Ştiri

Topire prin inducție în vid
Turnarea în vid (topirea prin inducție în vid – VIM) a fost dezvoltată pentru prelucrarea aliajelor specializate și exotice și, prin urmare, devine din ce în ce mai comună, pe măsură ce aceste materiale avansate sunt utilizate din ce în ce mai mult. VIM a fost dezvoltat pentru topirea și turnarea superaliajelor și a oțelurilor de înaltă rezistență, multe dintre acestea necesitând prelucrare în vid deoarece conțin elemente refractare și reactive precum Ti, Nb și Al. Poate fi utilizat și pentru oțeluri inoxidabile și alte metale atunci când se dorește o topitură inițială de înaltă calitate.

Așa cum sugerează și numele, procesul implică topirea unui metal în condiții de vid. Inducția electromagnetică este utilizată ca sursă de energie pentru topirea metalului. Topirea prin inducție funcționează prin inducerea unor curenți turbionari electrici în metal. Sursa este bobina de inducție, care transportă un curent alternativ. Curenții turbionari încălzesc și în cele din urmă topesc sarcina.

Cuptorul este alcătuit dintr-o manta de oțel etanșă, răcită cu apă, capabilă să reziste vidului necesar pentru procesare. Metalul este topit într-un creuzet adăpostit într-o bobină de inducție răcită cu apă, iar cuptorul este de obicei căptușit cu materiale refractare adecvate.

Metalele și aliajele care au o afinitate ridicată pentru gaze – în special azot și oxigen – sunt adesea topite/rafinate în cuptoare cu inducție în vid pentru a preveni contaminarea/reacția cu aceste gaze. Prin urmare, procesul este utilizat în general pentru prelucrarea materialelor de înaltă puritate sau a materialelor cu toleranțe stricte privind compoziția chimică.

Î: De ce se folosește topirea prin inducție în vid?

R: Topirea prin inducție în vid a fost inițial dezvoltată pentru prelucrarea aliajelor specializate și exotice și, prin urmare, devine din ce în ce mai comună, pe măsură ce aceste materiale avansate sunt utilizate din ce în ce mai mult. Deși a fost dezvoltată pentru materiale precum superaliajele, poate fi utilizată și pentru oțeluri inoxidabile și alte metale.
Cum funcționează uncuptor cu inducție în vidlucru?
Materialul este încărcat în cuptorul cu inducție sub vid și se aplică energie pentru a topi încărcătura. Se fac încărcături suplimentare pentru a aduce volumul de metal lichid la capacitatea de topire dorită. Metalul topit este rafinat sub vid, iar compoziția chimică este ajustată până când se obține compoziția chimică precisă a topiturii.
Ce se întâmplă cu metalul în vid?
În special, majoritatea metalelor formează un strat de oxid pe orice suprafață expusă la aer. Acesta acționează ca un scut pentru a preveni lipirea. În vidul spațiului, nu există aer, așa că metalele nu ar forma stratul protector.

Avantajele topirii VIM
În funcție de produs și de procesul metalurgic, nivelurile de vid în timpul fazei de rafinare se situează între 10⁻¹ și 10⁻⁴ mbar. Câteva dintre avantajele metalurgice ale prelucrării în vid sunt:
Topirea în atmosferă fără oxigen limitează formarea incluziunilor de oxid nemetalic și previne oxidarea elementelor reactive.
Obținerea unor toleranțe compoziționale și a unor conținuturi de gaz foarte apropiate
Îndepărtarea oligoelementelor nedorite cu presiuni de vapori ridicate
Eliminarea gazelor dizolvate – oxigen, hidrogen, azot
Reglarea precisă și omogenă a compoziției aliajului și a temperaturii de topire
Topirea în vid elimină necesitatea unui înveliș protector de zgură și reduce potențialul de contaminare accidentală cu zgură sau incluziuni în lingou.
Din acest motiv, operațiunile metalurgice precum defosforizarea și desulfurarea sunt limitate. Metalurgia VIM vizează în principal reacțiile dependente de presiune, cum ar fi reacțiile carbonului, oxigenului, azotului și hidrogenului. Îndepărtarea oligoelementelor volatile, dăunătoare, cum ar fi antimoniul, telurul, seleniul și bismutul, în cuptoarele cu inducție în vid are o importanță practică considerabilă.

Monitorizarea exactă a reacției dependente de presiune a excesului de carbon pentru a finaliza dezoxidarea este doar un exemplu de versatilitate a procesului utilizând procesul VIM pentru producerea de superaliaje. Materialele, altele decât superaliajele, sunt decarburate, desulfurate sau distilate selectiv în cuptoare cu inducție în vid pentru a îndeplini specificațiile și a garanta proprietățile materialului. Datorită presiunii ridicate de vapori a majorității oligoelementelor nedorite, acestea pot fi reduse la niveluri foarte scăzute prin distilare în timpul topirii prin inducție în vid, în special pentru aliajele cu rezistențe extrem de mari la temperaturi de funcționare mai ridicate. Pentru diverse aliaje care trebuie să îndeplinească cele mai înalte cerințe de calitate, cuptorul cu inducție în vid este cel mai potrivit sistem de topire.

Următoarele metode pot fi ușor combinate cu sistemul VIM pentru a produce topituri curate:
Controlul atmosferei cu rate reduse de scurgere și desorbție
Selectarea unui material refractar mai stabil pentru căptușeala creuzetului
Agitarea și omogenizarea prin agitare electromagnetică sau gaz de purjare
Control exact al temperaturii pentru a minimiza reacțiile creuzetului cu topitura
Tehnici adecvate de deszgurire și filtrare în timpul procesului de turnare
Aplicarea unei tehnici adecvate de spălare și distribuire a materialului de turnare pentru o mai bună îndepărtare a oxidului.