Baza wiedzy · Filtry ceramiczne
Filtr ceramiczny piankowy – jak dobrać materiał i gęstość porów (PPI)
Materiał filtra dobierasz do stopu, gęstość porów do wymagań czystości i przepływu, a wymiar do układu wlewowego. Przewodnik z danymi technicznymi SEFU Ceramic.
Filtr ceramiczny piankowy zatrzymuje wtrącenia niemetaliczne i uspokaja strugę ciekłego metalu, zanim trafi ona do wnęki formy. Żeby rzeczywiście tak działał, trzeba podjąć trzy decyzje: dobrać materiał ceramiki do stopu, gęstość porów (PPI) do wymagań czystości i przepływu oraz wymiar do układu wlewowego. Poniżej porządkujemy je w kolejności, w jakiej podejmuje się je w odlewni.
W skrócie
- Materiał wynika ze stopu: aluminium – tlenek glinu, żeliwo – węglik krzemu, staliwo – tlenek cyrkonu.
- Wyższe PPI to drobniejsza struktura: lepiej zatrzymuje drobne wtrącenia, ale stawia większy opór i szybciej się zapycha.
- Wymiar sprawdzasz dwiema liczbami: wymaganym przepływem (kg/s) i masą metalu, którą filtr ma przepuścić (kg).
- Każdą nową specyfikację potwierdzasz próbnym zalewaniem.
Jak działa filtr ceramiczny piankowy
Filtr piankowy to ceramika o przestrzennej, otwartej strukturze połączonych ze sobą porów – porowatość filtrów SEFU wynosi 80–90%. Metal płynie przez labirynt kanałów, a wtrącenia zostają w filtrze. Producent opisuje cztery mechanizmy, które działają jednocześnie:
- uspokojenie przepływu – burzliwa struga za filtrem przechodzi w przepływ zbliżony do laminarnego, co ogranicza powstawanie wtórnych tlenków i porywanie powietrza,
- odsiewanie – większe cząstki zatrzymują się na powierzchni wlotowej,
- filtracja plackowa – zatrzymane wtrącenia tworzą warstwę, która sama zaczyna wyłapywać drobniejsze cząstki,
- adsorpcja – drobne wtrącenia przywierają do ścianek kanałów wewnątrz filtra.
Według danych producenta stosowanie filtrów piankowych zmniejsza udział braków spowodowanych wtrąceniami o ponad 50%, wydłuża trwałość narzędzi przy obróbce skrawaniem o ponad 30% i podnosi uzysk technologiczny o ponad 10%.
Krok 1: dobierz materiał filtra do stopu
Ceramika musi wytrzymać temperaturę zalewania i nie reagować z ciekłym metalem. To pierwsza decyzja i jedyna, której nie warto sprawdzać metodą prób i błędów. Filtr do aluminium nie nadaje się do staliwa, nawet jeśli wymiarami pasuje do gniazda.
| Materiał filtra | Typowe zastosowanie | Temperatura pracy | Gęstość porów | Porowatość |
|---|---|---|---|---|
| Tlenek glinu (Al₂O₃) | aluminium i jego stopy | do 1100°C | 10–40 PPI | 80–90% |
| Węglik krzemu (SiC) | żeliwo szare i sferoidalne, stopy metali nieżelaznych | do 1500°C | 10–40 PPI | 80–90% |
| Tlenek cyrkonu (ZrO₂) | staliwo węglowe i nierdzewne, duże odlewy żeliwne | do 1700°C | 10–40 PPI | 80–90% |
| Tlenek magnezu (MgO) | magnez i jego stopy | do 1200°C | 10–60 PPI | 80–90% |

Aluminium – tlenek glinu (Al₂O₃)
Filtry z tlenku glinu pracują do 1100°C, czyli z dużym zapasem względem temperatur zalewania stopów aluminium. Stosuje się je w dwóch rolach: jako małe kształtki w układzie wlewowym formy oraz jako duże płyty o grubości 50 mm w skrzyniach filtracyjnych odlewni aluminium.
Żeliwo – węglik krzemu (SiC)
SiC to standard w odlewniach żeliwa szarego i sferoidalnego: temperatura pracy do 1500°C, wytrzymałość na ściskanie co najmniej 0,9 MPa. Producent przewiduje je także do stopów metali nieżelaznych, np. stopów miedzi.
Staliwo – tlenek cyrkonu (ZrO₂)
Staliwo węglowe i nierdzewne wymaga ceramiki o wyższej odporności temperaturowej niż SiC. Filtry cyrkonowe pracują do 1700°C i mają najwyższą wytrzymałość w tej grupie: co najmniej 1,0 MPa na zginanie i 1,2 MPa na ściskanie. Producent poleca je również do dużych odlewów żeliwnych.
Magnez – tlenek magnezu (MgO)
Do magnezu i jego stopów stosuje się filtry z tlenku magnezu (99% MgO), pracujące do 1200°C, w szerszym zakresie gęstości porów: 10–60 PPI.
Krok 2: dobierz gęstość porów (PPI)
PPI (pores per inch) to liczba porów przypadająca na cal długości filtra. Im wyższa wartość, tym drobniejsza struktura. Filtry SEFU z Al₂O₃, SiC i ZrO₂ są produkowane w zakresie 10–40 PPI.
| Gęstość porów | Struktura | Co zyskujesz | Na co uważać |
|---|---|---|---|
| 10 PPI | gruba | duży przepływ i pojemność, wolniejsze zapychanie | słabiej zatrzymuje drobne wtrącenia |
| 20–30 PPI | średnia | kompromis między czystością a przepływem – częsty punkt startowy | trzeba sprawdzić czas zalewania |
| 40 PPI | drobna | lepsze zatrzymywanie drobnych wtrąceń | większy opór i ryzyko zapchania przy zanieczyszczonej kąpieli |
Dwie rzeczy, o których łatwo zapomnieć:
- PPI to nie rozmiar w mikronach. Na skuteczność wpływa też grubość filtra, jego powierzchnia czynna, czystość kąpieli i warunki zalewania.
- Wyższe PPI nie oznacza automatycznie lepszego odlewu. Jeśli kąpiel niesie dużo wtrąceń, drobny filtr zapcha się przed końcem zalewania.
Jak duża jest różnica, pokazują dane producenta dla filtra SiC 100 × 100 × 22 mm: przy 10 PPI przepływ wynosi 24 kg/s (żeliwo szare), przy 30 PPI – 15 kg/s. Ten sam wymiar, o ponad jedną trzecią mniejsza przepustowość.
Krok 3: sprawdź przepływ i pojemność filtra
Wymiar filtra dobiera się do dwóch wielkości:
- Średniego wymaganego przepływu – masa metalu podzielona przez czas zalewania. Przykład: 60 kg w 30 s daje 2 kg/s.
- Pojemności filtra – masy metalu, którą filtr przepuści, zanim zatrzymane wtrącenia zaczną go dławić.
| Filtr SiC, 10 PPI | Przepływ (kg/s) żeliwo szare / sferoidalne | Pojemność (kg) żeliwo szare / sferoidalne |
|---|---|---|
| 50 × 50 × 22 mm | 6 / 4 | 100 / 50 |
| 75 × 75 × 22 mm | 14 / 9 | 220 / 110 |
| 100 × 100 × 22 mm | 24 / 16 | 400 / 200 |
W przykładzie z 60 kg żeliwa sferoidalnego przepływ 2 kg/s nie jest problemem nawet dla filtra 50 × 50 × 22 mm, ale pojemność już tak: producent podaje dla tego wymiaru 50 kg. Rozsądnym kandydatem do próby jest 75 × 75 × 22 mm (110 kg). Ten sam odlew z żeliwa szarego mieści się w danych dla 50 × 50 × 22 mm (100 kg).
Pamiętaj, że obliczony przepływ to średnia. Nie dowodzi jeszcze, że filtr go zapewni w Twoim układzie wlewowym – rozstrzyga próba.
Krok 4: uwzględnij proces odlewania
- Formy piaskowe – filtr leży w układzie wlewowym, zwykle w gnieździe lub komorze filtra. Sprawdź wymiary gniazda, gatunek stopu, masę odlewu i czas zalewania.
- Odlewanie precyzyjne (metoda wytapianych modeli) – materiał musi pasować do stopu i temperatury, a filtr musi być stabilnie podparty w ceramicznej skorupie.
- Odlewanie kokilowe i ciśnieniowe – przydatność filtra zależy od konkretnej technologii. Przy klasycznym odlewaniu wysokociśnieniowym trzeba ją potwierdzić z wymaganiami maszyny i procesu.
Szybka diagnostyka: objaw, przyczyna, co sprawdzić
| Objaw | Możliwa przyczyna | Co sprawdzić |
|---|---|---|
| Wolne zalewanie, niedolewy | za mała powierzchnia filtra albo za wysokie PPI | wymiar względem wymaganego przepływu, PPI, położenie filtra |
| Wtrącenia nadal w odlewach | za niskie PPI, wtrącenia powstają za filtrem, metal omija filtr | szczelność osadzenia, miejsce filtra w układzie, PPI |
| Pęknięty filtr | szok termiczny, uderzenie strugi, złe osadzenie | podgrzewanie, kierunek strugi, wymiary gniazda |
| Przedwczesne zapchanie | zanieczyszczona kąpiel, za drobne PPI, za mały filtr | czystość kąpieli, pojemność filtra względem masy metalu |
| Różnice między dostawami | zmiana specyfikacji lub dostawcy | materiał, PPI, wymiary, oznaczenia partii |
Tabela wskazuje kierunek poszukiwań, a nie gotową diagnozę. Jeśli przepływ się zmienia, zapchania wracają albo pojawiają się nowe wady, sprawdź to od razu – nie przy kolejnej dostawie.
Jakie dane przygotować do doboru filtra
- rodzaj stopu i proces odlewania,
- obecne lub docelowe PPI,
- wymiary filtra albo gniazda, w którym ma pracować,
- masę odlewu i czas zalewania,
- ilość: na próbę i w produkcji seryjnej,
- główny problem, który chcesz rozwiązać (wtrącenia, niedolewy, pękanie filtrów),
- zdjęcie lub rysunek obecnego filtra.
Filtry SEFU Ceramic – piankowe, komórkowe i siatki z włókna szklanego – znajdziesz w naszej ofercie filtrów odlewniczych, a pełne parametry w katalogu SEFU Ceramic (PDF).
Najczęściej zadawane pytania
Jaki filtr ceramiczny do aluminium?
Filtr piankowy z tlenku glinu (Al₂O₃). Według danych SEFU pracuje do 1100°C, w zakresie 10–40 PPI. Do aluminium stosuje się też siatki z włókna szklanego (temperatura pracy 700–800°C) – tańsze, ale działające inaczej niż filtr piankowy.
Czy filtr z węglika krzemu nadaje się do staliwa?
Nie. Filtry SiC pracują do 1500°C, a do staliwa producent przewiduje filtry z tlenku cyrkonu, pracujące do 1700°C.
Czy wyższe PPI zawsze daje czystszy odlew?
Nie zawsze. Drobniejsza struktura zatrzymuje mniejsze wtrącenia, ale stawia większy opór. Przy zanieczyszczonej kąpieli filtr 40 PPI może zapchać się przed końcem zalewania i spowodować niedolew.
Czy filtr piankowy można użyć ponownie?
Filtry pracujące w układzie wlewowym są jednorazowe – usuwa się je razem z układem po zalaniu formy. Systemy filtracji wielokrotnego użytku obsługuje się zgodnie z instrukcją ich producenta.
Opracowanie: zespół Mammut Polska – oficjalnego dystrybutora SEFU Ceramic w Polsce. Dane techniczne: katalog SEFU Ceramic (PDF) oraz karty techniczne filtrów piankowych producenta. Wartości producenta są orientacyjne – ostateczną specyfikację potwierdza próba w Twoim procesie.
Baza wiedzy


