Nyheter

Vakuuminduktionssmältning
Vakuumgjutning (vakuuminduktionssmältning – VIM) utvecklades för bearbetning av specialiserade och exotiska legeringar, och blir följaktligen allt vanligare i takt med att dessa avancerade material används i allt större utsträckning. VIM utvecklades för att smälta och gjuta superlegeringar och höghållfasta stål, av vilka många kräver vakuumbearbetning eftersom de innehåller eldfasta och reaktiva element som Ti, Nb och Al. Det kan också användas för rostfria stål och andra metaller när en högkvalitativ initial smälta önskas.

Som namnet antyder innebär processen smältning av en metall under vakuumförhållanden. Elektromagnetisk induktion används som energikälla för att smälta metallen. Induktionssmältning fungerar genom att inducera elektriska virvelströmmar i metallen. Källan är induktionsspolen, som bär en växelström. Virvelströmmarna värmer upp och smälter så småningom laddningen.

Ugnen består av en lufttät, vattenkyld stålmantel som kan motstå det vakuum som krävs för bearbetning. Metallen smälts i en degel inrymd i en vattenkyld induktionsspole, och ugnen är vanligtvis fodrad med lämpliga eldfasta material.

Metaller och legeringar som har hög affinitet för gaser – särskilt kväve och syre – smälts/raffineras ofta i vakuuminduktionsugnar för att förhindra kontaminering/reaktion med dessa gaser. Processen används därför generellt för bearbetning av högrena material eller material med snäva toleranser för kemisk sammansättning.

F: Varför används vakuuminduktionssmältning?

A: Vakuuminduktionssmältning utvecklades ursprungligen för bearbetning av specialiserade och exotiska legeringar och blir följaktligen allt vanligare i takt med att dessa avancerade material används i allt större utsträckning. Även om det utvecklades för material som superlegeringar, kan det också användas för rostfritt stål och andra metaller.
Hur fungerar envakuuminduktionsugnarbete?
Material laddas i induktionsugnen under vakuum och kraft appliceras för att smälta laddningen. Ytterligare laddningar görs för att bringa den flytande metallvolymen till önskad smältkapacitet. Den smälta metallen raffineras under vakuum och kemin justeras tills den exakta smältkemin uppnås.
Vad händer med metall i vakuum?
De flesta metaller bildar i synnerhet ett oxidlager på alla ytor som utsätts för luft. Detta fungerar som en sköld för att förhindra bindning. I rymdens vakuum finns det ingen luft, så metaller skulle inte bilda det skyddande lagret.

Fördelar med VIM-smältning
Beroende på produkt och metallurgisk process ligger vakuumnivåerna under raffineringsfasen i intervallet 10⁻¹ till 10⁻¹ mbar. Några av de metallurgiska fördelarna med vakuumbearbetning är:
Smältning under syrefri atmosfär begränsar bildandet av icke-metalliska oxidinneslutningar och förhindrar oxidation av reaktiva element
Uppnående av mycket snäva kompositionstoleranser och gasinnehåll
Avlägsnande av oönskade spårämnen med höga ångtryck
Avlägsnande av lösta gaser – syre, väte, kväve
Justering av exakt och homogen legeringssammansättning och smälttemperatur
Smältning i vakuum eliminerar behovet av ett skyddande slaggöverdrag och minskar risken för oavsiktlig slaggkontaminering eller inneslutningar i götet.
Av denna anledning är metallurgiska operationer som avfosforisering och avsvavling begränsade. VIM-metallurgi är främst inriktad på tryckberoende reaktioner, såsom reaktioner mellan kol, syre, kväve och väte. Avlägsnandet av skadliga, flyktiga spårämnen, såsom antimon, tellur, selen och vismut, i vakuuminduktionsugnar är av stor praktisk betydelse.

Exakt övervakning av den tryckberoende reaktionen av överskottskol för att fullborda deoxidationen är bara ett exempel på processmångsidighet med VIM-processen för produktion av superlegeringar. Andra material än superlegeringar avkolnas, avsvavlas eller destilleras selektivt i vakuuminduktionsugnar för att uppfylla specifikationerna och garantera materialegenskaper. På grund av det höga ångtrycket för de flesta oönskade spårämnen kan de reduceras till mycket låga nivåer genom destillation under vakuuminduktionssmältning, särskilt för legeringar med extremt hög hållfasthet vid högre driftstemperaturer. För olika legeringar som måste uppfylla de högsta kvalitetskraven är vakuuminduktionsugnen det mest lämpliga smältsystemet.

Följande metoder kan enkelt kombineras med VIM-systemet för att producera rena smältor:
Atmosfärkontroll med låga läckage- och desorptionshastigheter
Val av ett mer stabilt eldfast material för degelfodring
Omrörning och homogenisering genom elektromagnetisk omrörning eller spolgas
Exakt temperaturkontroll för att minimera degelreaktioner med smältan
Lämpliga slaggborttagnings- och filtreringstekniker under gjutningsprocessen
Tillämpning av en lämplig tvätt- och tapplösningsteknik för bättre oxidborttagning.