Uudised

Vaakum-induktsioonsulatamine
Vaakumvalu (vaakum-induktsioonsulatus – VIM) töötati välja spetsiaalsete ja eksootiliste sulamite töötlemiseks ning seetõttu muutub see üha tavalisemaks, kuna neid täiustatud materjale kasutatakse üha enam. VIM töötati välja supersulamite ja kõrgtugevate teraste sulatamiseks ja valamiseks, millest paljud vajavad vaakumtöötlust, kuna need sisaldavad tulekindlaid ja reaktiivseid elemente nagu Ti, Nb ja Al. Seda saab kasutada ka roostevaba terase ja muude metallide jaoks, kui soovitakse kvaliteetset algsulatust.

Nagu nimigi ütleb, hõlmab protsess metalli sulatamist vaakumi tingimustes. Metalli sulatamisel kasutatakse energiaallikana elektromagnetilist induktsiooni. Induktsioonsulatus toimib metallis elektriliste pöörisvoolude indutseerimise teel. Allikas on induktsioonmähis, mis kannab vahelduvvoolu. Pöörisvoolud soojendavad ja lõpuks sulatavad laengu.

Ahi koosneb õhukindlast vesijahutusega terassärgist, mis talub töötlemiseks vajalikku vaakumit. Metall sulatatakse tiiglis, mis on paigutatud vesijahutusega induktsioonmähisesse, ja ahi on tavaliselt vooderdatud sobivate tulekindlate materjalidega.

Metallid ja sulamid, millel on kõrge afiinsus gaaside – eelkõige lämmastiku ja hapniku – suhtes, sulatatakse/rafineeritakse sageli vaakum-induktsioonahjudes, et vältida nende gaasidega saastumist/reaktsiooni. Seetõttu kasutatakse seda protsessi üldiselt kõrge puhtusastmega materjalide või materjalide töötlemiseks, mille keemilise koostise tolerants on piiratud.

K: Miks kasutatakse vaakum-induktsioonsulatamist?

V: Vaakum-induktsioonsulatamine töötati algselt välja spetsiaalsete ja eksootiliste sulamite töötlemiseks ning on seetõttu muutumas tavalisemaks, kuna neid täiustatud materjale kasutatakse üha enam. Kuigi see töötati välja selliste materjalide jaoks nagu supersulamid, saab seda kasutada ka roostevaba terase ja muude metallide jaoks.
Kuidas toimib avaakum-induktsioonahitöötada?
Materjal laaditakse induktsioonahju vaakumis ja laengu sulatamiseks rakendatakse võimsust. Vedelmetalli mahu viimiseks soovitud sulamisvõimsuseni tehakse lisatasusid. Sulametalli rafineeritakse vaakumis ja keemiat reguleeritakse, kuni saavutatakse täpne sulamiskeemia.
Mis juhtub metalliga vaakumis?
Eelkõige moodustab enamik metalle oksiidikihi igal pinnal, mis puutub kokku õhuga. See toimib kilbina, et vältida liimimist. Ruumivaakumis ei ole õhku, nii et metallid ei moodustaks kaitsekihti.

VIM-i sulatamise eelised
Olenevalt tootest ja metallurgilisest protsessist on vaakumi tase rafineerimisfaasis vahemikus 10-1 kuni 10-4 mbar. Mõned vaakumtöötluse metallurgilised eelised on järgmised:
Hapnikuvabas atmosfääris sulamine piirab mittemetalliliste oksiidide inklusioonide teket ja takistab reaktiivsete elementide oksüdeerumist
Väga tihedate koostistolerantside ja gaasisisalduse saavutamine
Kõrge aururõhuga soovimatute mikroelementide eemaldamine
Lahustunud gaaside – hapnik, vesinik, lämmastik – eemaldamine
Sulami täpse ja homogeense koostise ja sulamistemperatuuri reguleerimine
Vaakumis sulamine välistab vajaduse kaitsva räbukatte järele ja vähendab juhusliku räbu saastumise või valuplokis olevate lisandite võimalust
Sel põhjusel on metallurgilised toimingud nagu defosforiseerimine ja väävlitustamine piiratud. VIM-i metallurgia on peamiselt suunatud rõhust sõltuvatele reaktsioonidele, nagu süsiniku, hapniku, lämmastiku ja vesiniku reaktsioonid. Kahjulike lenduvate mikroelementide, nagu antimoni, telluuri, seleeni ja vismuti eemaldamine vaakum-induktsioonahjudes on praktilise tähtsusega.

Liigse süsiniku rõhust sõltuva reaktsiooni täpne jälgimine deoksüdatsiooni lõpuleviimiseks on vaid üks näide protsessi mitmekülgsusest, kasutades supersulamite tootmiseks VIM-protsessi. Muud materjalid peale supersulamite dekarburiseeritakse, desulfureeritakse või selektiivselt destilleeritakse vaakuminduktsioonahjudes, et need vastaksid spetsifikatsioonidele ja tagaksid materjali omadused. Enamiku soovimatute mikroelementide kõrge aururõhu tõttu saab neid vaakumis induktsioonsulatamise ajal destilleerimisega väga madalale tasemele viia, eriti sulamite puhul, mis on kõrgematel töötemperatuuridel väga tugevad. Erinevate sulamite jaoks, mis peavad vastama kõrgeimatele kvaliteedinõuetele, on vaakum-induktsioonahi sobivaim sulatussüsteem.

Järgmisi meetodeid saab VIM-süsteemiga hõlpsasti kombineerida puhaste sulandite saamiseks:
Atmosfääri juhtimine madala lekke- ja desorptsioonimääraga
Tiigli vooderduse jaoks stabiilsema tulekindla materjali valik
Segamine ja homogeniseerimine elektromagnetilise segamise või läbipuhutava gaasiga
Täpne temperatuuri kontroll, et minimeerida tiigli reaktsioone sulatisega
Sobivad räbu eemaldamise ja filtreerimise tehnikad valamise ajal
Parema oksiidieemalduse jaoks sobiva pesu- ja tundimistehnika kasutamine.