Νέα

Τήξη επαγωγής κενού
Η χύτευση υπό κενό (τήξη με επαγωγή κενού – VIM) αναπτύχθηκε για την επεξεργασία εξειδικευμένων και εξωτικών κραμάτων και, κατά συνέπεια, γίνεται όλο και πιο συνηθισμένη, καθώς αυτά τα προηγμένα υλικά χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Η VIM αναπτύχθηκε για την τήξη και χύτευση υπερκραμάτων και χαλύβων υψηλής αντοχής, πολλά από τα οποία απαιτούν επεξεργασία υπό κενό επειδή περιέχουν πυρίμαχα και αντιδραστικά στοιχεία όπως Ti, Nb και Al. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ανοξείδωτους χάλυβες και άλλα μέταλλα όταν επιθυμείται ένα αρχικό τήγμα υψηλής ποιότητας.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, η διαδικασία περιλαμβάνει την τήξη ενός μετάλλου υπό συνθήκες κενού. Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας για την τήξη του μετάλλου. Η επαγωγική τήξη λειτουργεί επάγοντας ηλεκτρικά δινορρεύματα στο μέταλλο. Η πηγή είναι το επαγωγικό πηνίο, το οποίο μεταφέρει εναλλασσόμενο ρεύμα. Τα δινορρεύματα θερμαίνουν και τελικά λιώνουν το φορτίο.

Ο κλίβανος αποτελείται από ένα αεροστεγές, υδρόψυκτο χαλύβδινο περίβλημα ικανό να αντέξει το απαιτούμενο κενό για την επεξεργασία. Το μέταλλο τήκεται σε ένα χωνευτήριο που στεγάζεται σε ένα υδρόψυκτο επαγωγικό πηνίο και ο κλίβανος είναι συνήθως επενδυμένος με κατάλληλα πυρίμαχα υλικά.

Τα μέταλλα και τα κράματα που έχουν υψηλή συγγένεια με τα αέρια – ιδίως το άζωτο και το οξυγόνο – συχνά τήκονται/διυλίζονται σε κλιβάνους επαγωγής κενού για την πρόληψη μόλυνσης/αντίδρασης με αυτά τα αέρια. Συνεπώς, η διαδικασία χρησιμοποιείται γενικά για την επεξεργασία υλικών υψηλής καθαρότητας ή υλικών με αυστηρές ανοχές στη χημική σύνθεση.

Ε: Γιατί χρησιμοποιείται η τήξη με επαγωγή κενού;

Α: Η τήξη με επαγωγή κενού αναπτύχθηκε αρχικά για την επεξεργασία εξειδικευμένων και εξωτικών κραμάτων και κατά συνέπεια γίνεται όλο και πιο συνηθισμένη, καθώς αυτά τα προηγμένα υλικά χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Ενώ αναπτύχθηκε για υλικά όπως τα υπερκράματα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ανοξείδωτους χάλυβες και άλλα μέταλλα.
Πώς λειτουργεί έναφούρνος επαγωγής κενούεργασία;
Το υλικό φορτώνεται στον επαγωγικό κλίβανο υπό κενό και εφαρμόζεται ισχύς για την τήξη του φορτίου. Πρόσθετες φορτίσεις γίνονται για να επιτευχθεί ο όγκος του υγρού μετάλλου στην επιθυμητή χωρητικότητα τήξης. Το τηγμένο μέταλλο καθαρίζεται υπό κενό και η χημική του σύσταση προσαρμόζεται μέχρι να επιτευχθεί η ακριβής χημική σύσταση τήξης.
Τι συμβαίνει με το μέταλλο στο κενό;
Συγκεκριμένα, τα περισσότερα μέταλλα σχηματίζουν ένα στρώμα οξειδίου σε οποιαδήποτε επιφάνεια εκτίθεται στον αέρα. Αυτό λειτουργεί ως ασπίδα για την αποφυγή της συγκόλλησης. Στο κενό του διαστήματος, δεν υπάρχει αέρας, επομένως τα μέταλλα δεν θα σχημάτιζαν το προστατευτικό στρώμα.

Πλεονεκτήματα της τήξης VIM
Ανάλογα με το προϊόν και τη μεταλλουργική διαδικασία, τα επίπεδα κενού κατά τη φάση εξευγενισμού κυμαίνονται από 10-1 έως 10-4 mbar. Μερικά από τα μεταλλουργικά πλεονεκτήματα της επεξεργασίας κενού είναι:
Η τήξη σε ατμόσφαιρα χωρίς οξυγόνο περιορίζει τον σχηματισμό εγκλεισμάτων μη μεταλλικών οξειδίων και αποτρέπει την οξείδωση των αντιδραστικών στοιχείων
Επίτευξη πολύ στενών ανοχών σύνθεσης και περιεκτικότητας σε αέρια
Απομάκρυνση ανεπιθύμητων ιχνοστοιχείων με υψηλές πιέσεις ατμών
Απομάκρυνση διαλυμένων αερίων – οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο
Ρύθμιση ακριβούς και ομοιογενούς σύνθεσης κράματος και θερμοκρασίας τήξης
Η τήξη σε κενό εξαλείφει την ανάγκη για προστατευτικό κάλυμμα σκωρίας και μειώνει την πιθανότητα τυχαίας μόλυνσης ή εγκλεισμάτων σκωρίας στο πλινθώμα.
Για αυτόν τον λόγο, οι μεταλλουργικές διεργασίες όπως η αποφωσφοροποίηση και η αποθείωση είναι περιορισμένες. Η μεταλλουργία VIM στοχεύει κυρίως στις αντιδράσεις που εξαρτώνται από την πίεση, όπως οι αντιδράσεις άνθρακα, οξυγόνου, αζώτου και υδρογόνου. Η απομάκρυνση επιβλαβών, πτητικών ιχνοστοιχείων, όπως το αντιμόνιο, το τελλούριο, το σελήνιο και το βισμούθιο, σε φούρνους επαγωγής κενού έχει σημαντική πρακτική σημασία.

Η ακριβής παρακολούθηση της εξαρτώμενης από την πίεση αντίδρασης της περίσσειας άνθρακα για την ολοκλήρωση της αποξείδωσης είναι μόνο ένα παράδειγμα ευελιξίας της διαδικασίας χρησιμοποιώντας τη διαδικασία VIM για την παραγωγή υπερκραμάτων. Υλικά εκτός από τα υπερκράματα αποανθράκονται, αποθειώνονται ή αποστάζονται επιλεκτικά σε κλιβάνους επαγωγής κενού, προκειμένου να πληρούνται οι προδιαγραφές και να διασφαλίζονται οι ιδιότητες των υλικών. Λόγω της υψηλής τάσης ατμών των περισσότερων ανεπιθύμητων ιχνοστοιχείων, μπορούν να μειωθούν σε πολύ χαμηλά επίπεδα με απόσταξη κατά την τήξη επαγωγής κενού, ιδιαίτερα για κράματα με εξαιρετικά υψηλές αντοχές σε υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας. Για διάφορα κράματα που πρέπει να πληρούν τις υψηλότερες απαιτήσεις ποιότητας, ο κλίβανος επαγωγής κενού είναι το καταλληλότερο σύστημα τήξης.

Οι ακόλουθες μέθοδοι μπορούν εύκολα να συνδυαστούν με το σύστημα VIM για την παραγωγή καθαρών τήξεων:
Έλεγχος ατμόσφαιρας με χαμηλά ποσοστά διαρροής και εκρόφησης
Επιλογή ενός πιο σταθερού πυρίμαχου υλικού για επένδυση χωνευτηρίου
Ανάδευση και ομογενοποίηση με ηλεκτρομαγνητική ανάδευση ή αέριο καθαρισμού
Ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας για την ελαχιστοποίηση των αντιδράσεων του χωνευτηρίου με το τήγμα
Κατάλληλες τεχνικές αποσκωρίωσης και φιλτραρίσματος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης
Εφαρμογή κατάλληλης τεχνικής πλύσης και διαχωρισμού σε συλλέκτη για καλύτερη απομάκρυνση οξειδίων.