Nyheter

Vakuuminduksjonssmelting
Vakuumstøping (vakuuminduksjonssmelting – VIM) ble utviklet for bearbeiding av spesialiserte og eksotiske legeringer, og det blir følgelig mer vanlig ettersom disse avanserte materialene blir stadig mer brukt. VIM ble utviklet for å smelte og støpe superlegeringer og høyfast stål, hvorav mange krever vakuumprosessering fordi de inneholder ildfaste og reaktive elementer som Ti, Nb og Al. Det kan også brukes til rustfritt stål og andre metaller når en høykvalitets initialsmelting er ønsket.

Som navnet antyder, innebærer prosessen smelting av et metall under vakuumforhold. Elektromagnetisk induksjon brukes som energikilde for å smelte metallet. Induksjonssmelting fungerer ved å indusere elektriske virvelstrømmer i metallet. Kilden er induksjonsspolen, som fører en vekselstrøm. Virvelstrømmene varmer opp og smelter til slutt ladningen.

Ovnen består av en lufttett, vannkjølt stålkappe som tåler det nødvendige vakuumet for bearbeiding. Metallet smeltes i en digel plassert i en vannkjølt induksjonsspole, og ovnen er vanligvis foret med passende ildfaste materialer.

Metaller og legeringer som har høy affinitet for gasser – spesielt nitrogen og oksygen – smeltes/raffineres ofte i vakuuminduksjonsovner for å forhindre forurensning/reaksjon med disse gassene. Prosessen brukes derfor vanligvis til behandling av materialer med høy renhet eller materialer med snevre toleranser for kjemisk sammensetning.

Spørsmål: Hvorfor brukes vakuuminduksjonssmelting?

A: Vakuuminduksjonssmelting ble opprinnelig utviklet for bearbeiding av spesialiserte og eksotiske legeringer, og blir følgelig mer vanlig etter hvert som disse avanserte materialene blir stadig mer brukt. Selv om den ble utviklet for materialer som superlegeringer, kan den også brukes til rustfritt stål og andre metaller.
Hvordan fungerer envakuuminduksjonsovnarbeid?
Materiale fylles i induksjonsovnen under vakuum, og det tilføres kraft for å smelte fyllingen. Ytterligere fyllinger gjøres for å bringe det flytende metallvolumet til ønsket smeltekapasitet. Det smeltede metallet raffineres under vakuum, og kjemien justeres til den nøyaktige smeltekjemien er oppnådd.
Hva skjer med metall i vakuum?
Spesielt danner de fleste metaller et oksidlag på enhver overflate som er utsatt for luft. Dette fungerer som et skjold for å forhindre binding. I vakuumet i rommet er det ingen luft, så metaller ville ikke danne det beskyttende laget.

Fordeler med VIM-smelting
Avhengig av produktet og den metallurgiske prosessen, ligger vakuumnivåene under raffineringsfasen i området 10⁻¹ til 10⁻¹ mbar. Noen av de metallurgiske fordelene med vakuumprosessering er:
Smelting under oksygenfri atmosfære begrenser dannelsen av ikke-metalliske oksidinneslutninger og forhindrer oksidasjon av reaktive elementer
Oppnåelse av svært små sammensetningstoleranser og gassinnhold
Fjerning av uønskede sporstoffer med høyt damptrykk
Fjerning av oppløste gasser – oksygen, hydrogen, nitrogen
Justering av presis og homogen legeringssammensetning og smeltetemperatur
Smelting i vakuum eliminerer behovet for et beskyttende slaggdekke og reduserer potensialet for utilsiktet slaggforurensning eller inneslutninger i barren.
Av denne grunn er metallurgiske operasjoner som avfosforisering og avsvovling begrenset. VIM-metallurgi er primært rettet mot trykkavhengige reaksjoner, som reaksjoner mellom karbon, oksygen, nitrogen og hydrogen. Fjerning av skadelige, flyktige sporstoffer, som antimon, tellur, selen og vismut, i vakuuminduksjonsovner er av betydelig praktisk betydning.

Nøyaktig overvåking av den trykkavhengige reaksjonen av overflødig karbon for å fullføre deoksidasjonen er bare ett eksempel på prosessallsidighet ved bruk av VIM-prosessen for produksjon av superlegeringer. Andre materialer enn superlegeringer avkulles, avsvovles eller selektivt destilleres i vakuuminduksjonsovner for å oppfylle spesifikasjoner og garantere materialegenskaper. På grunn av det høye damptrykket til de fleste uønskede sporstoffer, kan de reduseres til svært lave nivåer ved destillasjon under vakuuminduksjonssmelting, spesielt for legeringer med ekstremt høye styrker ved høyere driftstemperaturer. For ulike legeringer som må oppfylle de høyeste kvalitetskravene, er vakuuminduksjonsovnen det mest passende smeltesystemet.

Følgende metoder kan enkelt kombineres med VIM-systemet for å produsere rene smelter:
Atmosfærekontroll med lave lekkasje- og desorpsjonsrater
Valg av et mer stabilt ildfast materiale for digelforing
Omrøring og homogenisering ved elektromagnetisk omrøring eller spylegass
Nøyaktig temperaturkontroll for å minimere reaksjoner mellom digelen og smelten
Egnede slaggfjernings- og filtreringsteknikker under støpeprosessen
Anvendelse av en passende vaske- og traktteknikk for bedre fjerning av oksid.