Správy

Vákuové indukčné tavenie
Vákuové odlievanie (vákuové indukčné tavenie – VIM) bolo vyvinuté na spracovanie špecializovaných a exotických zliatin a v dôsledku toho sa stáva bežnejším, keďže sa tieto pokročilé materiály čoraz viac používajú. VIM bol vyvinutý na tavenie a odlievanie superzliatin a vysokopevnostných ocelí, z ktorých mnohé vyžadujú vákuové spracovanie, pretože obsahujú žiaruvzdorné a reaktívne prvky, ako sú Ti, Nb a Al. Môže sa použiť aj na nehrdzavejúce ocele a iné kovy, ak je požadovaná vysokokvalitná počiatočná tavenina.

Ako už názov napovedá, proces zahŕňa tavenie kovu vo vákuu. Ako zdroj energie na tavenie kovu sa používa elektromagnetická indukcia. Indukčné tavenie funguje na princípe indukovania elektrických vírivých prúdov v kove. Zdrojom je indukčná cievka, ktorou prechádza striedavý prúd. Vírivé prúdy zohrievajú a nakoniec tavia vsádzku.

Pec pozostáva z vzduchotesného, ​​vodou chladeného oceľového plášťa, ktorý je schopný odolať požadovanému vákuu na spracovanie. Kov sa taví v tégliku umiestnenom vo vodou chladenej indukčnej cievke a pec je zvyčajne obložená vhodnými žiaruvzdornými materiálmi.

Kovy a zliatiny, ktoré majú vysokú afinitu k plynom – najmä k dusíku a kyslíku – sa často tavia/rafinujú vo vákuových indukčných peciach, aby sa zabránilo kontaminácii/reakcii s týmito plynmi. Tento proces sa preto všeobecne používa na spracovanie vysoko čistých materiálov alebo materiálov s prísnymi toleranciami chemického zloženia.

Otázka: Prečo sa používa vákuové indukčné tavenie?

A: Vákuové indukčné tavenie bolo pôvodne vyvinuté na spracovanie špecializovaných a exotických zliatin a v dôsledku toho sa stáva bežnejším, keďže sa tieto pokročilé materiály čoraz viac používajú. Hoci bolo vyvinuté pre materiály, ako sú superzliatiny, možno ho použiť aj pre nehrdzavejúce ocele a iné kovy.
Ako savákuová indukčná pecpráca?
Materiál sa vsádza do indukčnej pece vo vákuu a na roztavenie vsádzky sa privádza energia. Na dosiahnutie požadovaného objemu tekutého kovu sa pridávajú ďalšie vsádzky. Roztavený kov sa rafinuje vo vákuu a chemické zloženie sa upravuje, kým sa nedosiahne presné chemické zloženie taveniny.
Čo sa deje s kovom vo vákuu?
Najmä väčšina kovov vytvára oxidovú vrstvu na akomkoľvek povrchu, ktorý je vystavený vzduchu. Tá slúži ako štít, ktorý zabraňuje spojovaniu. Vo vákuu vesmíru nie je vzduch, takže kovy by ochrannú vrstvu netvorili.

Výhody tavenia VIM
V závislosti od produktu a metalurgického procesu sa úrovne vákua počas rafinačnej fázy pohybujú v rozmedzí od 10⁻¹ do 10⁻⁴ mbar. Medzi metalurgické výhody vákuového spracovania patria:
Tavenie v bezkyslíkovej atmosfére obmedzuje tvorbu nekovových oxidových inklúzií a zabraňuje oxidácii reaktívnych prvkov
Dosiahnutie veľmi úzkych kompozičných tolerancií a obsahu plynu
Odstraňovanie nežiaducich stopových prvkov s vysokým tlakom pár
Odstraňovanie rozpustených plynov – kyslíka, vodíka, dusíka
Nastavenie presného a homogénneho zloženia zliatiny a teploty taveniny
Tavenie vo vákuu eliminuje potrebu ochranného krytu trosky a znižuje možnosť náhodnej kontaminácie trosky alebo inklúzií v ingote.
Z tohto dôvodu sú metalurgické operácie, ako je odfosforovanie a odsirovanie, obmedzené. Metalurgia VIM sa primárne zameriava na reakcie závislé od tlaku, ako sú reakcie uhlíka, kyslíka, dusíka a vodíka. Odstraňovanie škodlivých, prchavých stopových prvkov, ako je antimón, telúr, selén a bizmut, vo vákuových indukčných peciach má značný praktický význam.

Presné monitorovanie tlakovo závislej reakcie prebytočného uhlíka na dokončenie deoxidácie je len jedným príkladom všestrannosti procesu využívajúceho VIM proces na výrobu superzliatin. Materiály iné ako superzliatiny sa oduhličujú, odsirujú alebo selektívne destilujú vo vákuových indukčných peciach, aby splnili špecifikácie a zaručili sa materiálové vlastnosti. Vzhľadom na vysoký tlak pár väčšiny nežiaducich stopových prvkov je možné ich redukovať na veľmi nízke úrovne destiláciou počas vákuového indukčného tavenia, najmä v prípade zliatin s extrémne vysokými pevnosťami pri vyšších prevádzkových teplotách. Pre rôzne zliatiny, ktoré musia spĺňať najvyššie požiadavky na kvalitu, je vákuová indukčná pec najvhodnejším taviacim systémom.

Nasledujúce metódy je možné jednoducho kombinovať so systémom VIM na výrobu čistých tavenín:
Regulácia atmosféry s nízkou mierou úniku a desorpcie
Výber stabilnejšieho žiaruvzdorného materiálu pre výstelku téglika
Miešanie a homogenizácia elektromagnetickým miešaním alebo preplachovaním plynom
Presná regulácia teploty na minimalizáciu reakcií téglika s taveninou
Vhodné techniky odstruskovania a filtrovania počas procesu odlievania
Použitie vhodnej techniky žľabu a medzipanvy pre lepšie odstránenie oxidov.