Новости

Вакуумная индукционная плавка
Вакуумное литье (вакуумная индукционная плавка – ВИМ) было разработано для обработки специализированных и экзотических сплавов и, следовательно, становится все более распространенным явлением, поскольку эти современные материалы все чаще используются. VIM был разработан для плавки и литья суперсплавов и высокопрочных сталей, многие из которых требуют вакуумной обработки, поскольку содержат тугоплавкие и химически активные элементы, такие как Ti, Nb и Al. Его также можно использовать для нержавеющих сталей и других металлов, когда требуется высококачественная начальная плавка.

Как следует из названия, процесс включает плавку металла в условиях вакуума. Электромагнитная индукция используется в качестве источника энергии для плавления металла. Индукционная плавка работает за счет создания в металле электрических вихревых токов. Источником является индукционная катушка, по которой течет переменный ток. Вихревые токи нагревают и в конечном итоге расплавляют шихту.

Печь состоит из герметичного стального кожуха с водяным охлаждением, способного выдерживать необходимый для обработки вакуум. Металл плавится в тигле, помещенном в индукционную катушку с водяным охлаждением, а печь обычно футерована подходящими огнеупорами.

Металлы и сплавы, имеющие высокое сродство к газам, в частности к азоту и кислороду, часто плавятся/рафинируются 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.

Вопрос: Почему используется вакуумная индукционная плавка?

Ответ: Вакуумная индукционная плавка изначально была разработана для обработки специализированных и экзотических сплавов и, следовательно, становится все более распространенным явлением, поскольку эти современные материалы используются все чаще. Хотя он был разработан для таких материалов, как суперсплавы, его также можно использовать для нержавеющих сталей и других металлов.
Каквакуумная индукционная печьработа?
Материал загружают в индукционную печь под вакуумом и подают электроэнергию для плавления шихты. Дополнительные загрузки производятся для доведения объема жидкого металла до желаемой производительности расплава. Расплавленный металл очищается в вакууме, и химический состав регулируется до достижения точного химического состава расплава.
Что происходит с металлом в вакууме?
В частности, большинство металлов образуют оксидный слой на любой поверхности, контактирующей с воздухом. Это действует как щит, предотвращающий склеивание. В космическом вакууме нет воздуха, поэтому металлы не образуют защитный слой.

Преимущества плавки ВИМ
В зависимости от продукта и металлургического процесса уровень вакуума на этапе рафинирования находится в диапазоне от 10-1 до 10-4 мбар. Некоторые из металлургических преимуществ вакуумной обработки:
Плавка в бескислородной атмосфере ограничивает образование неметаллических оксидных включений и предотвращает окисление химически активных элементов.
Достижение очень жестких допусков по составу и содержанию газа.
Удаление нежелательных микроэлементов при высоком давлении паров
Удаление растворенных газов – кислорода, водорода, азота
Регулировка точного и однородного состава сплава и температуры плавления
Плавка в вакууме устраняет необходимость в защитном шлаковом покрытии и снижает вероятность случайного загрязнения шлаком или включений в слитке.
По этой причине металлургические операции, такие как дефосфорация и десульфурация, ограничены. Металлургия ВИМ направлена ​​в первую очередь 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 раскисления — это лишь один пример универсальности процесса использования процесса VIM для производства суперсплавов. Материалы, кроме суперсплавов, обезуглероживаются, обессериваются или селективно перегоняются в вакуумных индукционных печах, чтобы соответствовать спецификациям и гарантировать свойства материала. Из-за высокого давления паров большинства нежелательных микроэлементов их можно снизить до очень низкого уровня путем перегонки во время вакуумной индукционной плавки, особенно для сплавов с чрезвычайно высокой прочностью при более высоких рабочих температурах. Для различных сплавов, которые должны отвечать самым высоким требованиям качества, вакуумная индукционная печь является наиболее подходящей системой плавки.

Следующие методы можно легко комбинировать с системой VIM для получения чистых расплавов:
Контроль атмосферы с низкими скоростями утечек и десорбции
Выбор более стабильного огнеупорного материала для футеровки тигля
Перемешивание и гомогенизация с помощью электромагнитного перемешивания или продувочного газа
Точный контроль температуры для минимизации реакций тигля с расплавом
Подходящие методы удаления шлака и фильтрации в процессе литья
Применение подходящей техники промывки и промковша для лучшего удаления оксидов.