Eelmises artiklis tutvustas TOPTITECH roostevabast terasest pulberpaagutatud filterelementide valmistamise kahte esimest etappi: tooraine ettevalmistamist ja vormimist.
Selles artiklis jätkame roostevaba terase pulbri paagutamise kolme viimase etapi uurimist:
3. etapp: paagutamine - Mikrostruktuuri transformatsioon ja taassünd
Paagutamine on transformatsioonietapp, mis annab filtrile lõplikud omadused. Roheline keha asetatakse täpselt kontrollitavasse vaakumisse või kaitsvasse atmosfääri (nt vesinik) paagutamisahju.
Madala-temperatuuri tsoon (≈300–600 kraadi): sideained (kui neid on lisatud) lenduvad või lagunevad.
Keskmine-temperatuuri tsoon (≈600–1000 kraadi): oksiidide sisaldus pulbriosakeste pinnal väheneb ja aatomi aktiivsus hakkab suurenema.
Kõrge-temperatuuriline paagutamistsoon (≈1100–1350 kraadi): selles kriitilises faasis moodustab aatomi difusioon pulbriosakeste kokkupuutepunktides "paagutamiskaelad". Osakeste vaheline ühendus läheb algsest füüsilisest kontaktist üle metallurgilisele sidumisele. Osakeste tsentrite vaheline kaugus väheneb, kuid üldine mahu kahanemine on kontrollitud.
| Protsessi etapp | Temperatuurivahemik | Võtmesündmus | Poorsuse trend | Tugevuse trend | Pooride struktuuri arendamine |
| Roheline keha | Ruumi temp. | Pärast CIP-i moodustumist | Kõrge (~60%) | Väga madal | Esmane pulbri pakkimine poorid |
| Debinding | ~300 - 600 kraadi | Sideaine eemaldamine | Veidi väheneb | Jääb hapraks | Avatud poorid puhastatakse paagutamiseks |
| Paagutamine (kaela kasvatamine) | ~600 - 1100 kraadi | Algab aatomi difusioon | Järk-järgult väheneb | Suureneb kiiresti | Osakeste vahele tekivad paagutavad kaelad |
| Paagutamine (tihendamine) | ~1100 - 1350 kraadi | Lõplik tihendamine | Stabiliseerib (~30-50%) | Läheneb maksimumile | Moodustub stabiilne, omavahel ühendatud 3D-võrk |
| Lõpptoode | Jahutatud toatemperatuurini | Mikrostruktuur lukustatud | Kontrollitud kõrge | Kõrge | Saavutab soovitud poorsuse ja tugevuse |
4. etapp: jõudluse realiseerimine - Suure poorsuse ja suure mustuse hoidmise mikrostruktuuriline seletus
Pärast täpselt kontrollitud paagutamisprotsessi on filtrielemendi mikrostruktuur ideaalne:
Suure poorsusega allikas: lugematud metallipulbri osakesed on kindlalt ühendatud "paagutavate kaeladega". Osakeste vahele jäetud kompleksne, omavahel ühendatud kolmemõõtmeline võrgustik moodustab suure ja efektiivse poorsuse (tavaliselt 30%-50%). Need poorid on vedeliku liikumise kanalid.
Suure mustuse hoidmisvõime saladus: suur mustuse hoidmisvõime ei viita mitte ainult suurele pooride kogumahule, vaid, mis veelgi olulisem, selle sügavusfiltratsiooni mehhanismile. Saasteaineid ei blokeerita lihtsalt siledale pinnale; selle asemel sisenevad nad filtrielemendi sees asuvatesse käänulistesse poorikanalitesse. Neid püütakse 3D-võrgus erinevatel sügavustel mitme mehhanismi kaudu, nagu otsene pealtkuulamine, inertsiaalne löök ja difusiooniadsorptsioon. See sarnaneb mitme-korruselise parkimismajaga, mis mahutab palju rohkem sõidukeid, võrreldes maapealse krundiga.
Pinna filtreerimine (nt võrksõel): saasteained kogunevad pinnale, põhjustades kiiret ummistumist.
Sügavusfiltreerimine (paagutatud filter): saasteained sisalduvad sisemises mahus, suurendades oluliselt filtri mustuse hoidmise võimet ja pikendades oluliselt selle kasutusiga.
Järeldus
Paagutatud roostevabast terasest metallist pulberfiltrielementide kõrge poorsus ja suur mustuse hoidmisvõime on otsesed tulemused rangest protsessist, mis hõlmab pulbri valikut, täpset koostist, ühtlast vormimist ja kontrollitud paagutamist. Iga samm on kavandatud mikroskoopilise kolmemõõtmelise{1}}võrgu ehitamiseks, mis on nii tugev kui ka läbilaskev ning suure võimsusega. Selle teekonna mõistmine "pulbrist filtrini" mitte ainult ei võimalda meil paremini hinnata selle konstrueeritud toote keerukust, vaid annab ka kindla tehnilise aluse kõige sobivama filtrielemendi valimiseks konkreetsete kasutustingimuste (nt filtreerimise täpsus, rõhulanguse nõuded ja kemikaalikindlus) praktilises kasutuses.
