Ştiri

Topire prin inducție în vid
Turnarea în vid (topire prin inducție în vid – VIM) a fost dezvoltată pentru prelucrarea aliajelor specializate și exotice și, în consecință, devine din ce în ce mai obișnuită pe măsură ce aceste materiale avansate sunt din ce în ce mai folosite. VIM a fost dezvoltat pentru a topi și turna superaliaje și oțeluri de înaltă rezistență, dintre care multe necesită prelucrare în vid deoarece conțin elemente refractare și reactive precum Ti, Nb și Al. Poate fi folosit și pentru oțel inoxidabil și alte metale atunci când se dorește o topitură inițială de înaltă calitate.

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

Cuptorul constă dintr-o manta de oțel etanșă, răcită cu apă, capabilă să reziste la vidul necesar procesării. 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 mare afinitate pentru gaze – în special azotul și oxigenul – sunt adesea topite/rafinate în cuptoare cu inducție în vid pentru a preveni contaminarea/reacția cu aceste gaze. Prin urmare, procedeul este utilizat în general pentru prelucrarea materialelor de înaltă puritate sau a materialelor cu toleranțe strânse asupra compoziției chimice.

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

R: Topirea prin inducție în vid a fost dezvoltată inițial pentru prelucrarea aliajelor specializate și exotice și, prin urmare, devine din ce în ce mai obișnuită, deoarece aceste materiale avansate sunt din ce în ce mai folosite. Deși a fost dezvoltat pentru materiale precum superaliaje, poate fi folosit și pentru oțel inoxidabil și alte metale.
Cum face acuptor cu inducție în vidlucru?
Materialul este încărcat în cuptorul cu inducție sub vid și se aplică putere pentru a topi încărcătura. Se fac taxe suplimentare pentru a aduce volumul de metal lichid la capacitatea de topire dorită. Metalul topit este rafinat sub vid și chimia ajustată până când se obține chimia precisă a topiturii.
Ce se întâmplă cu metalul în vid?
În special, majoritatea metalelor formează un strat de oxid pe orice suprafață care este expusă aerului. Acesta acționează ca un scut pentru a preveni lipirea. În vidul spațiului, nu există aer, astfel încât metalele să nu formeze stratul protector.

Avantajele VIM Melting
În funcție de produs și de procesul metalurgic, nivelurile de vid în timpul fazei de rafinare sunt în intervalul 10-1 până la 10-4 mbar. Unele dintre avantajele metalurgice ale prelucrării în vid sunt:
Topirea în atmosferă fără oxigen limitează formarea de incluziuni de oxizi nemetalici și previne oxidarea elementelor reactive
Realizarea unor toleranțe compoziționale și conținuturi de gaze foarte strânse
Îndepărtarea oligoelementelor nedorite cu presiuni mari de vapori
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 de protecție de zgură și scade potențialul de contaminare accidentală a zgurii sau incluziuni în lingou
Din acest motiv, operațiunile metalurgice precum defosforizarea și desulfurarea sunt limitate. Metalurgia VIM vizează în primul rând reacțiile dependente de presiune, cum ar fi reacțiile de carbon, oxigen, azot și hidrogen. Îndepărtarea oligoelementelor dăunătoare, volatile, cum ar fi antimoniul, telurul, seleniul și bismutul, în cuptoarele cu inducție în vid este de 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 folosind procesul VIM pentru producția de superaliaje. Materialele, altele decât superaliaje, 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 aliaje cu rezistențe extrem de mari la temperaturi de operare mai ridicate. Pentru diferite 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 scăzute de scurgere și desorbție
Alegerea 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 desgaraj și filtrare în timpul procesului de turnare
Aplicarea unei tehnici adecvate de spălare și tundish pentru o mai bună îndepărtare a oxidului.