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过滤机理
泡沫陶瓷过滤器通过对金属液的3种物理化学作用,分离液态铸造合金中的夹杂物,达到净化金属液的效果[4 5]。
1)滤饼机制:复杂的泡沫陶瓷结构,可以高效率地机械挡渣,当金属液通过结构复杂的泡沫陶瓷过滤器时,通过过滤介质的机械分离作用,把大于过滤器表面孔眼的夹杂物滤除,并使之沉淀在过滤器液态金属流入端,成为过滤器的一个组成部分。随着夹杂物在过滤器表面上堆积数量的增多,逐渐形成了一层“滤饼”,使金属液流道进一步变细,因而新增的过滤介质表面可以滤除更为细小的夹杂物,与此同时,介质内部也有过滤作用,在贯穿于陶瓷体的众多小孔中,有的呈现微小狭缝,有的存在死角,这些变化不同的区域都是截获夹杂物的可能位置,过滤器内部也存在“滤饼”效应。
2)表面效应:当金属液流经结构复杂的陶瓷体时,被分割成许多细小的流股,增大了金属液中夹杂物与过滤介质的接触面积及接触几率,由于过滤器表面是极微小的凸凹面,凹块尺寸约为1～10μm,对夹杂物有静电吸附和黏附截流作用。
3)整流效应:金属液流过泡沫陶瓷过滤器时,被分割成许多细小单元的流股,其直径较小,从而使雷诺数(Re=vd/r)变小,使液流趋于层流运动。当金属液处于层流状态时,由于熔融金属液的密度远大于夹杂物的密度,因而使夹杂物有充分的时间上浮除去,也即泡沫陶瓷过滤器能辅助横浇道挡渣。浇注系统中放置过滤器后,金属液流动的助力增加,在横浇道中流动的金属液容易形成充满运动,并使流速降低,有利于夹杂物上浮,并滞留在横浇道顶面。
