ذوب القایی در خلاء
ریختهگری در خلاء (ذوب القایی در خلاء - VIM) برای فرآوری آلیاژهای تخصصی و عجیب و غریب توسعه داده شد و در نتیجه با افزایش استفاده از این مواد پیشرفته، این روش رایجتر میشود. VIM برای ذوب و ریختهگری سوپرآلیاژها و فولادهای با استحکام بالا توسعه داده شد که بسیاری از آنها به دلیل داشتن عناصر نسوز و واکنشپذیر مانند Ti، Nb و Al نیاز به فرآوری در خلاء دارند. همچنین میتوان از آن برای فولادهای ضد زنگ و سایر فلزات در صورت نیاز به ذوب اولیه با کیفیت بالا استفاده کرد.
همانطور که از نامش پیداست، این فرآیند شامل ذوب فلز در شرایط خلاء است. از القای الکترومغناطیسی به عنوان منبع انرژی برای ذوب فلز استفاده میشود. ذوب القایی با القای جریانهای گردابی الکتریکی در فلز کار میکند. منبع، سیمپیچ القایی است که جریان متناوب را حمل میکند. جریانهای گردابی، بار را گرم کرده و در نهایت ذوب میکنند.
کوره شامل یک غلاف فولادی آبخنک و غیرقابل نفوذ به هوا است که قادر به تحمل خلاء مورد نیاز برای فرآوری میباشد. فلز در یک بوته ذوب میشود که در یک کویل القایی آبخنک قرار دارد و کوره معمولاً با مواد نسوز مناسب آستر میشود.
فلزات و آلیاژهایی که میل ترکیبی بالایی با گازها - به ویژه نیتروژن و اکسیژن - دارند، اغلب در کورههای القایی خلاء ذوب/تصفیه میشوند تا از آلودگی/واکنش با این گازها جلوگیری شود. بنابراین، این فرآیند معمولاً برای فرآوری مواد با خلوص بالا یا موادی با تلرانسهای دقیق در ترکیب شیمیایی استفاده میشود.
س: چرا از ذوب القایی در خلاء استفاده میشود؟
الف) ذوب القایی در خلاء در ابتدا برای فرآوری آلیاژهای تخصصی و عجیب و غریب توسعه داده شد و در نتیجه با افزایش استفاده از این مواد پیشرفته، رایجتر میشود. اگرچه این روش برای موادی مانند سوپرآلیاژها توسعه داده شده بود، اما میتواند برای فولادهای ضد زنگ و سایر فلزات نیز مورد استفاده قرار گیرد.
چگونه یککوره القایی در خلاءکار؟
مواد تحت خلاء به کوره القایی شارژ میشوند و برای ذوب شارژ، برق اعمال میشود. شارژهای اضافی انجام میشود تا حجم فلز مایع به ظرفیت ذوب مورد نظر برسد. فلز مذاب تحت خلاء تصفیه میشود و ترکیب شیمیایی آن تنظیم میشود تا ترکیب شیمیایی دقیق مذاب حاصل شود.
در خلاء چه اتفاقی برای فلز میافتد؟
به طور خاص، اکثر فلزات روی هر سطحی که در معرض هوا قرار میگیرد، یک لایه اکسید تشکیل میدهند. این لایه به عنوان سپری برای جلوگیری از اتصال عمل میکند. در خلاء فضا، هوایی وجود ندارد، بنابراین فلزات لایه محافظ تشکیل نمیدهند.
مزایای ذوب VIM
بسته به محصول و فرآیند متالورژیکی، میزان خلاء در طول مرحله تصفیه در محدوده 10-1 تا 10-4 میلی بار است. برخی از مزایای متالورژیکی فرآوری تحت خلاء عبارتند از:
ذوب شدن در اتمسفر بدون اکسیژن، تشکیل آخالهای اکسید غیرفلزی را محدود کرده و از اکسیداسیون عناصر واکنشپذیر جلوگیری میکند.
دستیابی به تلرانسهای ترکیبی بسیار نزدیک و محتوای گاز
حذف عناصر کمیاب نامطلوب با فشار بخار بالا
حذف گازهای محلول - اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن
تنظیم دقیق و همگن ترکیب آلیاژ و دمای مذاب
ذوب در خلاء نیاز به پوشش محافظ سرباره را از بین میبرد و احتمال آلودگی تصادفی سرباره یا آخالهای موجود در شمش را کاهش میدهد.
به همین دلیل، عملیات متالورژیکی مانند فسفرزدایی و گوگردزدایی محدود هستند. متالورژی VIM در درجه اول با هدف واکنشهای وابسته به فشار، مانند واکنشهای کربن، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن، انجام میشود. حذف عناصر کمیاب مضر و فرار، مانند آنتیموان، تلوریم، سلنیوم و بیسموت، در کورههای القایی خلاء از اهمیت عملی قابل توجهی برخوردار است.
نظارت دقیق بر واکنش وابسته به فشار کربن اضافی برای تکمیل اکسیداسیون، تنها یک نمونه از تطبیقپذیری فرآیند با استفاده از فرآیند VIM برای تولید سوپرآلیاژها است. موادی غیر از سوپرآلیاژها در کورههای القایی خلاء، کربنزدایی، گوگردزدایی یا به صورت انتخابی تقطیر میشوند تا مشخصات مورد نظر برآورده شده و خواص مواد تضمین شود. به دلیل فشار بخار بالای اکثر عناصر کمیاب نامطلوب، میتوان آنها را با تقطیر در حین ذوب القایی خلاء، به ویژه برای آلیاژهای با استحکام بسیار بالا در دماهای عملیاتی بالاتر، به سطوح بسیار پایینی کاهش داد. برای آلیاژهای مختلفی که باید بالاترین الزامات کیفیت را برآورده کنند، کوره القایی خلاء مناسبترین سیستم ذوب است.
روشهای زیر را میتوان به راحتی با سیستم VIM ترکیب کرد تا مذابهای تمیزی تولید شود:
کنترل اتمسفر با میزان نشت و دفع کم
انتخاب یک ماده نسوز پایدارتر برای پوشش بوته
هم زدن و همگن سازی با هم زدن الکترومغناطیسی یا گاز پاک کننده
کنترل دقیق دما برای به حداقل رساندن واکنشهای بوته با مذاب
روشهای مناسب سربارهزدایی و فیلتراسیون در طول فرآیند ریختهگری
استفاده از تکنیک شستشو و تاندیش مناسب برای حذف بهتر اکسید.
زمان ارسال: ۱۹ ژوئیه ۲۰۲۲
