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Fusión por inducción al vacío
La fundición al vacío (fusión por inducción al vacío – VIM) se desarrolló para el procesamiento de aleaciones especializadas y exóticas y, en consecuencia, se está volviendo más común a medida que se emplean cada vez más estos materiales avanzados. VIM fue desarrollado para fundir y fundir superaleaciones y aceros de alta resistencia, muchos de los cuales requieren procesamiento al vacío porque contienen elementos refractarios y reactivos como Ti, Nb y Al. También se puede utilizar para aceros inoxidables y otros metales cuando se desea una fusión inicial de alta calidad.

Como sugiere el nombre, el proceso implica la fusión de un metal en condiciones de vacío. La inducción electromagnética se utiliza como fuente de energía para fundir el metal. La fusión por inducción funciona induciendo corrientes eléctricas parásitas en el metal. La fuente es la bobina de inducción, que transporta una corriente alterna. Las corrientes parásitas calientan y eventualmente derriten la carga.

El horno consta de una camisa de acero hermética y refrigerada por agua capaz de soportar el vacío necesario para el procesamiento. El metal se funde en un crisol alojado en una bobina de inducción enfriada por agua y el horno suele estar revestido con refractarios adecuados.

Los metales y aleaciones que tienen una alta afinidad por los gases (en particular, el nitrógeno y el oxígeno) a menudo se funden o refinan en hornos de inducción al vacío para evitar la contaminación o reacción con estos gases. Por lo tanto, el proceso se utiliza generalmente para procesar materiales de alta pureza o materiales con tolerancias estrictas en la composición química.

P: ¿Por qué se utiliza la fusión por inducción al vacío?

R: La fusión por inducción al vacío se desarrolló originalmente para el procesamiento de aleaciones exóticas y especializadas y, en consecuencia, se está volviendo más común a medida que se emplean cada vez más estos materiales avanzados. Si bien se desarrolló para materiales como las superaleaciones, también se puede utilizar para aceros inoxidables y otros metales.
¿Cómo funciona unhorno de inducción al vacío¿trabajar?
El material se carga en el horno de inducción al vacío y se aplica energía para fundir la carga. Se realizan cargas adicionales para llevar el volumen de metal líquido a la capacidad de fusión deseada. El metal fundido se refina al vacío y la química se ajusta hasta que se logra la química de fusión precisa.
¿Qué le sucede al metal en el vacío?
En particular, la mayoría de los metales forman una capa de óxido en cualquier superficie expuesta al aire. Esto actúa como un escudo para evitar la unión. En el vacío del espacio no hay aire, por lo que los metales no formarían la capa protectora.

Ventajas de la fusión VIM
Dependiendo del producto y proceso metalúrgico, los niveles de vacío durante la fase de refinación están en un rango de 10-1 a 10-4 mbar. Algunas de las ventajas metalúrgicas del procesamiento al vacío son:
La fusión en atmósfera libre de oxígeno limita la formación de inclusiones de óxidos no metálicos y previene la oxidación de elementos reactivos.
Logro de tolerancias de composición y contenidos de gas muy estrechos.
Eliminación de oligoelementos no deseados con altas presiones de vapor.
Eliminación de gases disueltos: oxígeno, hidrógeno, nitrógeno.
Ajuste de la composición de la aleación y la temperatura de fusión precisas y homogéneas.
La fusión al vacío elimina la necesidad de una cubierta protectora de escoria y reduce la posibilidad de contaminación accidental de escoria o inclusiones en el lingote.
Por este motivo, las operaciones metalúrgicas como la desfosforización y la desulfuración son limitadas. La metalurgia VIM está dirigida principalmente a reacciones dependientes de la presión, como reacciones de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. La eliminación de oligoelementos nocivos y volátiles, como antimonio, telurio, selenio y bismuto, en los hornos de inducción al vacío tiene una importancia práctica considerable.

La monitorización exacta de la reacción del exceso de carbono, dependiente de la presión, para completar la desoxidación es sólo un ejemplo de la versatilidad del proceso que utiliza el proceso VIM para la producción de superaleaciones. Los materiales distintos de las superaleaciones se decarburan, desulfuran o destilan selectivamente en hornos de inducción al vacío para cumplir con las especificaciones y garantizar las propiedades del material. Debido a la alta presión de vapor de la mayoría de los oligoelementos indeseables, pueden reducirse a niveles muy bajos mediante destilación durante la fusión por inducción al vacío, particularmente para aleaciones con resistencias extremadamente altas a temperaturas de funcionamiento más altas. Para diversas aleaciones que deben cumplir los más altos requisitos de calidad, el horno de inducción al vacío es el sistema de fusión más adecuado.

Los siguientes métodos se pueden combinar fácilmente con el sistema VIM para producir masas fundidas limpias:
Control de la atmósfera con bajas tasas de fuga y desorción.
Selección de un material refractario más estable para el revestimiento del crisol.
Agitación y homogeneización mediante agitación electromagnética o gas de purga.
Control exacto de la temperatura para minimizar las reacciones del crisol con la masa fundida
Técnicas adecuadas de desescoriado y filtrado durante el proceso de fundición.
Aplicación de una técnica adecuada de lavado y artesa para una mejor eliminación del óxido.