Новини

Вакуумна індукційна плавка
Вакуумне лиття (вакуумна індукційна плавка – VIM) було розроблено для обробки спеціалізованих та екзотичних сплавів, і, отже, воно стає все більш поширеним явищем, оскільки ці передові матеріали все частіше використовуються. VIM був розроблений для плавлення та лиття суперсплавів і високоміцних сталей, багато з яких вимагають вакуумної обробки, оскільки вони містять тугоплавкі та реакційноздатні елементи, такі як Ti, Nb і Al. Його також можна використовувати для нержавіючої сталі та інших металів, коли бажано отримати високоякісний початковий розплав.

Як випливає з назви, процес передбачає плавлення металу в умовах вакууму. Як джерело енергії для плавлення металу використовується електромагнітна індукція. Індукційне плавлення відбувається шляхом індукції електричних вихрових струмів у металі. Джерелом є індукційна котушка, по якій тече змінний струм. Вихрові струми нагрівають і зрештою розплавляють заряд.

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

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

З: Чому використовується вакуумне індукційне плавлення?

Відповідь: Вакуумне індукційне плавлення спочатку було розроблено для обробки спеціалізованих і екзотичних сплавів і, отже, стає більш поширеним явищем, оскільки ці сучасні матеріали все частіше використовуються. Хоча він був розроблений для таких матеріалів, як суперсплави, його також можна використовувати для нержавіючої сталі та інших металів.
Як працює aвакуумна індукційна пічпрацювати?
Матеріал завантажується в індукційну піч під вакуумом і подається енергія для розплавлення шихти. Для доведення об’єму рідкого металу до бажаної потужності розплаву вносяться додаткові заряди. Розплавлений метал очищається 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, яка піддається впливу повітря. Це діє як щит для запобігання склеюванню. У космічному вакуумі немає повітря, щоб метали не утворювали захисний шар.

Переваги VIM Melting
Залежно від продукту та металургійного процесу рівень вакууму на етапі рафінування знаходиться в діапазоні від 10-1 до 10-4 мбар. Деякі з металургійних переваг вакуумної обробки:
Плавлення в безкисневій атмосфері обмежує утворення неметалевих оксидних включень і запобігає окисленню реакційноздатних елементів
Досягнення дуже близьких допусків складу та вмісту газу
Видалення небажаних мікроелементів за допомогою високого тиску пари
Видалення розчинених газів – кисню, водню, азоту
Регулювання точного і однорідного складу сплаву і температури плавлення
Плавлення у вакуумі усуває необхідність у захисній шлаковій оболонці та зменшує ймовірність випадкового забруднення шлаком або включеннями в злиток
З цієї причини такі металургійні операції, як дефосфорація та десульфурація, обмежені. VIM-металургія 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 і вісмут, у вакуумних індукційних печах має важливе практичне значення.

Точний моніторинг залежної від тиску реакції надлишку вуглецю для завершення розкислення є лише одним із прикладів універсальності процесу використання процесу VIM для виробництва суперсплавів. Інші матеріали, окрім суперсплавів, зневуглецьовують, десульфурують або селективно дистилюють у вакуумних індукційних печах, щоб відповідати специфікаціям і гарантувати властивості матеріалу. Через високий тиск парів більшості небажаних мікроелементів їх можна зменшити до дуже низьких рівнів за допомогою дистиляції під час індукційного плавлення у вакуумі, особливо для сплавів із надзвичайно високою міцністю при вищих робочих температурах. Для різних сплавів, які повинні відповідати найвищим вимогам якості, вакуумна індукційна піч є найбільш підходящою системою плавлення.

Наступні методи можна легко поєднати з системою VIM для отримання чистих розплавів:
Контроль атмосфери з низьким рівнем витоку та десорбції
Вибір більш стійкого вогнетривкого матеріалу для футеровки тигля
Перемішування та гомогенізація за допомогою електромагнітного перемішування або продування газу
Точний контроль температури для мінімізації реакції тигля з розплавом
Відповідні методи видалення шлаку та фільтрації під час процесу лиття
Застосування відповідної техніки для прання та проміжного ковша для кращого видалення оксиду.