张科峰   朱能山   祝建勋  唐一林

 圣泉集团股份有限公司

概述

近几年我国铸造业发展迅猛，铸件年产量连创新高，2006年超过2800万吨，远远领先于其他国家。我国铸件产量快速增加，一方面是国内铸件需求量大幅度增加所致，另一方面是发达国家和地区的铸造生产向国内转移的结果，使得铸件出口量逐年增加。

在保持铸造大国地位的同时，我国铸造工艺技术也得到了快速提升，逐步向铸造强国目标迈进，尽管这条路还很长。目前我国铸造新技术、新工艺的应用主要表现在：先进造型线、制芯中心数量越来越多，树脂砂工艺得到大量应用，铸钢VOD熔炼，消失模铸造，计算机模拟技术、快速成形技术的应用等。在铸造技术水平方面的提高主要得益于几方面：

1、  出口铸件对质量的严格要求，

2、  国内对高品质铸件的需求迅速增加，如汽车行业的快速发展，风力发电行业的兴起等，

3、  外资独资、合资铸造企业带来的先进成熟工艺技术。

其中过滤技术在铸造中的应用近几年发展很快，这项技术对减少夹杂类、气孔类缺陷，提高铸件机械性能、加工性能有显著作用，得到越来越多铸造企业的重视。在上世纪五十年代我国就有过使用过滤技术的报道。过滤技术也经历了一个发展过程：六十年代开始应用玻璃纤维过滤网，七十年底出现了多孔型过滤器，78年出现泡沫陶瓷过滤器，八十年代出来蜂窝型过滤器，过滤技术的应用是生产高品质铸件一个非常主要的工艺手段，在西方发达国家得到普遍应用，我国对其重要性的认识也越来越深刻。

铸件中的夹杂物

众所周知，夹杂是铸造缺陷中非常重要的一种类型，约占到缺陷总量的一半以上，在所有的铸件中都可能存在这种缺陷，只是严重程度不同，对夹杂缺陷控制的标准主要依据铸件性能、用途而定，越是精密的铸件、工作条件苛刻的铸件对夹杂缺陷的限制越严格，如汽车铸件、发动机铸件、风电铸件、汽轮机铸件、机床铸件……

铸件主要夹杂物有：含有碳酸钙及铁、锰、铝的氧化物的熔渣，未熔的孕育剂颗粒，硫化物，硅酸镁，残余的溶剂，砂子等。

夹杂物的来源和消除方法

夹杂物的产生可以追溯到铸造生产的多个环节：

1、  炉料：如果炉料锈蚀严重或存放不当就会使金属液夹杂含量超标；

2、  熔化、溶液处理：在孕育处理、球化处理、精炼处理等过程中，如工艺参数不当、操作不当会造成渣子进入金属液；

3、  型、芯砂强度：如果型芯砂强度不足以抵抗高温金属液的冲击，就会造成冲砂；

4、  二次氧化：由于铸件结构的原因或浇注系统设计不当，在浇注过程中金属液激烈飞溅形成二次夹杂。

针对夹杂产生的原因，相应的消除这种缺陷的方法主要有：

1、  使用合格的清洁炉料，避免露天存放；

2、  制定合理的熔化、中间处理工艺并严格照章操作；

3、  保证足够的型芯强度，可以采用树脂工艺，在受热冲击强烈部位使用特种材料；

4、  合理设计浇注系统，避免金属液飞溅，增加集渣包，延长浇道；

5、  使用过滤器等。

6、  其中过滤器是减少消除夹杂、气孔缺陷最有效的措施。

铸造生产中常用过滤器

铸造中常用的过滤器有以下几种：

1、  玻璃纤维过滤网：由耐高温玻璃纤维布经特殊处理而成，过滤效果差，价格便宜。

2、  直孔过滤器：过滤效果较好，性价比高，应用广泛。

3、  泡沫陶瓷过滤器：由泡沫塑料做骨架，涂敷上陶瓷浆料烧制而成，过滤效果最好，广泛应用。常用于不同金属过滤的耐火骨料。

4、  大型铸件用硅胶泡沫陶瓷过滤器；

5、  硅胶泡沫陶瓷过滤器是最新出现的一种过滤器，比常规泡沫陶瓷过滤器有更好的高温性能，制作的尺寸可以更大，过滤大型铸钢、铸铁件，蓄热系数更低，对头股金属液降温小。

6、  过滤器过滤机理

以泡沫陶瓷过滤器为例，说明过滤机理：

1、  机械过滤：金属液流经过滤器时，大于孔径的夹杂被挡在过滤器上。

2、  整流作用：金属液在浇注时一般都呈紊流状态，当通过过滤器后金属液趋于层流状态，有利于夹杂物上浮，减少对造型的冲击，减少冲砂和二次氧化夹杂。

3、  滤饼：随着过滤的进行，过滤器孔会逐渐被平杂堵塞而变小，从而对更小的夹杂物起到过滤作用。

4、  吸附：泡沫陶瓷过滤器有很大的表面积，而过滤器材料对夹杂物有很强的吸附作用，在金属液流过这些弯曲通道时，微小的夹杂物很容易被吸附到过滤器通道壁上。

过滤器使用原则

过滤器原则上可以安放在浇注系统的任何位置，但越靠近铸件过滤效果越好，为防止高温铁水高压冲碎过滤器，尽量避免安放在直浇道下方。由于过滤器对金属液的阻流作用和过滤过程中部分网孔被堵塞，过滤面积应是原浇道面积的3-4位。

过滤带来的益处

1、  减少夹杂缺陷：能有效减少夹杂物数量，减少、消除此类废品。

2、  提高机械性能：众多试验、研究表明，由于夹杂物的减少，铸件的机械性能得到提高，尤其是塑性

3、  提高加工性能：金属基体中夹杂物数量的减少，可以明显提高切削刀具的寿命。

4、  提高工艺出口率：过滤的有效作用允许简化原来为消除夹杂物而设计的复杂浇注系统，提高工艺出品率。

结束语

过滤技术是铸造生产中减少和消除夹杂物的一个有效工艺手段，随着我国铸造技术的不断提高和铸件品质的不断提升，人们对过滤技术认识的不断深入，其应用必将越来越广。

                                                                                       来源：中国铸造材料市场