Новини

Вакуумне індукційне плавлення
Вакуумне лиття (вакуумно-індукційне плавлення – VIM) було розроблено для обробки спеціалізованих та екзотичних сплавів, і, як наслідок, воно стає все більш поширеним, оскільки ці передові матеріали використовуються все частіше. VIM було розроблено для плавлення та лиття надсплавів і високоміцних сталей, багато з яких потребують вакуумної обробки, оскільки вони містять тугоплавкі та реакційноздатні елементи, такі як Ti, Nb та Al. Його також можна використовувати для нержавіючих сталей та інших металів, коли потрібна висока якість початкового розплаву.

Як випливає з назви, процес включає плавлення металу в умовах вакууму. Електромагнітна індукція використовується як джерело енергії для плавлення металу. Індукційне плавлення працює шляхом індукування електричних вихрових струмів у металі. Джерелом є індукційна котушка, яка проводить змінний струм. Вихрові струми нагрівають і зрештою плавлять залишок.

Піч складається з герметичної сталевої оболонки з водяним охолодженням, здатної витримувати необхідний вакуум для обробки. Метал плавиться в тиглі, розміщеному в індукційній котушці з водяним охолодженням, і піч зазвичай футерується відповідними вогнетривами.

Метали та сплави, що мають високу спорідненість до газів, зокрема азоту та кисню, часто плавлять/рафінують у вакуумних індукційних печах, щоб запобігти забрудненню/реакції з цими газами. Тому цей процес зазвичай використовується для обробки високочистих матеріалів або матеріалів з жорсткими допусками щодо хімічного складу.

З: Чому використовується вакуумно-індукційне плавлення?

A: Вакуумно-індукційне плавлення спочатку було розроблено для обробки спеціалізованих та екзотичних сплавів, і, відповідно, воно стає все більш поширеним, оскільки ці передові матеріали використовуються все частіше. Хоча воно було розроблено для таких матеріалів, як суперсплави, його також можна використовувати для нержавіючих сталей та інших металів.
Як працюєвакуумна індукційна пічробота?
Матеріал завантажують в індукційну піч під вакуумом і подають живлення для розплавлення шихти. Додаткові завантаження робляться для доведення об'єму рідкого металу до бажаної ємності розплаву. Розплавлений метал очищується під вакуумом, а хімічний склад регулюється до досягнення точного хімічного складу розплаву.
Що відбувається з металом у вакуумі?
Зокрема, більшість металів утворюють оксидний шар на будь-якій поверхні, що контактує з повітрям. Це діє як екран, що запобігає зчепленню. У вакуумі космосу немає повітря, тому метали не утворюють захисний шар.

Переваги плавлення VIM
Залежно від продукту та металургійного процесу, рівень вакууму під час фази рафінування коливається в діапазоні від 10⁻¹ до 10⁻⁴ мбар. Деякі з металургійних переваг вакуумної обробки:
Плавлення в безкисневій атмосфері обмежує утворення неметалевих оксидних включень та запобігає окисленню реакційноздатних елементів
Досягнення дуже точних допусків до складу та вмісту газу
Видалення небажаних мікроелементів за допомогою високого тиску пари
Видалення розчинених газів – кисню, водню, азоту
Регулювання точного та однорідного складу сплаву та температури розплаву
Плавлення у вакуумі усуває необхідність захисного шлакового покриття та зменшує ймовірність випадкового забруднення шлаком або включень у злиток.
З цієї причини металургійні операції, такі як дефосфоризація та десульфуризація, обмежені. Металургія VIM в першу чергу спрямована на реакції, що залежать від тиску, такі як реакції вуглецю, кисню, азоту та водню. Видалення шкідливих, летких мікроелементів, таких як сурма, телур, селен та вісмут, у вакуумних індукційних печах має значне практичне значення.

Точний моніторинг реакції, що залежить від тиску, надлишку вуглецю для завершення розкислення – це лише один із прикладів універсальності процесу VIM для виробництва суперсплавів. Матеріали, відмінні від суперсплавів, зневуглецьовуються, десульфуруються або вибірково дистилюють у вакуумних індукційних печах, щоб відповідати специфікаціям та гарантувати властивості матеріалу. Через високий тиск пари більшості небажаних мікроелементів, їх вміст можна відновити до дуже низьких рівнів шляхом дистиляції під час вакуумного індукційного плавлення, особливо для сплавів з надзвичайно високою міцністю при вищих робочих температурах. Для різних сплавів, які повинні відповідати найвищим вимогам до якості, вакуумна індукційна піч є найбільш підходящою системою плавлення.

Наступні методи можна легко поєднувати з системою VIM для отримання чистих розплавів:
Контроль атмосфери з низькими показниками витоків та десорбції
Вибір більш стабільного вогнетривкого матеріалу для футеровки тигля
Перемішування та гомогенізація за допомогою електромагнітного перемішування або продувки газом
Точний контроль температури для мінімізації реакцій тигля з розплавом
Відповідні методи видалення шлаку та фільтрації під час процесу лиття
Застосування відповідної технології промивання та проміжного ковша для кращого видалення оксиду.