Nyheter

Vakuuminduktionssmältning
Vakuumgjutning (vakuuminduktionssmältning – VIM) utvecklades för bearbetning av specialiserade och exotiska legeringar, och det 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. Den kan också användas för rostfria stål och andra metaller när en första smältning av hög kvalitet 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 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 – i synnerhet kväve och syre – smälts/raffineras ofta i vakuuminduktionsugnar för att förhindra kontaminering/reaktion med dessa gaser. Processen används därför generellt för bearbetning av material med hög renhet eller material med snäva toleranser för kemisk sammansättning.

F: Varför används vakuuminduktionssmältning?

S: Vakuuminduktionssmältning utvecklades ursprungligen för bearbetning av specialiserade och exotiska legeringar och blir följaktligen allt vanligare eftersom dessa avancerade material används i allt större utsträckning. Även om den utvecklades för material som superlegeringar, kan den också användas för rostfria stål och andra metaller.
Hur fungerar avakuuminduktionsugnarbete?
Material laddas in i induktionsugnen under vakuum och kraft appliceras för att smälta laddningen. Ytterligare avgifter 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 ett vakuum?
I synnerhet bildar de flesta metaller ett oxidskikt på alla ytor som utsätts för luft. Detta fungerar som en sköld för att förhindra bindning. I rymdens vakuum finns det ingen luft så att metaller inte skulle bilda det skyddande lagret.

Fördelar med VIM Smältning
Beroende på produkt och metallurgisk process ligger vakuumnivåerna under raffineringsfasen inom intervallet 10-1 till 10-4 mbar. Några av de metallurgiska fördelarna med vakuumbearbetning är:
Smältning under syrefri atmosfär begränsar bildningen av icke-metalliska oxidinneslutningar och förhindrar oxidation av reaktiva element
Uppnående av mycket nära sammansättningstoleranser 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 slaggskydd och minskar risken för oavsiktlig slaggkontamination eller inneslutningar i götet
Av denna anledning är metallurgiska operationer såsom avfosforisering och avsvavling begränsade. VIM-metallurgi är främst inriktad på de tryckberoende reaktionerna, såsom reaktioner av 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 överskott av kol för att slutföra deoxidationen är bara ett exempel på process mångsidighet med användning av VIM-processen för tillverkning av superlegeringar. Andra material än superlegeringar avkolas, avsvavlas eller selektivt destilleras i vakuuminduktionsugnar för att uppfylla specifikationerna och garantera materialegenskaper. På grund av det höga ångtrycket hos de flesta av de oönskade spårelementen kan de reduceras till mycket låga nivåer genom destillation under vakuuminduktionssmältning, särskilt för legeringar med extremt höga hållfastheter 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:
Atmosfärskontroll med låga läckage- och desorptionshastigheter
Val av ett mer stabilt eldfast material för degelfoder
Omrörning och homogenisering genom elektromagnetisk omrörning eller reningsgas
Exakt temperaturkontroll för att minimera degelreaktioner med smältan
Lämpliga avslaggnings- och filtreringstekniker under gjutningsprocessen
Tillämpning av en lämplig tvätt- och tappningsteknik för bättre oxidavlägsnande.