Aktualności

Topienie indukcyjne próżniowe
Odlewanie próżniowe (próżniowe topienie indukcyjne – VIM) zostało opracowane do obróbki specjalistycznych i egzotycznych stopów, dlatego też staje się coraz bardziej powszechne w miarę coraz szerszego stosowania tych zaawansowanych materiałów.VIM został opracowany do topienia i odlewania nadstopów i stali o wysokiej wytrzymałości, z których wiele wymaga obróbki próżniowej, ponieważ zawierają pierwiastki ogniotrwałe i reaktywne, takie jak Ti, Nb i Al.Można go również stosować do stali nierdzewnych i innych metali, gdy wymagana jest wysoka jakość stopu początkowego.

Jak sama nazwa wskazuje, proces polega na topieniu metalu w warunkach próżniowych.Indukcja elektromagnetyczna jest wykorzystywana jako źródło energii do topienia metalu.Topienie indukcyjne polega na indukowaniu elektrycznych prądów wirowych w metalu.Źródłem jest cewka indukcyjna, przez którą przepływa prąd przemienny.Prądy wirowe nagrzewają się i ostatecznie topią ładunek.

Piec składa się ze szczelnego, chłodzonego wodą płaszcza stalowego, który jest w stanie wytrzymać próżnię wymaganą do obróbki.Metal topi się w tyglu umieszczonym w chłodzonej wodą cewce indukcyjnej, a piec jest zwykle wyłożony odpowiednimi materiałami ogniotrwałymi.

Metale i stopy, które mają duże powinowactwo do gazów – w szczególności azotu i tlenu – są często topione/rafinowane w próżniowych piecach indukcyjnych, aby zapobiec zanieczyszczeniu/reakcji z tymi gazami.Dlatego proces ten jest powszechnie stosowany do przetwarzania materiałów o wysokiej czystości lub materiałów o wąskich tolerancjach składu chemicznego.

P: Dlaczego stosuje się próżniowe topienie indukcyjne?

Odp.: Topienie indukcyjne próżniowo zostało pierwotnie opracowane do przetwarzania specjalistycznych i egzotycznych stopów i w związku z tym staje się coraz bardziej powszechne w miarę coraz szerszego stosowania tych zaawansowanych materiałów.Chociaż został opracowany do materiałów takich jak nadstopy, może być również stosowany do stali nierdzewnych i innych metali.
Jak to się dzieje, że Apróżniowy piec indukcyjnypraca?
Materiał ładuje się do pieca indukcyjnego pod próżnią i doprowadza się energię do stopienia wsadu.Doprowadza się dodatkowe ładunki w celu doprowadzenia objętości ciekłego metalu do pożądanej pojemności stopu.Roztopiony metal jest rafinowany w próżni i dostosowywany jest skład chemiczny aż do uzyskania dokładnego składu chemicznego stopu.
Co dzieje się z metalem w próżni?
W szczególności większość metali tworzy warstwę tlenku na każdej powierzchni wystawionej na działanie powietrza.Działa to jak tarcza zapobiegająca tworzeniu się wiązań.W próżni kosmicznej nie ma powietrza, więc metale nie utworzyłyby warstwy ochronnej.

Zalety topienia VIM
W zależności od produktu i procesu metalurgicznego, poziomy próżni podczas fazy rafinacji mieszczą się w zakresie od 10-1 do 10-4 mbar.Niektóre z zalet metalurgicznych obróbki próżniowej to:
Topienie w atmosferze beztlenowej ogranicza powstawanie wtrąceń tlenkowych niemetali i zapobiega utlenianiu pierwiastków reaktywnych
Osiągnięcie bardzo bliskich tolerancji składu i zawartości gazów
Usuwanie niepożądanych pierwiastków śladowych za pomocą wysokiego ciśnienia pary
Usuwanie rozpuszczonych gazów – tlenu, wodoru, azotu
Regulacja precyzyjnego i jednorodnego składu stopu oraz temperatury topnienia
Topienie w próżni eliminuje potrzebę stosowania osłony ochronnej żużla i zmniejsza ryzyko przypadkowego zanieczyszczenia żużlem lub wtrąceń we wlewku
Z tego powodu operacje metalurgiczne, takie jak odfosforowanie i odsiarczanie, są ograniczone.Metalurgia VIM koncentruje się przede wszystkim na reakcjach zależnych od ciśnienia, takich jak reakcje węgla, tlenu, azotu i wodoru.Usuwanie szkodliwych, lotnych pierwiastków śladowych, takich jak antymon, tellur, selen i bizmut, w próżniowych piecach indukcyjnych ma duże znaczenie praktyczne.

Dokładne monitorowanie zależnej od ciśnienia reakcji nadmiaru węgla w celu zakończenia odtleniania to tylko jeden z przykładów wszechstronności procesu wykorzystującego proces VIM do produkcji nadstopów.Materiały inne niż nadstopy poddaje się odwęgleniu, odsiarczaniu lub selektywnej destylacji w próżniowych piecach indukcyjnych w celu spełnienia wymagań technicznych i zagwarantowania właściwości materiału.Ze względu na wysokie ciśnienie pary większości niepożądanych pierwiastków śladowych, można je zredukować do bardzo niskiego poziomu poprzez destylację podczas topienia indukcyjnego w próżni, szczególnie w przypadku stopów o wyjątkowo dużej wytrzymałości w wyższych temperaturach roboczych.W przypadku różnych stopów, które muszą spełniać najwyższe wymagania jakościowe, najbardziej odpowiednim systemem topienia jest próżniowy piec indukcyjny.

Następujące metody można łatwo połączyć z systemem VIM w celu uzyskania czystych stopów:
Kontrola atmosfery przy niskim współczynniku wycieku i desorpcji
Wybór bardziej stabilnego materiału ogniotrwałego na wyłożenie tygla
Mieszanie i homogenizacja za pomocą mieszania elektromagnetycznego lub gazu przedmuchującego
Dokładna kontrola temperatury w celu zminimalizowania reakcji tygla ze stopionym materiałem
Odpowiednie techniki odżużlania i filtrowania podczas procesu odlewania
Zastosowanie odpowiedniej techniki rynny i kadzi pośredniej w celu lepszego usuwania tlenków.