Vijesti

Vakuumsko indukcijsko taljenje
Vakuumsko lijevanje (vakuumsko indukcijsko taljenje – VIM) razvijeno je za obradu specijaliziranih i egzotičnih legura, a posljedično postaje sve uobičajenije kako se ovi napredni materijali sve više koriste. VIM je razvijen za taljenje i lijevanje superlegura i čelika visoke čvrstoće, od kojih mnogi zahtijevaju vakuumsku obradu jer sadrže vatrostalne i reaktivne elemente kao što su Ti, Nb i Al. Također se može koristiti za nehrđajuće čelike i druge metale kada se želi visokokvalitetno početno taljenje.

Kao što naziv sugerira, proces uključuje taljenje metala u uvjetima vakuuma. Kao izvor energije za taljenje metala koristi se elektromagnetska indukcija. Indukcijsko taljenje djeluje induciranjem električnih vrtložnih struja u metalu. Izvor je indukcijski svitak, koji nosi izmjeničnu struju. Vrtložne struje zagrijavaju i na kraju tope naboj.

Peć se sastoji od hermetičkog, vodom hlađenog čeličnog plašta koji može izdržati potreban vakuum za obradu. Metal se topi u lončiću smještenom u vodeno hlađenom indukcijskom svitku, a peć je obično obložena odgovarajućim vatrostalnim materijalima.

Metali i legure koji imaju veliki afinitet prema plinovima – posebno dušiku i kisiku – često se tope/rafiniraju u vakuumskim indukcijskim pećima kako bi se spriječila kontaminacija/reakcija s tim plinovima. Proces se stoga općenito koristi za obradu materijala visoke čistoće ili materijala s uskim tolerancijama na kemijski sastav.

P: Zašto se koristi vakuumsko indukcijsko taljenje?

O: Vakuumsko indukcijsko taljenje izvorno je razvijeno za obradu specijaliziranih i egzotičnih legura i stoga postaje sve uobičajenije kako se ti napredni materijali sve više koriste. Iako je razvijen za materijale kao što su superlegure, može se koristiti i za nehrđajuće čelike i druge metale.
Kako avakuumska indukcijska pećraditi?
Materijal se puni u indukcijsku peć pod vakuumom i primjenjuje se energija za topljenje šarže. Dodatno se puni kako bi se volumen tekućeg metala doveo do željenog kapaciteta taljenja. Rastaljeni metal se pročišćava pod vakuumom i kemijski sastav se podešava sve dok se ne postigne precizni kemijski sastav taline.
Što se događa s metalom u vakuumu?
Konkretno, većina metala stvara oksidni sloj na bilo kojoj površini koja je izložena zraku. Ovo djeluje kao štit za sprječavanje spajanja. U vakuumu svemira nema zraka pa metali ne bi činili zaštitni sloj.

Prednosti VIM taljenja
Ovisno o proizvodu i metalurškom procesu, razine vakuuma tijekom faze rafiniranja su u rasponu od 10-1 do 10-4 mbar. Neke od metalurških prednosti obrade pod vakuumom su:
Taljenje u atmosferi bez kisika ograničava stvaranje inkluzija nemetalnih oksida i sprječava oksidaciju reaktivnih elemenata
Postizanje vrlo bliskih tolerancija sastava i sadržaja plina
Uklanjanje neželjenih elemenata u tragovima s visokim tlakom pare
Uklanjanje otopljenih plinova – kisika, vodika, dušika
Podešavanje preciznog i homogenog sastava legure i temperature taline
Topljenje u vakuumu eliminira potrebu za zaštitnim pokrovom troske i smanjuje mogućnost slučajne kontaminacije troskom ili inkluzijama u ingotu
Zbog toga su metalurške operacije kao što su defosforizacija i desumporizacija ograničene. VIM metalurgija prvenstveno je usmjerena na reakcije ovisne o tlaku, kao što su reakcije ugljika, kisika, dušika i vodika. Uklanjanje štetnih, hlapljivih elemenata u tragovima, kao što su antimon, telur, selen i bizmut, u vakuumskim indukcijskim pećima od velike je praktične važnosti.

Točno praćenje reakcije viška ugljika ovisne o tlaku za dovršetak deoksidacije samo je jedan primjer svestranosti procesa koji koristi VIM proces za proizvodnju superlegura. Materijali koji nisu superlegura odugljičuju se, odsumporavaju ili selektivno destiliraju u vakuumskim indukcijskim pećima kako bi se zadovoljile specifikacije i zajamčila svojstva materijala. Zbog visokog tlaka pare većine nepoželjnih elemenata u tragovima, oni se mogu reducirati na vrlo niske razine destilacijom tijekom vakuumskog indukcijskog taljenja, posebno za legure s ekstremno visokom čvrstoćom na višim radnim temperaturama. Za različite legure koje moraju zadovoljiti najviše zahtjeve kvalitete, vakuum indukcijska peć je najprikladniji sustav taljenja.

Sljedeće metode mogu se jednostavno kombinirati sa sustavom VIM za proizvodnju čistih talina:
Kontrola atmosfere uz niske stope curenja i desorpcije
Odabir stabilnijeg vatrostalnog materijala za oblaganje lonca
Miješanje i homogenizacija elektromagnetskim miješanjem ili plinom za pročišćavanje
Točna kontrola temperature kako bi se reakcije lončića s talinom svele na minimum
Prikladne tehnike uklanjanja troske i filtriranja tijekom procesa lijevanja
Primjena odgovarajuće tehnike pranja i lijevka za bolje uklanjanje oksida.