Zprávy

Vakuové indukční tavení
Vakuové lití (vakuové indukční tavení – VIM) bylo vyvinuto pro zpracování specializovaných a exotických slitin a v důsledku toho se stává běžnějším, protože se tyto pokročilé materiály stále více používají. VIM byl vyvinut k tavení a odlévání superslitin a vysokopevnostních ocelí, z nichž mnohé vyžadují vakuové zpracování, protože obsahují žáruvzdorné a reaktivní prvky, jako jsou Ti, Nb a Al. Lze jej také použít pro nerezové oceli a další kovy, pokud je požadována vysoce kvalitní počáteční tavenina.

Jak název napovídá, proces zahrnuje tavení kovu ve vakuu. Jako zdroj energie pro tavení kovu se používá elektromagnetická indukce. Indukční tavení funguje na principu indukce elektrických vířivých proudů v kovu. Zdrojem je indukční cívka, kterou protéká střídavý proud. Vířivé proudy zahřívají a nakonec taví vsázku.

Pec se skládá z vzduchotěsného, ​​vodou chlazeného ocelového pláště, který je schopen odolat požadovanému podtlaku pro zpracování. Kov se taví v kelímku umístěném ve vodou chlazené indukční cívce a pec je obvykle vyložena vhodnými žáruvzdornými materiály.

Kovy a slitiny s vysokou afinitou k plynům – zejména k dusíku a kyslíku – se často taví/rafinují ve vakuových indukčních pecích, aby se zabránilo kontaminaci/reakci s těmito plyny. Tento proces se proto obecně používá pro zpracování vysoce čistých materiálů nebo materiálů s přísnými tolerancemi chemického složení.

Otázka: Proč se používá vakuové indukční tavení?

A: Vakuové indukční tavení bylo původně vyvinuto pro zpracování specializovaných a exotických slitin a v důsledku toho se stává běžnějším, protože se tyto pokročilé materiály stále více používají. I když bylo vyvinuto pro materiály, jako jsou superslitiny, lze jej použít i pro nerezové oceli a další kovy.
Jak sevakuová indukční pecpráce?
Materiál se vsází do indukční pece ve vakuu a pro roztavení vsázky se přivádí energie. Pro dosažení požadovaného objemu tekutého kovu se provádějí další vsázky. Roztavený kov se rafinuje ve vakuu a chemické složení se upravuje, dokud se nedosáhne přesného chemického složení taveniny.
Co se děje s kovem ve vakuu?
Zejména většina kovů vytváří na jakémkoli povrchu, který je vystaven vzduchu, vrstvu oxidu. Ta funguje jako štít, který zabraňuje vzniku spojů. Ve vesmírném vakuu není vzduch, takže kovy by ochrannou vrstvu netvořily.

Výhody tavení VIM
V závislosti na produktu a metalurgickém procesu se úrovně vakua během rafinační fáze pohybují v rozmezí 10⁻¹ až 10⁻⁴ mbar. Mezi metalurgické výhody vakuového zpracování patří:
Tavení v bezkyslíkaté atmosféře omezuje tvorbu nekovových oxidových inkluzí a zabraňuje oxidaci reaktivních prvků
Dosažení velmi těsných tolerancí složení a obsahu plynu
Odstranění nežádoucích stopových prvků s vysokým tlakem par
Odstranění rozpuštěných plynů – kyslíku, vodíku, dusíku
Nastavení přesného a homogenního složení slitiny a teploty taveniny
Tavení ve vakuu eliminuje potřebu ochranného krytu strusky a snižuje riziko náhodné kontaminace strusky nebo vměstků v ingotu.
Z tohoto důvodu jsou metalurgické operace, jako je odfosforování a odsiřování, omezené. VIM metalurgie se primárně zaměřuje na reakce závislé na tlaku, jako jsou reakce uhlíku, kyslíku, dusíku a vodíku. Odstraňování škodlivých, těkavých stopových prvků, jako je antimon, telur, selen a vizmut, ve vakuových indukčních pecích má značný praktický význam.

Přesné sledování tlakově závislé reakce přebytečného uhlíku pro dokončení deoxidace je jen jedním z příkladů všestrannosti procesu využívajícího VIM pro výrobu superslitin. Materiály jiné než superslitiny se oduhličují, odsiřují nebo selektivně destilují ve vakuových indukčních pecích, aby splňovaly specifikace a zaručovaly materiálové vlastnosti. Vzhledem k vysokému tlaku par většiny nežádoucích stopových prvků lze tyto redukovat na velmi nízké úrovně destilací během vakuového indukčního tavení, zejména u slitin s extrémně vysokými pevnostmi při vyšších provozních teplotách. Pro různé slitiny, které musí splňovat nejvyšší požadavky na kvalitu, je vakuová indukční pec nejvhodnějším tavicím systémem.

Následující metody lze snadno kombinovat se systémem VIM pro výrobu čistých tavenin:
Řízení atmosféry s nízkými úniky a desorpcí
Výběr stabilnějšího žáruvzdorného materiálu pro vyzdívku kelímku
Míchání a homogenizace elektromagnetickým míchadlem nebo proplachováním plynem
Přesná regulace teploty pro minimalizaci reakcí kelímku s taveninou
Vhodné techniky odstruskování a filtrování během procesu odlévání
Použití vhodné techniky žhavení a přepouštění odpadních vod pro lepší odstranění oxidů.