Что такое фильтрующий диск из спеченного металла? Подробное руководство

1. Введение и интерпретация

Аспеченныйстальной фильтрдискяизготовленная пористая структура, используемая для отделения прочных фрагментов от жидкостей или газов. Изготовленные с помощью порошковой металлургии, тонкие стальные порошки сжимаются и нагреваются ниже их коэффициента плавления (спекание). Это связывает фрагменты, создавая негибкое, взаимосвязанное пористое соединение с контролируемыми пространствами для очистки. Их ключевая особенность — надежная фильтрация в сложных условиях, где различные другие среды не справляются.

2. Материалы и производственные процессы

Выбор продукта зависит от потребностей применения (химических, термических, механических). Обычные материалы состоят изнержавеющая сталь(например, 316L) для коррозионной/термостойкости, никелевые сплавы (хастеллой, инконель, монель) для агрессивных химикатов/высоких температур] титан для аэрокосмических/медицинских применений (прочность, коррозионная стойкость, биосовместимость) и бронза для экономической эффективности в системах с низким давлением. Специализированные сплавы, такие как сплав 20 и карбид вольфрама, используются для решения особых задач.

Производство включает в себя:

1. Подготовка порошка:Выбираем высококачественные стальные порошки с контролируемыми жилыми свойствами.
2. Уплотнение:Уплотнение порошка непосредственно в форме (продавливание, изостатическое прессование или гравитационное спекание).
3. Спекание:Нагревание сжатого тела в регулируемой среде для связывания битов и развития проницаемой структуры. Критерии влияют на размер пор, пористость и проницаемость.
4. Вторая терапия:Дополнительные этапы, такие как пропитка, отделка (например, асимметричный мембранный слой для эффективности) или механическая обработка (лазерная резка для изготовления индивидуальных форм).

Современная технология спекания обеспечивает долгосрочную, постоянную структуру пор с высокой механической прочностью, долговечностью, термической/химической безопасностью и регулярным контролем циркуляции. Размер пор устанавливается путем измерения порошка и уплотнения.

3. Основные физические и эффективные свойства

Эффективность фильтра зависит от контролируемых физических свойств жилых помещений:

• Размер пор Циркуляция:Определяет точность фильтрации (обычный диапазон от 0,1 до 100 мкм). Определяет минимальный размер сохраняемого фрагмента.
• Утечки в конструкции:Ослабить циркуляцию жидкости в структуре, что влияет на снижение напряжения. Влияет на размер пор, пористость, извилистость.
• Механическая прочность:Выдерживает высокие нагрузки (> 3000 PSI/100 бар) и напряжения. Улучшено внешними кольцами.
• Коррозионная стойкость:Зависит от материала: нержавеющая сталь обеспечивает большую устойчивость, никелевые сплавы — для агрессивных сред.
• Тепловая безопасность:Работает от -200 ° C до 1000 ° C в зависимости от сплава. Выдерживает термический удар.
• Пористость:Процент пустотности (обычно 28-50%). Влияет на герметичность конструкции и прочность.
• Площадь поверхности:Огромное внутреннее пространство способствует пылеудержанию и каталитическому использованию.
• Очищаемость:Можно очищать и использовать повторно, восстанавливая > 95% производительности, продлевая срок службы и снижая расходы.

Резидентность измеряется с помощью стандартных испытаний (точка кипения, проницаемость, прочность, чистота и т. д.).

4. Оценка эффективности очистки

Показатели производительности включают эффективность, снижение нагрузки, способность удерживать грязь и срок службы.

• Эффективность фильтрации:Способность устранять частицы (часто > 99,9% для 0,1-100 мкм). Могут работать как глубинные или поверхностные фильтры.
• Способность удерживать пыль:Количество загрязняющих веществ, удерживаемых до слишком большого падения давления. Связано с поровым каркасом и площадью поверхности.
• Срок службы:Подвержены проблемам эксплуатации, загрязняющим веществам и обслуживанию. Может прослужить 3–10+ лет при правильном уходе.

Сложные циркуляции (многофазные, неньютоновские) и краткосрочные воздействия требуют индивидуальных моделей.

5. Применение в различных отраслях.

Фильтры из спеченной сталииспользуются в различных секторах благодаря своей надежности:.

• Химическая/нефтехимическая промышленность:Очистка теплого газа, лечение драйвера, фильтрация агрессивных жидкостей. Преобладают нержавеющая сталь и хастеллой. Используется в нефтепереработке.
• Лекарство:Критическая фильтрация, стерилизация паром, высокие требования к чистоте. Титан полезен. Используются наклонные системы.
• Еда и напитки:Фильтрация жидкости/газа, паровая очистка.
• Аэрокосмическая промышленность:Гидравлическая/топливная фильтрация, применение при высоких температурах/давлении. Титан имеет жизненно важное значение.
• Автомобильная промышленность:Очистка жидкостей и газов в системах высокого давления.
• Полупроводник:Фильтрация высокой чистоты.
• Выработка электроэнергии:Фильтрация теплого газа (например, установки IGCC).
• Водная терапия:Нержавеющая сталь для защиты от ржавчины. Используется в микрофильтрации.
• Другой:Газовая диффузия (барботаж), шумоподавление, мониторинг тепла/жидкости, поддержка катализатора.

Персонализация геометрии, размеров пор и продукта позволяет настраивать его под определенные требования.

6. Сравнение с альтернативными очищающими средами

7. Вопросы жизненного цикла: проектирование, выбор, обслуживание и анализ отказов.

Надежное использование требует тщательной компоновки, выбора, обслуживания и анализа неисправностей.

7.1 Стиль и выбор.

Выбор фильтра подразумевает оценку:.

• Свойства жидкости/газа (структура, температура, давление).
• Свойства примесей (тип, размер, концентрация).
• Цены на тираж и потребности в снижении стресса.
• Рабочие параметры (температура, давление, коррозионная активность).
• Требуемая эффективность очистки.
• Механические ограничения.
• Цены на жизненный цикл.

Руководящие принципы включают указание материала, измерений (толщина 1-10 мм, размер до 3000 мм), размера пор, точности и цены потока. Возможно изготовление форм на заказ. Пилотные испытания и требования (ISO 9001, ASME) очень важны.

7.2 Техническое обслуживание и чистка.

Регулярное обслуживание останавливает засорение и продлевает срок службы. Очистка восстанавливает эффективность.

Надежные методы очистки:.

• Обратная промывка:Противоположный поток для удаления бит.
• Ультразвуковая чистка:Использование волн в качестве опции.
• Химическая очистка:Замачивание в растворителе/растворе.
• Термическая очистка (прокалка):Нагревание для сжигания органики.
• Сдув:Использование сжатого воздуха [30]
• Насыщение:Погружение в растворитель для сильного загрязнения.

Физические подходы обычно более экологичны. Эффективность контролируется по утечкам в заживлении структуры [29] Конкретные методы относятся к фильтрам из нержавеющей стали и бронзы.

7.3 Оценка отказов.

Понимание настроек сбоев помогает их исправить и избежать. Обычные настройки:.

• Коррозия:Материал, оскорбляющий химические вещества.
• Взаимодействие с поверхностью:Реакции в СМИ.
• Окклюзия:Накопление частиц, закупоривающее поры.
• Механическая неисправность:Трещины, деформации от давления, напряжения, истощения.
• Растрескивание из-за разрушения под действием напряжений/водородная хрупкость:Неудача в решении разрушительных, стрессовых проблем.
• Медиа-движение:Выпуск продукта фильтрации в фильтрат.
• Проблемы со сваркой:Проблемы вблизи сварных швов.
• Эрозия:Износ от абразивных частиц.
• Проблемы производства:Неравномерная пористость.
• Термический шок:Стресс от быстрых изменений температуры.
• Гидролиз:Неисправность из-за влажности/условий.

Диагностические методы:.

• Визуальная оценка:Поиск повреждений/мусора
• Микроскопия:Проверка поверхности, битов, химических эффектов
• Контроль падения давления:Показывает засор
• Элементный анализ:Выявление загрязняющих веществ
• Проверка проницаемости:Анализ блокировки/деградации
• Механические испытания:Проверка прочности
• Проверка честности:Проверка архитектурной прочности
• Проверка удержания частиц:Подтверждение возможностей захвата
• Тепловидение:Определение местоположений
• Другие тесты: чистота, химический анализ, производительность, металлография

Избежание включает выбор материала, оптимизацию спецификаций, предварительную фильтрацию, регулярную очистку, надлежащее обращение и обработку поверхности. Прогностическое обслуживание использует мониторинг в реальном времени и оценку модных тенденций.] Решение производственных проблем имеет важное значение

8. Возникающие модели и обзор будущего

Район развивается в плане материального и производственного развития.

Аддитивное производство (АП)(3D-печать) — это мода, которая позволяет создавать сложные геометрии и оптимизированные пути циркуляции, которые обычно невозможны 45. AM обеспечивает точный контроль и персонализацию для фильтрации, управления жидкостью и легкого использования 46. Изделия состоят из нержавеющей стали и титана. Такие процессы, как комбинирование порошкового слоя и струйная обработка связующим, используются такими компаниями, как Mott, Croft, GKN и Poral 45 48. AM обеспечивает практичное комбинирование, экономию материалов/энергии и присущую долговечность/способность к обратной промывке 47.

Функционализациядля передачи каталитических свойств есть еще одно место 50 51 54. Такие соединения, как углеродные нановолокна на фильтрах из металлических волокон, служат в качестве каталитических опор 50. Они могут образовывать стимуляторы структурированной поддерживаемой ионной жидкой фазы (SSILP) 50. Исследования изучают новые проницаемые драйверы, использующие биметаллические MOF и лигнин 51.Спеченные фильтры«Жилая недвижимость подходит для ассимиляции в каталитические процессы.

Ожидается, что рынок будет расширяться из-за преимуществ в требовательных приложениях. Проблемы состоят в конкуренции со стороны нановолоконных и керамических фильтров. Производители концентрируются на экономической эффективности, гибкости продукта и просвещении клиентов о долгосрочных преимуществах 26. Гибридные керамические-металлические композиты также появляются для сверхтонкого захвата 21.

Будущее влечет за собой прогресс в области AM и появление совершенно новых функций, таких как каталитические задачи, для расширения приложений и повышения эффективности.