Správy

Vákuové indukčné tavenie
Vákuové liatie (vakuum indukčné tavenie – VIM) bolo vyvinuté na spracovanie špecializovaných a exotických zliatin, a preto sa stáva čoraz bežnejším, keďže sa tieto pokrokové materiály čoraz viac využívajú. VIM bol vyvinutý na tavenie a odlievanie superzliatin a vysokopevných ocelí, z ktorých mnohé vyžadujú vákuové spracovanie, pretože obsahujú žiaruvzdorné a reaktívne prvky ako Ti, Nb a Al. Môže sa použiť aj na nehrdzavejúcu oceľ a iné kovy, keď sa požaduje kvalitná počiatočná tavenina.

Ako už názov napovedá, proces zahŕňa tavenie kovu vo vákuu. Elektromagnetická indukcia sa používa ako zdroj energie na tavenie kovu. Indukčné tavenie funguje tak, že sa v kove indukujú elektrické vírivé prúdy. Zdrojom je indukčná cievka, ktorá vedie striedavý prúd. Vírivé prúdy sa zahrievajú a nakoniec roztavia náboj.

Pec pozostáva zo 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 typicky obložená vhodnými žiaruvzdornými materiálmi.

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

Otázka: Prečo sa používa vákuové indukčné tavenie?

Odpoveď: Vákuové indukčné tavenie bolo pôvodne vyvinuté na spracovanie špecializovaných a exotických zliatin a následne sa stáva bežnejším, keďže sa tieto pokročilé materiály čoraz viac využívajú. Hoci bol vyvinutý pre materiály, ako sú superzliatiny, možno ho použiť aj na nehrdzavejúcu oceľ a iné kovy.
Ako avákuová indukčná pecpráca?
Materiál sa vloží do indukčnej pece pod vákuom a použije sa energia na roztavenie vsádzky. Vykonajú sa dodatočné vsádzky, aby sa objem tekutého kovu dostal na požadovanú kapacitu taveniny. Roztavený kov sa rafinuje vo vákuu a chémia sa upravuje, kým sa nedosiahne presná chémia taveniny.
Čo sa stane s kovom vo vákuu?
Najmä väčšina kovov tvorí vrstvu oxidu na akomkoľvek povrchu, ktorý je vystavený vzduchu. Pôsobí ako štít, ktorý zabraňuje lepeniu. Vo vesmírnom vákuu nie je vzduch, takže kovy by netvorili ochrannú vrstvu.

Výhody tavenia VIM
V závislosti od produktu a metalurgického procesu sú úrovne vákua počas rafinačnej fázy v rozsahu 10-1 až 10-4 mbar. Niektoré z metalurgických výhod vákuového spracovania sú:
Tavenie v atmosfére bez kyslíka obmedzuje tvorbu nekovových oxidových inklúzií a zabraňuje oxidácii reaktívnych prvkov
Dosiahnutie veľmi tesných tolerancií zloženia a obsahu plynu
Odstránenie nežiaducich stopových prvkov s vysokým tlakom pár
Odstraňovanie rozpustených plynov – kyslík, vodík, dusík
Úprava presného a homogénneho zloženia zliatiny a teploty taveniny
Tavenie vo vákuu eliminuje potrebu ochranného krytu trosky a znižuje potenciál náhodnej kontaminácie troskou alebo inklúzií v ingote
Z tohto dôvodu sú obmedzené metalurgické operácie ako defosforizácia a odsírenie. Metalurgia VIM je primárne zameraná 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 sledovanie tlakovo závislej reakcie prebytočného uhlíka na dokončenie dezoxidácie je len jedným z príkladov všestrannosti procesu s použitím procesu VIM na výrobu superzliatin. Iné materiály ako superzliatiny sa oduhličujú, odsírujú alebo selektívne destilujú vo vákuových indukčných peciach, aby splnili špecifikácie a zaručili vlastnosti materiálu. Kvôli vysokému tlaku pár väčšiny nežiaducich stopových prvkov je možné ich znížiť na veľmi nízku úroveň destiláciou počas vákuového indukčného tavenia, najmä pri zliatinách s extrémne vysokou pevnosťou pri vyšších prevádzkových teplotách. Pre rôzne zliatiny, ktoré musia spĺňať najvyššie kvalitatívne požiadavky, je vákuová indukčná pec najvhodnejším systémom tavenia.

Nasledujúce metódy možno ľahko kombinovať so systémom VIM na výrobu čistých tavenín:
Kontrola atmosféry s nízkou mierou úniku a desorpcie
Výber stabilnejšieho žiaruvzdorného materiálu na vymurovanie téglikov
Miešanie a homogenizácia elektromagnetickým miešaním alebo preplachovacím plynom
Presná kontrola teploty, aby sa minimalizovali reakcie téglika s taveninou
Vhodné techniky odstraňovania trosky a filtrovania počas procesu odlievania
Aplikácia vhodnej techniky prania a medzipanvy na lepšie odstránenie oxidu.