Fréttir

Vacuum Induction Bræðsla
Tómarúmsteypa (vacuum induction melting – VIM) var þróuð til vinnslu á sérhæfðum og framandi málmblöndur og er þar af leiðandi að verða algengari þar sem þessi háþróuðu efni eru notuð í auknum mæli. VIM var þróað til að bræða og steypa ofurblendi og hástyrkt stál, sem mörg hver krefjast lofttæmisvinnslu vegna þess að þau innihalda eldföst og hvarfgjarn frumefni eins og Ti, Nb og Al. Það er einnig hægt að nota fyrir ryðfrítt stál og aðra málma þegar óskað er eftir hágæða upphafsbræðslu.

Eins og nafnið gefur til kynna felur ferlið í sér bráðnun málms við lofttæmi. Rafsegulvirkjun er notuð sem orkugjafi til að bræða málminn. Framleiðslubráðnun virkar með því að framkalla rafhringstrauma í málminn. Uppspretta er virkjunarspólan, sem ber riðstraum. Hvirfilstraumarnir hitna og bræða að lokum hleðsluna.

Ofninn samanstendur af loftþéttu, vatnskældu stáli jakka sem þolir nauðsynlegt lofttæmi fyrir vinnslu. Málmurinn er brætt í deiglu sem er hýst í vatnskældri örvunarspólu og ofninn er venjulega klæddur með viðeigandi eldföstum efnum.

Málmar og málmblöndur sem hafa mikla sækni í lofttegundir - einkum köfnunarefni og súrefni - eru oft brætt/hreinsað í lofttæmandi innleiðsluofnum til að koma í veg fyrir mengun/hvörf við þessar lofttegundir. Ferlið er því almennt notað til vinnslu á háhreinum efnum eða efnum með þétt vikmörk fyrir efnasamsetningu.

Sp.: Af hverju er tómarúmsbráðnun notuð?

A: Tómarúmörvunarbræðsla var upphaflega þróuð til vinnslu sérhæfðra og framandi málmblöndur og er þar af leiðandi að verða algengari þar sem þessi háþróuðu efni eru notuð í auknum mæli. Þó að það hafi verið þróað fyrir efni eins og ofurblendi, getur það einnig verið notað fyrir ryðfrítt stál og aðra málma.
Hvernig virkar alofttæmandi örvunarofnvinna?
Efni er hlaðið inn í örvunarofninn undir lofttæmi og kraftur er beitt til að bræða hleðsluna. Viðbótargjöld eru gerðar til að koma fljótandi málmrúmmáli í æskilega bræðslugetu. Bráðinn málmur er hreinsaður undir lofttæmi og efnafræðin stillt þar til nákvæmri bræðsluefnafræði er náð.
Hvað verður um málm í lofttæmi?
Sérstaklega mynda flestir málmar oxíðlag á hvaða yfirborði sem er í snertingu við loft. Þetta virkar sem skjöldur til að koma í veg fyrir tengingu. Í tómarúmi geimsins er ekkert loft þannig að málmar myndu ekki mynda hlífðarlagið.

Kostir VIM Bræðslu
Það fer eftir vörunni og málmvinnsluferlinu, lofttæmismagn í hreinsunarfasa er á bilinu 10-1 til 10-4 mbar. Sumir af málmvinnslukostum tómarúmsvinnslu eru:
Bráðnun undir súrefnislausu andrúmslofti takmarkar myndun á málmlausum oxíðinnihaldi og kemur í veg fyrir oxun hvarfgjarnra frumefna
Ná mjög nánu samsetningarþoli og gasinnihaldi
Fjarlæging óæskilegra snefilefna með háum gufuþrýstingi
Fjarlæging uppleystra lofttegunda - súrefni, vetni, köfnunarefni
Aðlögun nákvæmrar og einsleitrar álblöndu og bræðsluhitastigs
Bráðnun í lofttæmi útilokar þörfina fyrir hlífðar gjallhlíf og dregur úr hættu á gjallmengun fyrir slysni eða innilokun í hleifinni
Af þessum sökum eru málmvinnsluaðgerðir eins og fosfórun og brennisteinshreinsun takmarkaðar. VIM málmvinnsla beinist fyrst og fremst að þrýstingsháðum viðbrögðum, svo sem viðbrögðum kolefnis, súrefnis, köfnunarefnis og vetnis. Fjarlæging skaðlegra, rokgjarnra snefilefna, eins og antímóns, tellúr, selens og bismúts, í lofttæmandi örvunarofnum er mjög hagnýtt.

Nákvæmt eftirlit með þrýstingsháðum viðbrögðum umfram kolefnis til að ljúka afoxuninni er aðeins eitt dæmi um fjölhæfni ferla þar sem VIM ferlið er notað til framleiðslu á ofurblendi. Önnur efni en ofurblendi eru afkoluðu, brennisteinshreinsuð eða valeimuð í lofttæmandi innleiðsluofnum til að uppfylla forskriftir og tryggja efniseiginleika. Vegna mikils gufuþrýstings flestra óæskilegu snefilefnanna er hægt að lækka þau niður í mjög lágt magn með eimingu við lofttæmisbráðnun, sérstaklega fyrir málmblöndur með mjög mikinn styrk við hærra vinnuhitastig. Fyrir ýmsar málmblöndur sem verða að uppfylla ströngustu gæðakröfur, er lofttæmingarofninn hentugasta bræðslukerfið.

Auðvelt er að sameina eftirfarandi aðferðir við VIM kerfið til að framleiða hreina bræðslu:
Andrúmsloftsstýring með litlum leka- og afsogshraða
Val á stöðugra eldföstu efni fyrir deiglufóður
Hrært og einsleitt með rafsegulhræringu eða hreinsun gass
Nákvæm hitastýring til að lágmarka deigluhvörf við bræðsluna
Hentug afslögun og síunartækni meðan á steypuferlinu stendur
Notkun á hentugri þvotta- og tunnutækni til að fjarlægja oxíð betur.