Uudised

Vaakum-induktsioonisulatamine
Vaakumvalu (vaakuminduktsioonsulatus – VIM) töötati välja spetsiaalsete ja eksootiliste sulamite töötlemiseks ning seetõttu on see muutumas üha tavalisemaks, kuna neid täiustatud materjale kasutatakse üha enam. VIM töötati välja supersulamite ja ülitugevate teraste sulatamiseks ja valamiseks, millest paljud vajavad vaakumtöötlust, kuna need sisaldavad tulekindlaid ja reaktiivseid elemente nagu Ti, Nb ja Al. Seda saab kasutada ka roostevabade teraste ja muude metallide puhul, kui on vaja kvaliteetset algsulami.

Nagu nimigi ütleb, hõlmab see protsess metalli sulatamist vaakumtingimustes. Metalli sulatamiseks kasutatakse energiaallikana elektromagnetilist induktsiooni. Induktsioonsulatus toimib metallis elektriliste pöörisvoolude tekitamise teel. Allikas on induktsioonmähis, mis kannab vahelduvvoolu. Pöörisvoolud kuumutavad ja lõpuks sulatavad laengu.

Ahi koosneb õhukindlast, vesijahutusega teraskestast, 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 gaaside – eriti lämmastiku ja hapniku – suhtes suur afiinsus, sulatatakse/rafineeritakse sageli vaakuminduktsioonahjudes, et vältida nende gaasidega saastumist/reaktsiooni. Seetõttu kasutatakse seda protsessi üldiselt kõrge puhtusastmega materjalide või materjalide töötlemiseks, millel on ranged keemilise koostise tolerantsid.

K: Miks kasutatakse vaakuminduktsioonsulamist?

A: Vaakum-induktsioonsulatus töötati algselt välja spetsiaalsete ja eksootiliste sulamite töötlemiseks ning on seetõttu muutumas üha 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 puhul.
Kuidas avaakuminduktsioonahitöö?
Materjal laaditakse vaakumis induktsioonahju ja sulatamiseks rakendatakse võimsust. Lisalaadimisi tehakse, et viia vedela metalli maht soovitud sulamismahuni. Sulametalli rafineeritakse vaakumis ja keemiline koostis reguleeritakse, kuni saavutatakse täpne sulamise keemiline koostis.
Mis juhtub metalliga vaakumis?
Eelkõige moodustavad enamik metalle oksiidikihi igale õhuga kokkupuutuvale pinnale. See toimib kilbina, mis hoiab ära sidumise. Vaakumis pole õhku, seega metallid ei moodustaks kaitsekihti.

VIM-i sulamise eelised
Sõltuvalt tootest ja metallurgilisest protsessist on vaakumi tase rafineerimisfaasis vahemikus 10⁻⁹ kuni 10⁻⁴ mbar. Mõned vaakumprotsessi metallurgilised eelised on järgmised:
Sulamine hapnikuvabas atmosfääris piirab mittemetalliliste oksiidide inklusioonide teket ja hoiab ära reaktiivsete elementide oksüdeerumise.
Väga täpsete koostise tolerantside ja gaasisisalduse saavutamine
Soovimatute mikroelementide eemaldamine kõrge aururõhu abil
Lahustunud gaaside – hapniku, vesiniku, lämmastiku – eemaldamine
Täpse ja homogeense sulami koostise ja sulamistemperatuuri reguleerimine
Vaakumis sulatamine välistab vajaduse kaitsva räbukatte järele ja vähendab juhusliku räbu saastumise või valuplokis olevate sulgumiste ohtu.
Sel põhjusel on metallurgilised operatsioonid, nagu defosforeerimine ja väävlitustamine, piiratud. VIM-metallurgia on suunatud peamiselt rõhust sõltuvatele reaktsioonidele, nagu süsiniku, hapniku, lämmastiku ja vesiniku reaktsioonid. Kahjulike, lenduvate mikroelementide, näiteks antimoni, telluuri, seleeni ja vismuti eemaldamine vaakuminduktsioonahjudes on märkimisväärse praktilise tähtsusega.

Liigse süsiniku rõhust sõltuva reaktsiooni täpne jälgimine deoksüdatsiooni lõpuleviimiseks on vaid üks näide protsessi mitmekülgsusest VIM-protsessi kasutamisel supersulamite tootmisel. Muud materjalid peale supersulamite dekarboniseeritakse, väävlitutatakse või destilleeritakse selektiivselt vaakuminduktsioonahjudes, et täita spetsifikatsioone ja tagada materjali omadused. Enamiku soovimatute mikroelementide kõrge aururõhu tõttu saab nende taset vaakuminduktsioonsulatamise ajal destilleerimise teel vähendada väga madalale, eriti sulamite puhul, millel on äärmiselt kõrge tugevus kõrgematel töötemperatuuridel. Erinevate sulamite puhul, mis peavad vastama kõrgeimatele kvaliteedinõuetele, on vaakuminduktsioonahi kõige sobivam sulatussüsteem.

Puhaste sulamite tootmiseks saab VIM-süsteemiga hõlpsalt kombineerida järgmisi meetodeid:
Atmosfääri kontroll madala lekke- ja desorptsioonikiirusega
Tiigli vooderdamiseks stabiilsema tulekindla materjali valik
Segamine ja homogeniseerimine elektromagnetilise segamise või puhastusgaasi abil
Täpne temperatuuri reguleerimine, et minimeerida tiigli reaktsioone sulaga
Sobivad räbu eemaldamise ja filtreerimise tehnikad valamise ajal
Sobiva loputus- ja läbivoolukanali tehnika rakendamine oksiidi paremaks eemaldamiseks.