Что такое фильтрующий диск из спеченного металла? Подробное руководство

1. Введение и интерпретация

Афильтрующий диск из спеченной сталияизготовленная 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 материала зависит от требований к применению (химические, термические, механические свойства). К распространенным материалам относятся нержавеющая сталь (например, 316L) для коррозионной стойкости и термостойкости, никелевые сплавы (Hastelloy, Inconel, Monel) для работы с агрессивными химическими веществами/высокими температурами, титан для аэрокосмической/медицинской промышленности (прочность, коррозионная стойкость, биосовместимость) и бронза для экономичности в системах низкого давления. Для решения конкретных задач используются специализированные сплавы, такие как сплав 20 и карбид вольфрама.

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.

ФункционализацияПередача каталитических свойств — еще одно направление 50 51 54. Соединения, такие как углеродные нановолокна на фильтрах из металлических волокон, служат катализаторами 50. Они могут образовывать стимуляторы структурированной поддерживаемой ионной жидкой фазы (SSILP) 50. Исследования изучают новые проницаемые драйверы с использованием биметаллических MOF и лигнина 51. Свойства спеченных фильтров позволяют использовать их в каталитических процессах.

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.