ข่าว

การหลอมด้วยการเหนี่ยวนำสุญญากาศ
การหล่อแบบสุญญากาศ (การหลอมด้วยการเหนี่ยวนำสุญญากาศ - VIM) ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับการแปรรูปโลหะผสมเฉพาะทางและโลหะผสมที่แปลกใหม่ และด้วยเหตุนี้ จึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นเนื่องจากมีการนำวัสดุขั้นสูงเหล่านี้มาใช้มากขึ้น VIM ได้รับการพัฒนาเพื่อหลอมและหล่อซูเปอร์อัลลอยและเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งหลายรายการจำเป็นต้องผ่านกระบวนการสุญญากาศ เนื่องจากมีองค์ประกอบที่ทนไฟและเกิดปฏิกิริยา เช่น Ti, Nb และ Al นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับเหล็กสเตนเลสและโลหะอื่นๆ ได้เมื่อต้องการการหลอมเริ่มต้นคุณภาพสูง

ตามชื่อที่แนะนำ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการหลอมโลหะภายใต้สภาวะสุญญากาศ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าใช้เป็นแหล่งพลังงานในการหลอมโลหะ การหลอมแบบเหนี่ยวนำทำงานโดยการกระตุ้นกระแสไฟฟ้าไหลวนในโลหะ แหล่งกำเนิดคือขดลวดเหนี่ยวนำซึ่งมีกระแสสลับ กระแสน้ำวนจะร้อนและละลายประจุในที่สุด

เตาเผาประกอบด้วยปลอกหุ้มเหล็กระบายความร้อนด้วยน้ำที่กันอากาศเข้าได้ ซึ่งสามารถทนต่อสุญญากาศที่จำเป็นสำหรับการแปรรูปได้ โลหะถูกหลอมในเบ้าหลอมที่อยู่ในคอยล์เหนี่ยวนำระบายความร้อนด้วยน้ำ และโดยทั่วไปแล้วเตาหลอมจะบุด้วยวัสดุทนไฟที่เหมาะสม

โลหะและโลหะผสมที่มีความสัมพันธ์กับก๊าซสูง โดยเฉพาะไนโตรเจนและออกซิเจน มักจะถูกหลอม/ทำให้บริสุทธิ์ในเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศ เพื่อป้องกันการปนเปื้อน/ทำปฏิกิริยากับก๊าซเหล่านี้ โดยทั่วไปกระบวนการนี้จึงใช้สำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือวัสดุที่มีความทนทานต่อองค์ประกอบทางเคมีที่เข้มงวด

ถาม: เหตุใดจึงใช้การหลอมแบบเหนี่ยวนำสุญญากาศ

ตอบ: การหลอมด้วยการเหนี่ยวนำสุญญากาศได้รับการพัฒนามาเพื่อการแปรรูปโลหะผสมเฉพาะทางและโลหะผสมที่แปลกใหม่ และด้วยเหตุนี้จึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นเนื่องจากมีการนำวัสดุขั้นสูงเหล่านี้มาใช้มากขึ้น แม้ว่าได้รับการพัฒนาสำหรับวัสดุ เช่น ซูเปอร์อัลลอย แต่ก็สามารถใช้กับสเตนเลสและโลหะอื่นๆ ได้เช่นกัน
ก. ทำอย่างไรเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศงาน?
วัสดุจะถูกชาร์จเข้าเตาเหนี่ยวนำภายใต้สุญญากาศ และใช้พลังงานเพื่อหลอมประจุ มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเพื่อทำให้ปริมาตรโลหะเหลวมีความจุหลอมละลายที่ต้องการ โลหะหลอมเหลวได้รับการขัดเกลาภายใต้สุญญากาศและปรับเคมีจนได้เคมีหลอมเหลวที่แม่นยำ
เกิดอะไรขึ้นกับโลหะในสุญญากาศ?
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โลหะส่วนใหญ่ก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์บนพื้นผิวใดๆ ที่สัมผัสกับอากาศ สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการเกาะติด ในสุญญากาศของอวกาศนั้นไม่มีอากาศ ดังนั้นโลหะจึงไม่ก่อตัวเป็นชั้นป้องกัน

ข้อดีของการหลอม VIM
ระดับสุญญากาศในระหว่างขั้นตอนการกลั่นจะอยู่ในช่วง 10-1 ถึง 10-4 มิลลิบาร์ ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์และกระบวนการทางโลหะวิทยา ข้อได้เปรียบทางโลหะวิทยาบางประการของการแปรรูปสุญญากาศคือ:
การหลอมละลายภายใต้บรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจนจำกัดการก่อตัวของการรวมตัวของอโลหะออกไซด์และป้องกันการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยา
บรรลุความคลาดเคลื่อนขององค์ประกอบและปริมาณก๊าซที่ใกล้เคียงกันมาก
กำจัดธาตุที่ไม่ต้องการด้วยความดันไอสูง
การกำจัดก๊าซที่ละลายน้ำ – ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน
การปรับองค์ประกอบโลหะผสมและอุณหภูมิหลอมเหลวที่แม่นยำและเป็นเนื้อเดียวกัน
การหลอมในสุญญากาศช่วยขจัดความจำเป็นในการป้องกันตะกรัน และลดโอกาสที่จะเกิดการปนเปื้อนหรือการปนเปื้อนของตะกรันโดยไม่ได้ตั้งใจในแท่งโลหะ
ด้วยเหตุนี้ การดำเนินการทางโลหะวิทยา เช่น การลดฟอสฟอไรเซชัน และการกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชัน จึงมีจำกัด โลหะวิทยา VIM มุ่งเป้าไปที่ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับความดันเป็นหลัก เช่น ปฏิกิริยาของคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน การกำจัดธาตุที่เป็นอันตรายและระเหยง่าย เช่น พลวง เทลลูเรียม ซีลีเนียม และบิสมัท ในเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก

การตรวจสอบที่แม่นยำของปฏิกิริยาที่ขึ้นกับความดันของคาร์บอนส่วนเกินเพื่อกำจัดออกซิเดชั่นให้เสร็จสมบูรณ์เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของความคล่องตัวของกระบวนการโดยใช้กระบวนการ VIM สำหรับการผลิตซูเปอร์อัลลอย วัสดุอื่นที่ไม่ใช่ซูเปอร์อัลลอยจะถูกแยกคาร์บอน กำจัดซัลเฟอร์ หรือกลั่นแบบเลือกสรรในเตาหลอมเหนี่ยวนำสุญญากาศ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะและรับประกันคุณสมบัติของวัสดุ เนื่องจากความดันไอสูงของธาตุรองที่ไม่พึงประสงค์ส่วนใหญ่ จึงสามารถลดธาตุเหล่านี้ให้อยู่ในระดับที่ต่ำมากได้โดยการกลั่นระหว่างการหลอมเหลวด้วยการเหนี่ยวนำสุญญากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงมากที่อุณหภูมิการทำงานสูงกว่า สำหรับโลหะผสมต่างๆ ที่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพสูงสุด เตาเหนี่ยวนำสุญญากาศคือระบบหลอมที่เหมาะสมที่สุด

วิธีการต่อไปนี้สามารถใช้ร่วมกับระบบ VIM ได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างการหลอมที่สะอาด:
การควบคุมบรรยากาศด้วยอัตราการรั่วและการคายการดูดซึมต่ำ
การเลือกวัสดุทนไฟที่มีความเสถียรมากขึ้นสำหรับซับในเบ้าหลอม
การกวนและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยการกวนหรือไล่ก๊าซด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า
การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อลดปฏิกิริยาของถ้วยใส่ตัวอย่างกับการหลอมเหลว
เทคนิคการกำจัดความล่าช้าและการกรองที่เหมาะสมระหว่างกระบวนการหล่อ
การใช้เทคนิคการซักและฟอกที่เหมาะสมเพื่อการกำจัดออกไซด์ที่ดีขึ้น