Tin tức

Nấu chảy bằng cảm ứng chân không
Đúc chân không (nấu chảy cảm ứng chân không – VIM) được phát triển để xử lý các hợp kim đặc biệt và hiếm, và do đó ngày càng trở nên phổ biến hơn khi các vật liệu tiên tiến này được sử dụng ngày càng nhiều. VIM được phát triển để nấu chảy và đúc các siêu hợp kim và thép cường độ cao, nhiều loại trong số đó yêu cầu xử lý chân không vì chúng chứa các nguyên tố chịu nhiệt và phản ứng như Ti, Nb và Al. Nó cũng có thể được sử dụng cho thép không gỉ và các kim loại khác khi cần có sản phẩm nóng chảy ban đầu chất lượng cao.

Như tên gọi cho thấy, quy trình này bao gồm việc nung chảy kim loại trong điều kiện chân không. Cảm ứng điện từ được sử dụng làm nguồn năng lượng để nung chảy kim loại. Nung chảy bằng cảm ứng hoạt động bằng cách tạo ra dòng điện xoáy trong kim loại. Nguồn điện là cuộn cảm ứng, mang dòng điện xoay chiều. Dòng điện xoáy làm nóng và cuối cùng làm tan chảy kim loại.

Lò nung bao gồm một lớp vỏ thép kín khí, làm mát bằng nước, có khả năng chịu được áp suất chân không cần thiết cho quá trình xử lý. Kim loại được nấu chảy trong một nồi nấu kim loại đặt trong một cuộn cảm ứng làm mát bằng nước, và lò nung thường được lót bằng các vật liệu chịu nhiệt phù hợp.

Các kim loại và hợp kim có ái lực cao với khí – đặc biệt là nitơ và oxy – thường được nấu chảy/tinh luyện trong lò cảm ứng chân không để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn/phản ứng với các khí này. Do đó, quy trình này thường được sử dụng để xử lý các vật liệu có độ tinh khiết cao hoặc các vật liệu có dung sai chặt chẽ về thành phần hóa học.

Hỏi: Tại sao người ta sử dụng phương pháp nấu chảy bằng cảm ứng chân không?

A: Phương pháp nấu chảy cảm ứng chân không ban đầu được phát triển để xử lý các hợp kim đặc biệt và hiếm có, và do đó ngày càng trở nên phổ biến hơn khi các vật liệu tiên tiến này được sử dụng ngày càng nhiều. Mặc dù được phát triển cho các vật liệu như siêu hợp kim, phương pháp này cũng có thể được sử dụng cho thép không gỉ và các kim loại khác.
Làm thế nào để...lò nung cảm ứng chân khôngcông việc?
Vật liệu được nạp vào lò cảm ứng trong môi trường chân không và được cấp điện để làm tan chảy. Thêm vật liệu để đạt được thể tích kim loại lỏng với dung tích nóng chảy mong muốn. Kim loại nóng chảy được tinh luyện trong môi trường chân không và thành phần hóa học được điều chỉnh cho đến khi đạt được thành phần hóa học nóng chảy chính xác.
Điều gì xảy ra với kim loại trong môi trường chân không?
Đặc biệt, hầu hết các kim loại đều tạo thành một lớp oxit trên bất kỳ bề mặt nào tiếp xúc với không khí. Lớp oxit này hoạt động như một lớp chắn để ngăn chặn sự liên kết. Trong chân không vũ trụ, không có không khí nên kim loại sẽ không tạo thành lớp bảo vệ này.

Ưu điểm của phương pháp nung chảy VIM
Tùy thuộc vào sản phẩm và quy trình luyện kim, mức độ chân không trong giai đoạn tinh luyện nằm trong khoảng từ 10⁻¹ đến 10⁻⁴ mbar. Một số ưu điểm về mặt luyện kim của quá trình xử lý chân không là:
Nung chảy trong môi trường không có oxy giúp hạn chế sự hình thành các tạp chất oxit phi kim loại và ngăn ngừa quá trình oxy hóa các nguyên tố phản ứng.
Đạt được dung sai thành phần và hàm lượng khí rất chính xác.
Loại bỏ các nguyên tố vi lượng không mong muốn có áp suất hơi cao.
Loại bỏ các khí hòa tan – oxy, hydro, nitơ
Điều chỉnh thành phần hợp kim và nhiệt độ nóng chảy chính xác và đồng nhất.
Nấu chảy trong môi trường chân không giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng lớp xỉ bảo vệ và giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn xỉ hoặc tạp chất trong thỏi kim loại.
Vì lý do này, các hoạt động luyện kim như khử phốt pho và khử lưu huỳnh bị hạn chế. Luyện kim VIM chủ yếu hướng đến các phản ứng phụ thuộc áp suất, chẳng hạn như phản ứng của cacbon, oxy, nitơ và hydro. Việc loại bỏ các nguyên tố vi lượng dễ bay hơi có hại, chẳng hạn như antimon, tellurium, selen và bismuth, trong lò cảm ứng chân không có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng.

Việc giám sát chính xác phản ứng phụ thuộc áp suất của lượng cacbon dư để hoàn thành quá trình khử oxy chỉ là một ví dụ về tính linh hoạt của quy trình sử dụng phương pháp VIM để sản xuất siêu hợp kim. Các vật liệu khác ngoài siêu hợp kim được khử cacbon, khử lưu huỳnh hoặc chưng cất chọn lọc trong lò nung cảm ứng chân không để đáp ứng các thông số kỹ thuật và đảm bảo các đặc tính vật liệu. Do áp suất hơi cao của hầu hết các nguyên tố vi lượng không mong muốn, chúng có thể được giảm xuống mức rất thấp bằng cách chưng cất trong quá trình nấu chảy cảm ứng chân không, đặc biệt đối với các hợp kim có độ bền cực cao ở nhiệt độ hoạt động cao hơn. Đối với nhiều loại hợp kim phải đáp ứng các yêu cầu chất lượng cao nhất, lò nung cảm ứng chân không là hệ thống nấu chảy phù hợp nhất.

Các phương pháp sau đây có thể dễ dàng kết hợp với hệ thống VIM để tạo ra các sản phẩm nóng chảy sạch:
Kiểm soát môi trường với tỷ lệ rò rỉ và giải hấp thấp.
Lựa chọn vật liệu chịu nhiệt ổn định hơn cho lớp lót nồi nấu chảy
Khuấy trộn và đồng nhất hóa bằng cách khuấy điện từ hoặc thổi khí.
Kiểm soát nhiệt độ chính xác để giảm thiểu phản ứng giữa nồi nấu chảy và kim loại nóng chảy.
Các kỹ thuật loại bỏ xỉ và lọc phù hợp trong quá trình đúc
Áp dụng kỹ thuật máng dẫn và phễu phù hợp để loại bỏ oxit hiệu quả hơn.