Новини

Вакуумно индукционно топене
Вакуумното леене (вакуумно индукционно топене – VIM) е разработено за обработка на специализирани и екзотични сплави и следователно става все по-разпространено, тъй като тези съвременни материали се използват все по-често. VIM е разработен за топене и леене на суперсплави и високоякостни стомани, много от които изискват вакуумна обработка, тъй като съдържат огнеупорни и реактивни елементи като Ti, Nb и Al. Може да се използва и за неръждаеми стомани и други метали, когато се желае висококачествена начална стопилка.

Както подсказва името, процесът включва топене на метал във вакуумни условия. Електромагнитната индукция се използва като източник на енергия за топене на метала. Индукционното топене работи чрез индуциране на електрически вихрови токове в метала. Източникът е индукционната бобина, която пренася променлив ток. Вихровите токове нагряват и в крайна сметка стопяват заредената материя.

Пещта се състои от херметична, водоохлаждаема стоманена обвивка, способна да издържи на необходимия вакуум за обработка. Металът се топи в тигел, поместен във водоохлаждаема индукционна бобина, а пещта обикновено е облицована с подходящи огнеупорни материали.

Метали и сплави, които имат висок афинитет към газове – по-специално азот и кислород – често се стопяват/рафинират във вакуумни индукционни пещи, за да се предотврати замърсяване/реакция с тези газове. Следователно процесът обикновено се използва за обработка на материали с висока чистота или материали с строги допустими отклонения по отношение на химичния състав.

В: Защо се използва вакуумно-индукционно топене?

A: Вакуумно-индукционното топене първоначално е разработено за обработка на специализирани и екзотични сплави и следователно става все по-разпространено, тъй като тези съвременни материали се използват все по-често. Въпреки че е разработено за материали като суперсплави, то може да се използва и за неръждаеми стомани и други метали.
Как се случвавакуумна индукционна пещработа?
Материалът се зарежда в индукционната пещ под вакуум и се подава мощност за разтопяване на шихтата. Правят се допълнителни зареждания, за да се доведе обемът на течния метал до желания капацитет на стопилка. Разтопеният метал се рафинира под вакуум и химичният състав се регулира, докато се постигне прецизната химия на стопилката.
Какво се случва с метала във вакуум?
По-специално, повечето метали образуват оксиден слой върху всяка повърхност, която е изложена на въздух. Това действа като щит, предотвратяващ свързването. Във вакуума на космоса няма въздух, така че металите не биха образували защитния слой.

Предимства на топенето VIM
В зависимост от продукта и металургичния процес, нивата на вакуум по време на фазата на рафиниране са в диапазона от 10⁻¹ до 10⁻⁴ mbar. Някои от металургичните предимства на вакуумната обработка са:
Топенето в безкислородна атмосфера ограничава образуването на неметални оксидни включвания и предотвратява окисляването на реактивни елементи.
Постигане на много близки допустими отклонения в състава и съдържанието на газ
Отстраняване на нежелани микроелементи с високо налягане на парите
Отстраняване на разтворени газове – кислород, водород, азот
Регулиране на прецизен и хомогенен състав на сплавта и температурата на стопилката
Топенето във вакуум елиминира необходимостта от защитно покритие от шлака и намалява потенциала за случайно замърсяване със шлака или включвания в слитъка.
Поради тази причина металургичните операции като дефосфоризация и десулфуризация са ограничени. VIM металургията е насочена предимно към реакциите, зависими от налягането, като реакции на въглерод, кислород, азот и водород. Отстраняването на вредни, летливи микроелементи, като антимон, телур, селен и бисмут, във вакуумно-индукционни пещи е от значително практическо значение.

Прецизното наблюдение на зависимата от налягането реакция на излишния въглерод за завършване на дезоксидацията е само един пример за гъвкавост на процеса, използващ VIM процеса за производство на суперсплави. Материали, различни от суперсплави, се обезвъглеродяват, десулфурират или селективно дестилират във вакуумни индукционни пещи, за да отговарят на спецификациите и да се гарантират свойствата на материала. Поради високото налягане на парите на повечето нежелани микроелементи, те могат да бъдат редуцирани до много ниски нива чрез дестилация по време на вакуумно индукционно топене, особено за сплави с изключително висока якост при по-високи работни температури. За различни сплави, които трябва да отговарят на най-високите изисквания за качество, вакуумно-индукционната пещ е най-подходящата система за топене.

Следните методи могат лесно да се комбинират със системата VIM за получаване на чисти стопилки:
Контрол на атмосферата с ниски нива на течове и десорбция
Избор на по-стабилен огнеупорен материал за облицовка на тигел
Разбъркване и хомогенизиране чрез електромагнитно разбъркване или продухване с газ
Прецизен контрол на температурата за минимизиране на реакциите на тигела със стопилката
Подходящи техники за отстраняване на шлака и филтриране по време на процеса на леене
Прилагане на подходяща техника за изхвърляне и отливане в корито за по-добро отстраняване на оксиди.