Uutiset

Tyhjiöinduktiosulatus
Tyhjiövalu (tyhjiöinduktiosulatus – VIM) kehitettiin erikoistuneiden ja eksoottisten seosten työstöön, ja siitä on tullut yhä yleisempää näiden edistyneiden materiaalien käytön lisääntyessä. VIM kehitettiin superseosten ja suurlujuusterästen sulattamiseen ja valamiseen, joista monet vaativat tyhjiökäsittelyä, koska ne sisältävät tulenkestäviä ja reaktiivisia alkuaineita, kuten titaania, niubia ja alumiinia. Sitä voidaan käyttää myös ruostumattomille teräksille ja muille metalleille, kun halutaan korkealaatuinen alkusula.

Kuten nimestä voi päätellä, prosessissa metalli sulatetaan tyhjiössä. Sähkömagneettista induktiota käytetään energianlähteenä metallin sulattamiseen. Induktiosulatus toimii indusoimalla metalliin sähköisiä pyörrevirtoja. Lähde on induktiokäämi, joka kuljettaa vaihtovirtaa. Pyörrevirrat lämmittävät ja lopulta sulattavat varauksen.

Uuni koostuu ilmatiiviistä, vesijäähdytteisestä teräsvaipasta, joka kestää prosessoinnissa vaadittavan tyhjiön. Metalli sulatetaan upokkaassa, joka on sijoitettu vesijäähdytteiseen induktiokäämiin, ja uuni on tyypillisesti vuorattu sopivilla tulenkestävillä materiaaleilla.

Metallit ja seokset, joilla on suuri affiniteetti kaasuihin – erityisesti typpeen ja happeen – sulatetaan/puhdistetaan usein tyhjiöinduktiouuneissa, jotta estetään kontaminaatio/reaktio näiden kaasujen kanssa. Prosessia käytetään siksi yleensä erittäin puhtaiden materiaalien tai materiaalien, joilla on tiukat kemiallisen koostumuksen toleranssit, käsittelyyn.

K: Miksi käytetään tyhjiöinduktiosulatusta?

A: Tyhjiöinduktiosulatus kehitettiin alun perin erikoistuneiden ja eksoottisten seosten työstöön, ja siitä on tullut yhä yleisempää näiden edistyneiden materiaalien käytön lisääntyessä. Vaikka se kehitettiin alun perin superseosten kaltaisille materiaaleille, sitä voidaan käyttää myös ruostumattomille teräksille ja muille metalleille.
Mitentyhjiöinduktiouunityö?
Materiaali syötetään induktiouuniin tyhjiössä ja virtaa kohdistetaan syötteen sulattamiseksi. Lisäsyötöillä sulan metallin tilavuus saadaan haluttuun sulakapasiteettiin. Sula metalli puhdistetaan tyhjiössä ja kemiaa säädetään, kunnes tarkka sulakemia saavutetaan.
Mitä metallille tapahtuu tyhjiössä?
Erityisesti useimmat metallit muodostavat oksidikerroksen mille tahansa pinnalle, joka on alttiina ilmalle. Tämä toimii suojana estäen sitoutumisen. Avaruuden tyhjiössä ei ole ilmaa, joten metallit eivät muodostaisi suojaavaa kerrosta.

VIM Meltingin edut
Tuotteesta ja metallurgisesta prosessista riippuen tyhjiötasot jauhatusvaiheen aikana ovat 10⁻⁹ - 10⁻⁹ mbar. Tyhjiökäsittelyn metallurgisia etuja ovat muun muassa:
Sulaminen hapettomassa ilmakehässä rajoittaa epämetallisten oksidien muodostumista ja estää reaktiivisten alkuaineiden hapettumisen
Hyvin tarkkojen koostumustoleranssien ja kaasupitoisuuksien saavuttaminen
Ei-toivottujen hivenaineiden poistaminen korkeilla höyrynpaineilla
Liuenneiden kaasujen – hapen, vedyn, typen – poisto
Tarkan ja homogeenisen seoskoostumuksen ja sulamislämpötilan säätö
Sulatus tyhjiössä poistaa suojaavan kuonakatteen tarpeen ja vähentää tahattoman kuonakontaminaation tai harkon sulkeumien mahdollisuutta.
Tästä syystä metallurgiset toimenpiteet, kuten fosforinpoisto ja rikinpoisto, ovat rajallisia. VIM-metallurgia kohdistuu ensisijaisesti paineesta riippuviin reaktioihin, kuten hiilen, hapen, typen ja vedyn reaktioihin. Haitallisten, haihtuvien hivenaineiden, kuten antimonin, telluurin, seleenin ja vismutin, poistaminen tyhjiöinduktiouuneissa on käytännössä erittäin tärkeää.

Ylimääräisen hiilen paineesta riippuvan reaktion tarkka seuranta hapettumisen loppuunsaattamiseksi on vain yksi esimerkki prosessin monipuolisuudesta VIM-prosessilla superseosten valmistuksessa. Muista materiaaleista kuin superseoksista poistetaan hiilet, rikit tai ne tislataan selektiivisesti tyhjiöinduktiouuneissa vaatimusten täyttämiseksi ja materiaalien ominaisuuksien takaamiseksi. Useimpien ei-toivottujen hivenaineiden korkean höyrynpaineen vuoksi ne voidaan vähentää hyvin alhaisille tasoille tislaamalla tyhjiöinduktiosulatuksen aikana, erityisesti seoksille, joilla on erittäin suuri lujuus korkeammissa käyttölämpötiloissa. Erilaisille seoksille, joiden on täytettävä korkeimmat laatuvaatimukset, tyhjiöinduktiouuni on sopivin sulatusjärjestelmä.

Seuraavat menetelmät voidaan helposti yhdistää VIM-järjestelmään puhtaiden sulatteiden tuottamiseksi:
Ilmakehän hallinta alhaisilla vuoto- ja desorptioasteilla
Vakaamman tulenkestävän materiaalin valinta upokkaan vuoraukseen
Sekoitus ja homogenisointi sähkömagneettisella sekoituksella tai huuhtelukaasulla
Tarkka lämpötilan säätö upokkaan ja sulan välisten reaktioiden minimoimiseksi
Sopivat kuonanpoisto- ja suodatustekniikat valuprosessin aikana
Sopivan kouru- ja väliallastekniikan käyttö oksidien poistamiseksi paremmin.