Включения являются наиболее распространенным дефектом в литейном производстве. Долгое время в отрасли применялись многочисленные традиционные методы для предотвращения попадания примесей, включая отбор высококачественной шихты в печь, удаление шлака перед разливкой, использование шлакоуловителей, закрывающих ковши, разливку ковшами снизу или в форме чайника, закрытые литниковые системы и шлакоуловители/каналы на горизонтальных литниках. Однако эти методы обеспечивают лишь ограниченную эффективность в борьбе с микроскопическими включениями.

Технология фильтрации расплавов металлов была разработана в 1970-х годах и прошла три поколения испытаний: тканые фильтрующие сетки, экструдированные керамические фильтры с прямыми отверстиями и третье поколение.керамические поролоновые фильтры (CFF)Благодаря выдающимся очищающим свойствам, технология CFF получила широкое распространение в мировой литейной промышленности, став ключевым процессом для повышения качества литья, снижения производственных затрат и укрепления международной конкурентоспособности литейной продукции.

I. Принцип производства и преимущества керамических поролоновых фильтров

Фильтр из керамической пены, сокращенно CFF (Керамика мыло фильтры), изготавливается путем погружения полиуретановой пены в керамическую суспензию, отжима излишков суспензии и последующего высокотемпературного спекания. Полиуретановый каркас полностью разлагается при высокой температуре, образуя трехмерную взаимосвязанную пористую керамическую структуру.

Совместимая со всеми литейными сплавами, такими как высокопрочный чугун, серый чугун, литая сталь и алюминиевые сплавы, технология CFF достигла стандартизации и коммерческого производства. В промышленно развитых странах Европы и Америки технология фильтрации широко используется как самое простое и эффективное стандартизированное решение для устранения пор и шлаковых включений, а также для улучшения механических свойств отливок.

II. Пять основных преимуществ применения керамических поролоновых фильтров

1. Значительная экономия расплавленного металла и повышение выхода годной продукции.

   Традиционные решения для удержания шлака основаны на увеличении и удлинении горизонтальных литников, а также на расширении шлакоуловителей для улавливания примесей, что приводит к расходу больших объемов расплавленного металла внутри литниковой системы и снижает выход годной продукции.

   Рассмотрим в качестве примера отливки передних ступиц из высокопрочного чугуна на литейном заводе: выход годной продукции составлял 65,3% без фильтров, а после внедрения технологии CFF он вырос до 71,5%, что позволило сократить потребление расплавленного чугуна на 6 процентных пунктов. Исходя из годового объема производства 80 000 тонн отливок из высокопрочного чугуна, завод может сократить выплавку чугуна на 5000 тонн в год, значительно уменьшив потребление сырья и энергии при сохранении полной производственной мощности.

2. Сокращение припуска на обработку и оптимизация обрабатываемости.

   В процессе заливки в верхней части форм, как правило, скапливаются включения. Традиционные процессы требуют значительно большего припуска на механическую обработку в 6–8 мм для поверхностей, обращенных вверх, что увеличивает общие затраты на обработку.

   Очищенный с помощью керамических пенофильтров расплавленный металл отличается значительно улучшенной чистотой, что исключает необходимость в чрезмерном припуске на механическую обработку. Фильтры улавливают не полностью расплавленные затравки, удаляя твердые участки внутри отливок и снижая отклонение твердости одной отливки на 50%.

   Значительные преимущества для механической обработки: инструмент необходимо заменять каждые 4 часа, максимум 8 часов, для нефильтрованных отливок; после фильтрации инструмент может работать 8–16 часов до замены, что увеличивает срок службы инструмента в 2–4 раза и значительно снижает затраты на расходные материалы для механической обработки.

3. Улучшает текучесть расплавленного металла и значительно снижает процент брака.

   (1) Повышение текучести расплава и качества формования

   Фильтры удаляют неметаллические включения и растворенные газы, снижая вязкость расплава. Очищенный металлический расплав требует большего переохлаждения для зарождения кристаллов, ускоряя кристаллизацию и сокращая время затвердевания на 10%. Это улучшает заполнение формы и подачу материала, значительно уменьшая количество брака и холодных спаев. При применении к передним ступицам из высокопрочного чугуна в автомобилях можно исключить использование шлакоуловителей, сократить длину литниковых каналов и уменьшить высоту стояка вдвое.

   (2) Контроль дефектов, связанных со шлаком, песком и порами, для сокращения потерь лома.

   Головки цилиндров имеют сложную тонкостенную конструкцию со строгими требованиями к герметизации и требуют более высоких температур заливки. Даже при использовании нескольких традиционных конструкций для предотвращения образования шлака, включая закрытые литники и ограничители потока, процент брака, вызванного включениями, оставался на уровне около 12%. После установки керамических пенофильтров стабильные условия заливки значительно снижают утечки, поддерживая процент брака, связанного с включениями, ниже 3%. В ходе серийных испытаний 4000 отливок задней опоры с 1000 испытаниями заливки фильтрация принципиально минимизирует дефекты, вызванные шлаком, и изменяет характер дефектов.

   (3) Сравнительный анализ производства фильтров 2-го и 3-го поколений

   При идентичных производственных условиях общий процент брака составил 6,58% при использовании экструдированных керамических фильтров второго поколения и снизился до 3,58% при использовании керамических пенофильтров третьего поколения. Бракованные материалы, связанные с дефектами фильтрации, уменьшились с 3,62% до 1,79%, что подтверждает превосходные очистные характеристики CFF.

4. Улучшение металлографической структуры и полная модернизация механических свойств.

   Неметаллические включения нарушают целостность металлической матрицы и вызывают концентрацию напряжений на границах включений, что легко приводит к межзеренному разрушению. Керамические пенофильтры улавливают микровключения размером менее 2 мкм и удаляют растворенные газы, что принципиально повышает чистоту расплава.

   Испытания серого чугуна HT150 показывают, что фильтрованный расплав способствует зарождению графита при более низких температурах, образуя более мелкий, плотный и равномерно распределенный графит, который ослабляет его матрично-режущее действие, а также мелкозернистый и однородный перлит. В идентичных условиях прочность на растяжение возрастает на 16%, прочность на изгиб — на 5,4%, а твердость — на 10%. Особенно заметно улучшается удлинение.

5. Упрощение систем управления и повышение эффективности использования шаблонов для фотопечати.

   При производстве высокопрочного чугуна неравномерное распределение сфероидизатора/инокулянта или низкая температура расплавленного чугуна вызывают сегрегацию частиц, приводя к образованию твердых зон и обратных дефектов охлаждения. Традиционные меры противодействия включают сложные, громоздкие закрытые литниковые системы, занимающие огромное пространство на печатных платах.

   Керамические пенофильтры эффективно улавливают мелкие рассеянные частицы шлака и значительно упрощают схему литниковых каналов, сокращая пространство, занимаемое литниками на модельных плитах. Плита, изначально вмещающая 4 литейные модели, может вместить 1–2 дополнительные полости, одновременно повышая эффективность использования модельной плиты и производительность односерийного производства.

III. Значение содействия развитию промышленности: предоставление отечественным литейным предприятиям возможности повысить качество продукции и расширить зарубежные рынки.

Данные практического применения демонстрируют широкие преимущества технологии фильтрации с использованием керамической пены: процент брака отливок со шлаком, песком и порами снижается примерно на 70%, выход годной продукции увеличивается на 10%, а общие производственные затраты снижаются на 6%. При этом оптимизируются обрабатываемость и механические свойства, что обеспечивает значительные экономические и экологические преимущества. Низкие инвестиции и немедленное улучшение качества делают фильтры с керамической пеной незаменимой технологией для литейных предприятий, позволяющей повысить качество продукции, сократить производственные потери и укрепить конкурентоспособность на экспортном рынке, что имеет чрезвычайно высокую промышленную ценность.

Поскольку смежные отрасли промышленности повышают стандарты качества и надежности литейных материалов, очистка расплавленного металла стала обязательным процессом для производства высококачественных отливок.

Керамические пенофильтры XINDA изготавливаются с использованием проверенной технологии спекания и стабильной трехмерной пористой фильтрующей структуры, совместимой со всеми линиями производства высокопрочного чугуна, серого чугуна, литой стали и алюминиевых сплавов. Благодаря интеграции высокоэффективных функций удаления шлака, дегазации и металлографической очистки, фильтры XINDA CFF обеспечивают значительное сокращение отходов, повышение выхода годной продукции, снижение расхода инструмента и комплексное улучшение механических свойств при низких первоначальных инвестициях.

Выберите керамические поролоновые фильтры XINDA, чтобы полностью устранить шлаковые включения, поры и затвердевшие участки в отливках. Мы помогаем отечественным литейным заводам производить высококачественные отливки, соответствующие международным стандартам, расширять глобальные каналы сбыта и способствовать устойчивому, низкопотерному и экологически чистому развитию всей литейной отрасли.