Новости

Вакуумная индукционная плавка
Вакуумное литье (вакуумная индукционная плавка – ВИМ) было разработано для обработки специализированных и экзотических сплавов, и поэтому оно становится все более распространенным по мере все более широкого применения этих современных материалов. ВИМ было разработано для плавки и литья суперсплавов и высокопрочных сталей, многие из которых требуют вакуумной обработки, поскольку содержат тугоплавкие и реакционноспособные элементы, такие как Ti, Nb и Al. Оно также может использоваться для нержавеющих сталей и других металлов, когда требуется высококачественный исходный расплав.

Как следует из названия, этот процесс включает плавление металла в вакуумных условиях. В качестве источника энергии для плавления металла используется электромагнитная индукция. Индукционная плавка работает за счет индуцирования электрических вихревых токов в металле. Источником является индукционная катушка, по которой протекает переменный ток. Вихревые токи нагревают и в конечном итоге плавят заряженный металл.

Печь состоит из герметичной, охлаждаемой водой стальной оболочки, способной выдерживать необходимый для обработки вакуум. Металл плавится в тигле, помещенном в охлаждаемую водой индукционную катушку, а футеровка печи обычно выполняется подходящими огнеупорными материалами.

Металлы и сплавы, обладающие высокой способностью к взаимодействию с газами, в частности с азотом и кислородом, часто плавят/рафинируют в вакуумных индукционных печах, чтобы предотвратить загрязнение/реакцию с этими газами. Поэтому этот процесс обычно используется для обработки материалов высокой чистоты или материалов с жесткими допусками по химическому составу.

В: Зачем используется вакуумная индукционная плавка?

А: Вакуумная индукционная плавка изначально была разработана для обработки специализированных и экзотических сплавов и, следовательно, становится все более распространенной по мере все более широкого применения этих современных материалов. Хотя она была разработана для таких материалов, как суперсплавы, ее также можно использовать для нержавеющих сталей и других металлов.
Как это работает?вакуумная индукционная печьработа?
Материал загружается в индукционную печь под вакуумом, после чего подается питание для расплавления. Производится дополнительная загрузка для достижения необходимого объема расплавленного металла. Расплавленный металл очищается под вакуумом, и химический состав корректируется до достижения требуемых параметров расплава.
Что происходит с металлом в вакууме?
В частности, большинство металлов образуют оксидный слой на любой поверхности, подверженной воздействию воздуха. Он действует как экран, предотвращая образование соединений. В вакууме космоса воздуха нет, поэтому металлы не образуют защитный слой.

Преимущества плавки VIM
В зависимости от продукта и металлургического процесса, уровень вакуума на этапе рафинирования находится в диапазоне от 10⁻¹ до 10⁻⁴ мбар. К металлургическим преимуществам вакуумной обработки относятся:
Плавление в бескислородной атмосфере ограничивает образование неметаллических оксидных включений и предотвращает окисление реакционноспособных элементов.
Достижение очень жестких допусков по составу и содержанию газов.
Удаление нежелательных микроэлементов с высоким давлением паров.
Удаление растворенных газов – кислорода, водорода, азота.
Регулировка точного и однородного состава сплава и температуры расплава.
Плавка в вакууме устраняет необходимость в защитном шлаковом покрытии и снижает вероятность случайного загрязнения шлаком или образования включений в слитке.
По этой причине металлургические операции, такие как дефосфоризация и десульфуризация, ограничены. Вакуумная индукционная металлургия в первую очередь ориентирована на реакции, зависящие от давления, такие как реакции углерода, кислорода, азота и водорода. Удаление вредных летучих микроэлементов, таких как сурьма, теллур, селен и висмут, в вакуумных индукционных печах имеет большое практическое значение.

Точный мониторинг зависящей от давления реакции избыточного углерода для завершения процесса раскисления — лишь один из примеров универсальности процесса вакуумной индукционной плавки (VIM) при производстве суперсплавов. Материалы, отличные от суперсплавов, подвергаются обезуглероживанию, десульфуризации или селективной дистилляции в вакуумных индукционных печах для соответствия техническим требованиям и гарантирования свойств материала. Благодаря высокому давлению паров большинства нежелательных микроэлементов, их концентрация может быть снижена до очень низких значений путем дистилляции во время вакуумной индукционной плавки, особенно для сплавов с чрезвычайно высокой прочностью при более высоких рабочих температурах. Для различных сплавов, которые должны соответствовать самым высоким требованиям к качеству, вакуумная индукционная печь является наиболее подходящей системой плавки.

Следующие методы легко сочетаются с системой VIM для получения чистых расплавов:
Контроль атмосферы с низкими показателями утечки и десорбции.
Выбор более стабильного огнеупорного материала для футеровки тигля.
Перемешивание и гомогенизация с помощью электромагнитного перемешивания или продувки газом.
Точный контроль температуры для минимизации реакций в тигле с расплавом.
Применение соответствующих методов удаления шлака и фильтрации в процессе литья.
Применение подходящей технологии промывки и разливки для более эффективного удаления оксидов.