Fusión por inducción al vacío
La fundición al vacío (fusión por inducción al vacío - VIM) se desarrolló para el procesamiento de aleaciones exóticas y especializadas y, en consecuencia, se está volviendo más común a medida que estos materiales avanzados se emplean cada vez más.VIM fue desarrollado para fundir y moldear 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 usar 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 de Foucault eléctricas en el metal.La fuente es la bobina de inducción, que transporta una corriente alterna.Las corrientes de Foucault calientan y eventualmente derriten la carga.
El horno consiste en una camisa de acero hermética, enfriada por agua, capaz de soportar el vacío requerido para el procesamiento.El metal se funde en un crisol alojado en una bobina de inducción refrigerada por agua y el horno suele estar revestido con refractarios adecuados.
Los metales y las aleaciones que tienen una alta afinidad por los gases, en particular el nitrógeno y el oxígeno, a menudo se funden/refinan en hornos de inducción al vacío para evitar la contaminación/reacción con estos gases.Por lo tanto, el proceso se usa generalmente para el procesamiento de 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 estos materiales avanzados se emplean cada vez más.Si bien se desarrolló para materiales como las superaleaciones, también se puede utilizar para aceros inoxidables y otros metales.
¿Cómo funciona un horno de inducción al vacío?
El material se carga en el horno de inducción al vacío y se aplica potencia para derretir 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 sobre 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 se encuentran en un rango de 10-1 a 10-4 mbar.Algunas de las ventajas metalúrgicas del procesamiento al vacío son:
La fusión en una atmósfera libre de oxígeno limita la formación de inclusiones de óxidos no metálicos y evita la oxidación de elementos reactivos
Logro de tolerancias de composición y contenidos de gas muy estrechos
Eliminación de elementos traza no deseados con altas presiones de vapor
Eliminación de gases disueltos: oxígeno, hidrógeno, nitrógeno
Ajuste de la composición precisa y homogénea de la aleación y la temperatura de fusión
La fusión en vacío elimina la necesidad de una cubierta protectora de escoria y disminuye el potencial de contaminación accidental de escoria o inclusiones en el lingote.
Por esta razón, las operaciones metalúrgicas como la desfosforación y la desulfuración están limitadas.La metalurgia VIM está dirigida principalmente a las reacciones dependientes de la presión, como las reacciones de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.La eliminación de elementos traza nocivos y volátiles, como antimonio, telurio, selenio y bismuto, en hornos de inducción al vacío tiene una importancia práctica considerable.
El control exacto de la reacción dependiente de la presión del exceso de carbono para completar la desoxidación es solo un ejemplo de la versatilidad del proceso que utiliza el proceso VIM para la producción de superaleaciones.Los materiales que no sean superaleaciones se descarburan, 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 elementos traza indeseables, pueden reducirse a niveles muy bajos por destilación durante la fusión por inducción al vacío, particularmente para aleaciones con resistencias extremadamente altas a temperaturas de operación más altas.Para varias aleaciones que deben cumplir con 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 fundidos limpios:
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 por agitación electromagnética o gas de purga
Control de temperatura exacto 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 colada para una mejor eliminación del óxido.
Hora de publicación: 19-jul-2022
