Novice

Vakuumsko indukcijsko taljenje
Vakuumsko litje (vakuumsko indukcijsko taljenje – VIM) je bilo razvito za obdelavo specializiranih in eksotičnih zlitin in posledično postaja vse bolj pogosto, saj se ti napredni materiali vse pogosteje uporabljajo. VIM je bil razvit za taljenje in litje superzlitin in visokotrdnostnih jekel, od katerih jih veliko zahteva vakuumsko obdelavo, ker vsebujejo ognjevzdržne in reaktivne elemente, kot so Ti, Nb in Al. Uporablja se lahko tudi za nerjavna jekla in druge kovine, kadar je zaželena visokokakovostna začetna talina.

Kot že ime pove, postopek vključuje taljenje kovine v vakuumu. Kot vir energije za taljenje kovine se uporablja elektromagnetna indukcija. Indukcijsko taljenje deluje tako, da v kovini inducira električne vrtinčne tokove. Vir je indukcijska tuljava, ki prenaša izmenični tok. Vrtinčni tokovi segrevajo in sčasoma stalijo naboj.

Peč je sestavljena iz nepredušno zaprtega, vodno hlajenega jeklenega plašča, ki lahko prenese potreben vakuum za obdelavo. Kovina se tali v lončku, nameščenem v vodno hlajeni indukcijski tuljavi, peč pa je običajno obložena z ustreznimi ognjevzdržnimi materiali.

Kovine in zlitine, ki imajo visoko afiniteto do plinov – zlasti dušika in kisika – se pogosto talijo/rafinirajo v vakuumskih indukcijskih pečeh, da se prepreči kontaminacija/reakcija s temi plini. Postopek se zato običajno uporablja za obdelavo visoko čistih materialov ali materialov z majhnimi tolerancami glede kemične sestave.

V: Zakaj se uporablja vakuumsko indukcijsko taljenje?

A: Vakuumsko indukcijsko taljenje je bilo prvotno razvito za obdelavo specializiranih in eksotičnih zlitin in posledično postaja vse bolj pogosto, saj se ti napredni materiali vse pogosteje uporabljajo. Čeprav je bilo razvito za materiale, kot so superzlitine, se lahko uporablja tudi za nerjavna jekla in druge kovine.
Kako avakuumska indukcijska pečdelo?
Material se v vakuumu vstavi v indukcijsko peč in se nato dovede elektrika za taljenje vnosa. Dodatna polnjenja se izvedejo, da se volumen tekoče kovine poveča na želeno talino. Staljena kovina se rafinira v vakuumu in kemijska sestava se prilagaja, dokler se ne doseže natančna kemijska sestava taline.
Kaj se zgodi s kovino v vakuumu?
Predvsem večina kovin tvori oksidno plast na kateri koli površini, ki je izpostavljena zraku. Ta deluje kot ščit, ki preprečuje vezavo. V vesoljskem vakuumu ni zraka, zato kovine ne bi tvorile zaščitne plasti.

Prednosti taljenja VIM
Glede na izdelek in metalurški postopek so ravni vakuuma med fazo rafiniranja v območju od 10⁻¹ do 10⁻⁴ mbar. Nekatere metalurške prednosti vakuumske obdelave so:
Taljenje v atmosferi brez kisika omejuje nastanek nekovinskih oksidnih vključkov in preprečuje oksidacijo reaktivnih elementov.
Doseganje zelo tesnih toleranc sestave in vsebnosti plina
Odstranjevanje neželenih elementov v sledovih z visokim parnim tlakom
Odstranjevanje raztopljenih plinov – kisika, vodika, dušika
Prilagoditev natančne in homogene sestave zlitine ter temperature taline
Taljenje v vakuumu odpravlja potrebo po zaščitni prevleki iz žlindre in zmanjšuje možnost nenamerne kontaminacije žlindre ali vključkov v ingotu.
Zaradi tega so metalurške operacije, kot sta defosforizacija in razžvepljevanje, omejene. Metalurgija VIM je namenjena predvsem reakcijam, odvisnim od tlaka, kot so reakcije ogljika, kisika, dušika in vodika. Odstranjevanje škodljivih, hlapnih elementov v sledovih, kot so antimon, telur, selen in bizmut, v vakuumskih indukcijskih pečeh je precejšnjega praktičnega pomena.

Natančno spremljanje tlačno odvisne reakcije presežnega ogljika za dokončanje deoksidacije je le en primer vsestranskosti postopka z uporabo VIM postopka za proizvodnjo superzlitin. Materiali, ki niso superzlitine, se razogljičijo, razžvepljajo ali selektivno destilirajo v vakuumskih indukcijskih pečeh, da se izpolnijo specifikacije in zagotovijo lastnosti materiala. Zaradi visokega parnega tlaka večine neželenih elementov v sledovih jih je mogoče z destilacijo med vakuumskim indukcijskim taljenjem reducirati na zelo nizke ravni, zlasti pri zlitinah z izjemno visokimi trdnostmi pri višjih obratovalnih temperaturah. Za različne zlitine, ki morajo izpolnjevati najvišje zahteve glede kakovosti, je vakuumska indukcijska peč najprimernejši talilni sistem.

Naslednje metode je mogoče enostavno kombinirati s sistemom VIM za proizvodnjo čistih talin:
Nadzor atmosfere z nizkimi stopnjami puščanja in desorpcije
Izbira stabilnejšega ognjevzdržnega materiala za oblogo lončka
Mešanje in homogenizacija z elektromagnetnim mešanjem ali prepihovanjem s plinom
Natančen nadzor temperature za zmanjšanje reakcij lončka s talino
Primerne tehnike odstranjevanja žlindre in filtriranja med postopkom litja
Uporaba ustrezne tehnike pranja in izlivanja v medeno za boljše odstranjevanje oksidov.