Vijesti

Vakuumsko indukcijsko topljenje
Vakuumsko livenje (vakuumsko indukcijsko topljenje – VIM) razvijeno je za obradu specijaliziranih i egzotičnih legura, te stoga postaje sve uobičajenije kako se ovi napredni materijali sve više koriste. VIM je razvijen za topljenje i lijevanje superlegura i čelika visoke čvrstoće, od kojih mnoge zahtijevaju vakuumsku obradu jer sadrže vatrostalne i reaktivne elemente poput Ti, Nb i Al. Također se može koristiti za nehrđajuće čelike i druge metale kada se želi visokokvalitetna početna talina.

Kao što i samo ime govori, proces uključuje topljenje metala u vakuumu. Elektromagnetska indukcija se koristi kao izvor energije za topljenje metala. Indukcijsko topljenje funkcioniše indukovanjem električnih vrtložnih struja u metalu. Izvor je indukcijska zavojnica, koja provodi naizmjeničnu struju. Vrtložne struje zagrijavaju i na kraju tope materijal.

Peć se sastoji od hermetički zatvorenog, vodom hlađenog čeličnog omotača koji može izdržati potreban vakuum za obradu. Metal se topi u lončiću smještenom u indukcijskoj zavojnici hlađenoj vodom, a peć je obično obložena odgovarajućim vatrostalnim materijalima.

Metali i legure koje imaju visok afinitet prema plinovima – posebno dušiku i kisiku – često se tope/rafiniraju u vakuumskim indukcijskim pećima kako bi se spriječila kontaminacija/reakcija s tim plinovima. Stoga se proces općenito koristi za obradu materijala visoke čistoće ili materijala s uskim tolerancijama kemijskog sastava.

P: Zašto se koristi vakuumsko indukcijsko topljenje?

A: Vakuumsko indukcijsko topljenje prvobitno je razvijeno za obradu specijaliziranih i egzotičnih legura i posljedično postaje sve uobičajenije kako se ovi napredni materijali sve više koriste. Iako je razvijeno za materijale poput superlegura, može se koristiti i za nehrđajuće čelike i druge metale.
Kako avakuumska indukcijska pećposao?
Materijal se puni u indukcijsku peć pod vakuumom i primjenjuje se struja za topljenje uloška. Dodatna punjenja se vrše kako bi se volumen tekućeg metala doveo do željenog kapaciteta topljenja. Rastopljeni metal se rafinira pod vakuumom, a hemijski sastav se podešava dok se ne postigne precizan hemijski sastav topljenja.
Šta se dešava sa metalom u vakuumu?
Konkretno, većina metala formira oksidni sloj na bilo kojoj površini koja je izložena zraku. Ovo djeluje kao štit koji sprječava vezivanje. U vakuumu svemira nema zraka, tako da metali ne bi formirali zaštitni sloj.

Prednosti VIM topljenja
U zavisnosti od proizvoda i metalurškog procesa, nivoi vakuuma tokom faze rafiniranja kreću se u rasponu od 10⁻¹ do 10⁻⁴ mbar. Neke od metalurških prednosti vakuumske obrade su:
Topljenje 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 visokim pritiskom pare
Uklanjanje rastvorenih gasova – kiseonika, vodonika, azota
Podešavanje preciznog i homogenog sastava legure i temperature taline
Topljenje u vakuumu eliminira potrebu za zaštitnim pokrovom od troske i smanjuje mogućnost slučajne kontaminacije troskom ili uključaka u ingotu.
Iz tog razloga, metalurške operacije poput defosforizacije i desumporizacije su ograničene. VIM metalurgija je prvenstveno usmjerena na reakcije zavisne od pritiska, kao što su reakcije ugljika, kisika, dušika i vodika. Uklanjanje štetnih, isparljivih elemenata u tragovima, poput antimona, telura, selena i bizmuta, u vakuumskim indukcijskim pećima od značajnog je praktičnog značaja.

Precizno praćenje reakcije viška ugljika, zavisne od pritiska, radi završetka deoksidacije, samo je jedan primjer svestranosti procesa korištenjem VIM procesa za proizvodnju superlegura. Materijali koji nisu superlegure se dekarburiziraju, desumporiziraju ili selektivno destiliraju u vakuumskim indukcijskim pećima kako bi se ispunile specifikacije i garantirala svojstva materijala. Zbog visokog pritiska pare većine neželjenih elemenata u tragovima, oni se mogu smanjiti na vrlo niske nivoe destilacijom tokom vakuumskog indukcijskog topljenja, posebno za legure s izuzetno visokim čvrstoćama na višim radnim temperaturama. Za različite legure koje moraju ispuniti najviše zahtjeve kvalitete, vakuumska indukcijska peć je najprikladniji sistem za topljenje.

Sljedeće metode se mogu lako kombinovati sa VIM sistemom za proizvodnju čistih rastopa:
Kontrola atmosfere sa niskim stopama curenja i desorpcije
Izbor stabilnijeg vatrostalnog materijala za oblaganje lončića
Miješanje i homogenizacija elektromagnetnim miješanjem ili pročišćavanjem plinom
Precizna kontrola temperature za minimiziranje reakcija lončića s talinom
Odgovarajuće tehnike uklanjanja troske i filtriranja tokom procesa livenja
Primjena odgovarajuće tehnike pranja i ulijevanja za bolje uklanjanje oksida.