Vijesti

Vakuumsko indukcijsko topljenje
Vakuumsko livenje (vakuumsko indukciono topljenje – VIM) razvijeno je za preradu specijalizovanih i egzotičnih legura, a samim tim postaje sve uobičajenije kako se ovi napredni materijali sve više koriste. VIM je razvijen za topljenje i livenje superlegura i čelika visoke čvrstoće, od kojih mnogi zahtevaju obradu u vakuumu jer sadrže vatrostalne i reaktivne elemente kao što su Ti, Nb i Al. Može se koristiti i za nehrđajuće čelike i druge metale kada se želi visokokvalitetno početno taljenje.

Kao što ime govori, proces uključuje topljenje metala u vakuumskim uslovima. Kao izvor energije za topljenje metala koristi se elektromagnetna indukcija. Indukcijsko topljenje djeluje indukcijom električnih vrtložnih struja u metalu. Izvor je indukcijska zavojnica koja nosi naizmjeničnu struju. Vrtložne struje se zagrijavaju i na kraju otapaju naboj.

Peć se sastoji od hermetičkog, vodom hlađenog čeličnog omotača koji može izdržati potreban vakuum za obradu. Metal se topi u lončiću smještenom u indukcijskom kalemu hlađenom 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 ovim plinovima. Stoga se postupak općenito koristi za obradu materijala visoke čistoće ili materijala s uskim tolerancijama na hemijski sastav.

P: Zašto se koristi vakuumsko indukcijsko topljenje?

O: Vakuumsko indukcijsko topljenje je prvobitno razvijeno za preradu specijaliziranih i egzotičnih legura i shodno tome postaje sve uobičajenije jer se ovi napredni materijali sve više koriste. Iako je razvijen za materijale kao što su superlegure, može se koristiti i za nehrđajuće čelike i druge metale.
Kako avakuum indukciona pećraditi?
Materijal se puni u indukcijsku peć pod vakuumom i koristi se snaga da se rastopi punjenje. Dodatna punjenja se vrše kako bi se volumen tekućeg metala doveo do željenog kapaciteta taline. Otopljeni metal se rafinira pod vakuumom, a kemija se podešava dok se ne postigne precizna kemija taljenja.
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 za sprječavanje spajanja. U vakuumu svemira nema vazduha pa metali ne bi formirali zaštitni sloj.

Prednosti VIM topljenja
U zavisnosti od proizvoda i metalurškog procesa, nivoi vakuuma tokom faze rafiniranja su 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 gasa
Uklanjanje neželjenih elemenata u tragovima visokim pritiscima pare
Uklanjanje rastvorenih gasova – kiseonika, vodonika, azota
Podešavanje preciznog i homogenog sastava legure i temperature taline
Topljenje u vakuumu eliminira potrebu za zaštitnim poklopcem od šljake i smanjuje mogućnost slučajne kontaminacije šljakom ili inkluzija u ingotu
Iz tog razloga, metalurške operacije kao što su defosforizacija i odsumporavanje su ograničene. VIM metalurgija prvenstveno je usmjerena na reakcije zavisne od pritiska, kao što su reakcije ugljika, kisika, dušika i vodika. Uklanjanje štetnih, isparljivih elemenata u tragovima, kao što su antimon, telur, selen i bizmut, u vakuumskim indukcijskim pećima je od velike praktične važnosti.

Precizno praćenje reakcije viška ugljenika zavisne od pritiska da bi se završila deoksidacija je samo jedan primer svestranosti procesa korišćenjem VIM procesa za proizvodnju superlegura. Materijali koji nisu superlegura su razugljičeni, desulfurizirani ili selektivno destilirani u vakuumskim indukcijskim pećima kako bi se ispunile specifikacije i zajamčila svojstva materijala. Zbog visokog pritiska pare većine nepoželjnih elemenata u tragovima, oni se mogu svesti na vrlo niske nivoe destilacijom tokom vakuumskog indukcionog topljenja, posebno za legure izuzetno velike čvrstoće na višim radnim temperaturama. Za različite legure koje moraju zadovoljiti najviše zahtjeve kvaliteta, vakuumska indukciona peć je najpogodniji sistem za topljenje.

Sljedeće metode se lako mogu kombinirati sa VIM sistemom za proizvodnju čistih talina:
Kontrola atmosfere uz niske stope curenja i desorpcije
Izbor stabilnijeg vatrostalnog materijala za oblaganje lončića
Mešanje i homogenizacija elektromagnetnim mešanjem ili gasom za pročišćavanje
Točna kontrola temperature kako bi se minimizirale reakcije u lončiću s talinom
Odgovarajuće tehnike uklanjanja šljaka i filtriranja tokom procesa livenja
Primjena odgovarajuće tehnike pranja i lonca za bolje uklanjanje oksida.