Beim Gießen sind oxidierte Schlacke, flüssige Schlacke und Sandeinschlüsse im flüssigen Metall die Hauptursachen für Gussfehler wie Schlackeneinschlüsse, Leckagen und unzureichende mechanische Eigenschaften. Keramikschaumfilter mit einem zweilagigen Filtrationsmechanismus und einem abgestimmten Anguss-System verbessern die Reinheit des flüssigen Metalls und reduzieren die Fehlerbildung. Sie finden breite Anwendung bei der Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit, Grauguss und anderen Gussteilen.

I. Filtrationsmechanismus und Prozessanpassung

Die Reinigung von Keramikschaumfiltern erfolgt in zwei Stufen: mechanisches Sieben und Kuchenfiltration. Beim mechanischen Sieben werden durch die miteinander verbundenen inneren Poren Partikel und Verunreinigungsagglomerate, die größer als die Porengröße sind, direkt zurückgehalten. Mit der Ansammlung von Verunreinigungen an der Einlassfläche des Filters bildet sich allmählich ein Filterkuchen, der feine, oxidierte Einschlüsse, die kleiner als die Porengröße sind, auffängt und so eine Tiefenreinigung des flüssigen Metalls ermöglicht.

Diese Filterkomponente ist mit gängigen Formgebungsverfahren, einschließlich horizontaler und vertikaler Trennverfahren, kompatibel. Bei horizontalen Trennlinien ist ein ausreichender Einbauraum und ein geeigneter Entformungswinkel für die Filteranordnung vorzusehen, um Sandabrieb und -ablagerungen während der Produktion zu vermeiden. Bei vertikalen Trennlinien kommt ein Anguss-System zum Einsatz, das nach dem Prinzip „erst geschlossen, dann geöffnet“ arbeitet und mit Bodenanschnitten und Formhohlraumentlüftungen kombiniert ist. Dies stabilisiert die Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metalls und verringert das Risiko von Sanderosion, Reoxidation des flüssigen Eisens und Porosität, um eine stabile Filtrationsleistung zu gewährleisten.

II. Anwendungsfälle im Ingenieurwesen

Fallbeispiel 1: 400 kg RUT450-Gussstück — Effiziente Schlackenentfernung und gleichmäßige Formfüllung für großvolumige Gussstücke

Das Gussteil wiegt 400 kg. Im Gießkanal ist ein 15-ppi-Keramikschaumfilter mit symmetrischer Zweiteilkonstruktion installiert. Großvolumige Gussteile erfordern einen hohen Schmelzfluss. Dieses System fängt effizient die beim Schmelzen und Gießen entstehende flüssige Schlacke ab, gleicht den Schmelzfluss auf beiden Seiten aus, beseitigt Turbulenzen durch zu schnelles einseitiges Befüllen, stabilisiert den Füllprozess, reduziert das Risiko von Schlackeneinschlüssen in dickwandigen Gussteilen und gewährleistet ein gleichmäßiges Gesamtgefüge.

Fallbeispiel 2: 240 kg Achsgehäuse aus duktilem Gusseisen – Ausgewogene Einschlussfiltration und Zuführung für Gussteile

Achsgehäuse sind hochbelastete, sicherheitskritische Gussteile, die strenge Anforderungen an innere Reinheit und Dichte stellen. Für dieses 240 kg schwere Achsgehäuse aus duktilem Gusseisen ist ein 10-PPI-Keramikschaumfilter symmetrisch angeordnet und mit einer Angussstruktur mit seitlichen Steigkanälen kombiniert. Der Filter entfernt feine Einschlüsse aus dem flüssigen Metall, um innere Schlackenfehler zu vermeiden. Gleichzeitig gewährleistet das gesamte Angusssystem einen stabilen Materialfluss und eine gleichmäßige Zuführung, optimiert den Erstarrungsprozess des Gussteils, reduziert die Lunkerbildung und erfüllt die hohen Festigkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen für hochbelastete Bauteile.

Fall 3: HT300-Spirale – Prozessmodifikation für Gussteile mit hoher Ausschussrate

Im ursprünglichen Produktionsprozess von HT300-Spiralen stellten reoxidierte Schlacke und geringfügige Sandeinschlüsse erhebliche Probleme dar, was zu einer Ausschussquote von über 30 % führte. Der massive Ausschuss trieb die Produktionskosten in die Höhe. Durch den Einsatz hochporöser Keramikschaumfilter zur Prozessoptimierung konnten feine oxidierte Schlacke und suspendierte Sandpartikel effektiv aufgefangen und Einschlussfehler direkt an der Quelle beseitigt werden. Nach der Optimierung sank die Ausschussquote der Gussteile aufgrund von Schlackeeinschlüssen auf unter 1,0 %, wodurch Materialverschwendung und Nacharbeit deutlich reduziert und die Prozessstabilität signifikant verbessert wurden.

Siliziumkarbid-Keramikschaumfilter eignen sich für die Filtration von flüssigem Metall bei Betriebstemperaturen bis zu 1500 °C. Bei Temperaturen über 1450 °C nimmt die Belastbarkeit des Filters ab. Daher sind bei der Prozessplanung ausreichende Sicherheitsfaktoren einzuplanen und eine Kleinserienfertigung zur Überprüfung durchzuführen. Stoß- und Feuchtigkeitsschutz sind während Lagerung und Transport zu gewährleisten. Vor der Installation sind die Produktabmessungen erneut zu prüfen und Sandablagerungen in den Formhohlräumen zu entfernen, um durch Maßabweichungen verursachte Metallumläufe und damit einhergehende Filtrationsausfälle zu vermeiden.

Die Gießereiindustrie entwickelt sich stetig weiter in Richtung Präzisionsfertigung. Als Schlüsselverfahren zur Sicherung der Gussqualität gewinnt die Reinigung des flüssigen Metalls zunehmend an Bedeutung. Keramikschaumfilter von Xinda zeichnen sich durch eine stabile Rückhalterate aus und sind an die Produktionsanforderungen von Gussteilen unterschiedlicher Gewichte und Materialien anpassbar. Dank langjähriger Erfahrung in der Prozessoptimierung bietet Xinda Gießereien zuverlässige Lösungen zur Behebung von Einschlüssen und zur Sicherung der Produktqualität.

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