Nyheder

Vakuuminduktionssmeltning
Vakuumstøbning (vakuuminduktionssmeltning – VIM) blev udviklet til forarbejdning af specialiserede og eksotiske legeringer, og det bliver derfor mere almindeligt, efterhånden som disse avancerede materialer anvendes i stigende grad. VIM blev udviklet til at smelte og støbe superlegeringer og højstyrkestål, hvoraf mange kræver vakuumforarbejdning, fordi de indeholder ildfaste og reaktive elementer såsom Ti, Nb og Al. Det kan også bruges til rustfrit stål og andre metaller, når der ønskes en initial smeltning af høj kvalitet.

Som navnet antyder, involverer processen smeltning af et metal under vakuumforhold. Elektromagnetisk induktion bruges som energikilde til smeltning af metallet. Induktionssmeltning fungerer ved at inducere elektriske hvirvelstrømme i metallet. Kilden er induktionsspolen, som bærer en vekselstrøm. Hvirvelstrømmene opvarmer og smelter til sidst ladningen.

Ovnen består af en lufttæt, vandkølet stålkappe, der kan modstå det nødvendige vakuum til forarbejdning. Metallet smeltes i en digel, der er anbragt i en vandkølet induktionsspole, og ovnen er typisk foret med passende ildfaste materialer.

Metaller og legeringer, der har en høj affinitet for gasser – især nitrogen og ilt – smeltes/raffineres ofte i vakuuminduktionsovne for at forhindre kontaminering/reaktion med disse gasser. Processen anvendes derfor generelt til forarbejdning af materialer med høj renhed eller materialer med snævre tolerancer for den kemiske sammensætning.

Q: Hvorfor anvendes vakuuminduktionssmeltning?

A: Vakuuminduktionssmeltning blev oprindeligt udviklet til forarbejdning af specialiserede og eksotiske legeringer og bliver derfor mere almindelig, efterhånden som disse avancerede materialer anvendes i stigende grad. Selvom det blev udviklet til materialer som superlegeringer, kan det også bruges til rustfrit stål og andre metaller.
Hvordan gør envakuuminduktionsovnarbejde?
Materiale fyldes i induktionsovnen under vakuum, og der tilføres strøm for at smelte fyldningen. Yderligere fyldninger foretages for at bringe det flydende metalvolumen til den ønskede smeltekapacitet. Det smeltede metal raffineres under vakuum, og kemien justeres, indtil den præcise smeltekemi er opnået.
Hvad sker der med metal i et vakuum?
Især danner de fleste metaller et oxidlag på enhver overflade, der udsættes for luft. Dette fungerer som et skjold, der forhindrer binding. I rummets vakuum er der ingen luft, så metaller ville ikke danne det beskyttende lag.

Fordele ved VIM-smeltning
Afhængigt af produktet og den metallurgiske proces ligger vakuumniveauerne under raffineringsfasen i området 10⁻⁹ til 10⁻⁴ mbar. Nogle af de metallurgiske fordele ved vakuumbehandling er:
Smeltning under iltfri atmosfære begrænser dannelsen af ​​ikke-metalliske oxidindeslutninger og forhindrer oxidation af reaktive elementer
Opnåelse af meget snævre sammensætningstolerancer og gasindhold
Fjernelse af uønskede sporstoffer med høje damptryk
Fjernelse af opløste gasser – ilt, brint, nitrogen
Justering af præcis og homogen legeringssammensætning og smeltetemperatur
Smeltning i vakuum eliminerer behovet for et beskyttende slaggedæksel og mindsker risikoen for utilsigtet slaggeforurening eller indeslutninger i barren.
Af denne grund er metallurgiske operationer såsom affosforisering og afsvovling begrænsede. VIM-metallurgi er primært rettet mod de trykafhængige reaktioner, såsom reaktioner mellem kulstof, ilt, nitrogen og hydrogen. Fjernelse af skadelige, flygtige sporstoffer, såsom antimon, tellur, selen og vismut, i vakuuminduktionsovne er af betydelig praktisk betydning.

Præcis overvågning af den trykafhængige reaktion af overskydende kulstof for at fuldføre deoxidationen er blot ét eksempel på procesalsidighed ved brug af VIM-processen til produktion af superlegeringer. Andre materialer end superlegeringer afkulles, afsvovles eller selektivt destilleres i vakuuminduktionsovne for at opfylde specifikationer og garantere materialeegenskaber. På grund af det høje damptryk for de fleste uønskede sporstoffer kan de reduceres til meget lave niveauer ved destillation under vakuuminduktionssmeltning, især for legeringer med ekstremt høje styrker ved højere driftstemperaturer. For forskellige legeringer, der skal opfylde de højeste kvalitetskrav, er vakuuminduktionsovnen det mest egnede smeltesystem.

Følgende metoder kan nemt kombineres med VIM-systemet for at producere rene smelter:
Atmosfærekontrol med lave lækage- og desorptionshastigheder
Valg af et mere stabilt ildfast materiale til digelforing
Omrøring og homogenisering ved elektromagnetisk omrøring eller udrensningsgas
Præcis temperaturkontrol for at minimere digelreaktioner med smelten
Egnede slaggefjernings- og filtreringsteknikker under støbeprocessen
Anvendelse af en passende vaske- og tragtteknik til bedre fjernelse af oxid.