夾渣缺陷。鑄件表面光滑。過濾器出口及其放置位置如圖所示。9和10。
由表1可以看出，使用過濾器后鑄件合格率明顯提高，減少了鑄件夾渣缺陷和氣孔率的廢品率。
齒套為ZG310-570鋼，單重3-6kg，每組4個(gè)鑄件。澆注溫度1580-1630℃，澆注時(shí)間6-8s，共用60mm*20mm（10ppi）氧化鋯過濾器過濾198臺(tái)，合格198臺(tái)，未使用前廢品率13%。
通過對(duì)比表2中過濾前后的齒套力學(xué)性能，可以看出過濾后的齒套力學(xué)性能較好。從圖11ZG310-570鋼過濾前后的金相分析可知，過濾后基體中的珠光體和鐵素體比未過濾時(shí)更均勻。
從以上應(yīng)用實(shí)例可以看出，過濾器的使用不僅提高了鑄件的成品率和表面質(zhì)量，降低了焊接修復(fù)率，而且大大提高了鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，如力學(xué)性能等。結(jié)果表明，過濾技術(shù)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高鑄件質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。
過濾技術(shù)的應(yīng)用前景
過濾技術(shù)對(duì)去除液態(tài)金屬中的夾雜物、改善鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和加工性能、提高鑄件的工藝收率、合格率和力學(xué)性能具有重要作用。降低鑄件生產(chǎn)的綜合成本。隨著中國(guó)鑄鋼件質(zhì)量的不斷提高和人們對(duì)過濾技術(shù)的認(rèn)識(shí)的不斷加深，鑄造用陶瓷泡沫過濾器已被越來越多的鑄造廠所認(rèn)可。在提高鑄件質(zhì)量和成品率方面將發(fā)揮越來越重要的作用。