Problematika filtrace odlitků
Petr Procházka, Keramtech s.r.o. Žacléř
Historie filtrace Nečistoty vnikající do odlitku spolu s kovovou taveninou byly od počátku velkým problémem při odlévání odlitků a jejich následném zpracování.
Mezi první způsoby, jak eliminovat tyto vady, lze považovat úpravu licí soustavy.
Historie filtrace vytvoření přepadové licí jamky
úprava rozváděcích kanálů: struskováky - zářezy
Historie filtrace Za první filtrační prvek lze pravděpodobně označit až lisované keramické sítko, které se umisťovalo na dno licí jamky. Jeho primární funkcí ale nebyla filtrace taveniny, nýbrž udržet hladinu kovu v licí jamce a tím zabránit vniknutí strusky do odlitku.
Typy současných filtrů používaných pro filtraci odlitků
obr.1 ocelosíťovina
obr.4 pěnokeramický
obr.2 tkaný ze skl. vláken
obr.5 keramický lisovaný
obr.3 vrstvený - Gephal
obr.6 keramický extrudovaný
Nejvíce používané filtry současnosti
Keramický lisovaný filtr
Keramický pěnový filtr
Materiály keramických filtrů
Na bázi
Slitina
Na bázi
Al2O3 / C
Hliníku
SiC
Barevné kovy
SiO2/Al2O3
SiC
LLG
SiO2/Al2O3
SiC
LKG
SiO2/Al2O3
Al2O3 / C
Uhlíková ocel
Al2O3/SiO2
ZrO2
Legovaná ocel
Al2O3/SiO2
SiO2/Al2O3
spec.
Doporučená hustota keramických filtrů PPI - pores per inch HSC - holes per square cm PPI
Slitina
HSC
10 – 40
Hliník
15 – 30
10 – 20
Barevné kovy
15 – 20
10 – 30
LLG
15 – 30
10
LKG
10 – 15
10
Uhlíková ocel
8 – 12
10
Legovaná ocel
8 – 12
Filtrační procesy 1) cezení
2) filtrační koláč
3) hloubková filtrace
Funkčnost liusovaného filtru vliv na plnění formy Lisované filtry ovlivňují průtok taveniny vtokovou soustavou následovně:
- absorbují prvotní ráz taveniny - garantují stabilní průtok taveniny = pozitivně ovlivňuje kvalitu odlitku, eliminuje povrchové vady, netěsnost, umožňuje snížit přídavky materiálu
Funkčnost lisovaného filtru vliv na plnění formy Přímé válcovité otvory mění nežádoucí turbulentní proudění na žádoucí laminární proudění:
- snižuje turbulentní energii taveniny za filtrem - zabraňuje erozi formy - zabraňuje sekundární oxidaci za filtrem = eliminuje vznik nových oxidických vměstků
Doporučené umístění filtrů co nejblíže odlitku, lze horizontálně, vertikálně i diagonálně (pod úhlem 15 – 45º) ke směru toku taveniny Lépe v rozváděcím kanále:
Dva rozváděcí kanály
Jeden rozváděcí kanál
filtr filtr filtr
doporučené umístění filtrů co nejblíže odlitku, lze horizontálně, vertikálně i diagonálně (pod úhlem 15 – 45º) ke směru toku taveniny
v rozváděcím kanále: Horizontálně do dělící roviny formy
filtr
Diagonálně ke směru toku taveniny
filtr
Doporučené umístění filtrů Možnosti umístění filtrů při filtraci velkých odlitků, kdy je potřeba umístit do vtokové soustavy více filtrů
Před zářezem – písková forma
filtry
Jako poslední díl šamotové vtokové soustavy
Filtry v komůrce
Doporučené umístění filtrů Specifické je umístění filtrů při lití přes nálitek (přímé lití na filtr) Tato aplikace vyžaduje nízkou lící výšku
Úkosovaný filtr
Standardní filtr
filtr filtr
Doporučené umístění filtrů Další možná řešení filtrování velkých odlitků: Filtrační boxy: Filtrační rošty:
Filtrační karusely:
Časté chyby při použití keramických filtrů Špatně zvolená velikost nebo porezita filtrů - Příliš malý filtr – pomalé lití, ucpání v průběhu lití - Příliš velký filtr – zbytečné náklady, příliš velká tepelná kapacita může způsobit zamrznutí kovu na filtru - Nízká výška filtru – může dojít k prolomení filtru při lití - Příliš hustý filtr – pomalé lití, ucpání filtru - Příliš řídký filtr – nízká filtrační účinnost, malý vliv na stabilizaci průtočnosti
Časté chyby při použití keramických filtrů Nevhodné uložení filtru ve vtokové soustavě - Pod kůlem – může dojít k prolomení filtru - Příliš daleko od odlitku – velká šance na vznik sekundárních vměstků - Nevhodný tvar známky – filtr není podložen po celém obvodě – může dojít k prolomení filtru - Nedostatečný prostor na zachycení vměstků na přítokové straně filtru může způsobit rychlé ucpání filtru
Časté chyby při použití keramických filtrů Nevhodné uskladnění filtrů - Uskladnění ve vlhkém prostředí – filtry absorbují vzdušnou vlhkost – při odlévání může dojít k jejich rozrušení - Uskladnění při nízkých teplotách – použití velmi studeného filtru může mít za následek jeho rozrušení - Použití filtru vystaveného nárazu (např, pád krabice s filtry) – může způsobit neviditelné mikrotrhliny, které způsobí rozrušení filtru při odlévání
Přednosti lisovaných filtrů 1. rovné a hladké strany, oblé rohy: - snadné zakládání do pískové formy i kokily - malé riziko poškození formy - velmi nízká možnost poškození filtru eliminuje vznik nových vměstků 2. jednoznačně definovaná průtočná plocha: - stále stejný počet stejných otvorů garantuje stabilní průtočnost filtru - umožňuje provádět velmi reálné simulace 3. neměnná aktivní plocha otvorů zaručuje stále stejnou filtrační schopnost 4. povrchová porozita materiálu - Pyrostat je poměrně porézní materiál = vysoká adheze k vměstkům zlepšuje filtrační schopnost
Přínosy používání keramických licích filtrů •
Snížení zmetkovitosti – přímý dopad na cenu odlitku, nepřímo se projeví zvýšením výrobních kapacit, snížením nákladů na pomocné materiály atd.
•
Zvýšení vnitřní jakosti odlitků – přímý dopad na získání nových zakázek, přímá souvislost s obrobitelností odlitků
•
Zlepšení povrchu odlitků (eliminace povrchových vad) – přímý dopad na rozsah oprav odlitků, zrychlení výrobního cyklu
•
Zvýšení využití kovu proti technologii bez filtrů (snížení surové hmotnosti odlitků)
•
Eliminace možných vad způsobených chybou lidského faktoru (pojistka proti technologické nekázni)
Děkuji za pozornost
