Aħbarijiet

Tidwib bl-Induzzjoni tal-Vakwu
L-ikkastjar bil-vakwu (tidwib bl-induzzjoni tal-vakwu – VIM) ġie żviluppat għall-ipproċessar ta' ligi speċjalizzati u eżotiċi, u konsegwentement qed isir aktar komuni hekk kif dawn il-materjali avvanzati qed jintużaw dejjem aktar. Il-VIM ġie żviluppat biex idub u jitfa' superligi u azzar ta' saħħa għolja, li ħafna minnhom jeħtieġu pproċessar bil-vakwu għax fihom elementi refrattorji u reattivi bħal Ti, Nb u Al. Jista' jintuża wkoll għal azzar li ma jissaddadx u metalli oħra meta tkun mixtieqa tidwib inizjali ta' kwalità għolja.

Kif jissuġġerixxi l-isem, il-proċess jinvolvi t-tidwib ta' metall taħt kundizzjonijiet ta' vakwu. L-induzzjoni elettromanjetika tintuża bħala s-sors tal-enerġija għat-tidwib tal-metall. It-tidwib bl-induzzjoni jaħdem billi jinduċi kurrenti elettriċi eddy fil-metall. Is-sors huwa l-kolja tal-induzzjoni, li ġġorr kurrent alternanti. Il-kurrenti eddy jisħnu u eventwalment idubu l-ċarġ.

Il-forn jikkonsisti minn ġakketta tal-azzar li ma tgħaddix arja minnha u mkessħa bl-ilma li tkun kapaċi tiflaħ il-vakwu meħtieġ għall-ipproċessar. Il-metall jiddewweb f'griġjol imdaħħal f'koljatura ta' induzzjoni mkessħa bl-ilma, u l-forn tipikament ikun miksi b'refrattorji xierqa.

Metalli u ligi li għandhom affinità għolja għall-gassijiet – b'mod partikolari n-nitroġenu u l-ossiġnu – ħafna drabi jiġu mdewba/raffinati f'fran tal-induzzjoni bil-vakwu biex jipprevjenu l-kontaminazzjoni/reazzjoni ma' dawn il-gassijiet. Għalhekk, il-proċess ġeneralment jintuża għall-ipproċessar ta' materjali ta' purità għolja jew materjali b'tolleranzi stretti fuq il-kompożizzjoni kimika.

M: Għaliex jintuża t-tidwib bl-induzzjoni tal-vakwu?

A: It-tidwib bl-induzzjoni tal-vakwu ġie żviluppat oriġinarjament għall-ipproċessar ta' ligi speċjalizzati u eżotiċi u konsegwentement qed isir aktar komuni hekk kif dawn il-materjali avvanzati qed jintużaw dejjem aktar. Filwaqt li ġie żviluppat għal materjali bħal superligi, jista' jintuża wkoll għal azzar inossidabbli u metalli oħra.
Kif jaħdemforn tal-induzzjoni bil-vakwuxogħol?
Il-materjal jiġi mgħobbi fil-forn tal-induzzjoni taħt vakwu u tiġi applikata l-enerġija biex idub il-ċarġ. Isiru ħlasijiet addizzjonali biex il-volum tal-metall likwidu jinġieb għall-kapaċità ta' tidwib mixtieqa. Il-metall imdewweb jiġi raffinat taħt vakwu u l-kimika tiġi aġġustata sakemm tinkiseb il-kimika preċiża tat-tidwib.
X'jiġri mill-metall fil-vakwu?
B'mod partikolari, ħafna metalli jiffurmaw saff ta' ossidu fuq kwalunkwe wiċċ li jkun espost għall-arja. Dan jaġixxi bħala tarka biex jipprevjeni t-twaħħil. Fil-vakwu tal-ispazju, ma jkunx hemm arja u għalhekk il-metalli ma jiffurmawx is-saff protettiv.

Vantaġġi tat-Tidwib tal-VIM
Skont il-prodott u l-proċess metallurġiku, il-livelli tal-vakwu matul il-fażi tar-raffinar huma f'medda ta' 10-1 sa 10-4 mbar. Xi wħud mill-vantaġġi metallurġiċi tal-ipproċessar bil-vakwu huma:
It-tidwib taħt atmosfera ħielsa mill-ossiġnu jillimita l-formazzjoni ta' inklużjonijiet ta' ossidu mhux metalliku u jipprevjeni l-ossidazzjoni ta' elementi reattivi
Kisba ta' tolleranzi kompożizzjonali u kontenuti ta' gass qrib ħafna
Tneħħija ta' elementi traċċa mhux mixtieqa bi pressjonijiet għoljin tal-fwar
Tneħħija ta' gassijiet maħlula – ossiġnu, idroġenu, nitroġenu
Aġġustament ta' kompożizzjoni preċiża u omoġenja tal-liga u t-temperatura tat-tidwib
It-tidwib fil-vakwu jelimina l-ħtieġa għal għata protettiva tal-gagazza u jnaqqas il-potenzjal ta' kontaminazzjoni aċċidentali tal-gagazza jew inklużjonijiet fl-ingott
Għal din ir-raġuni, operazzjonijiet metallurġiċi bħad-defosforizzazzjoni u d-desulfurizzazzjoni huma limitati. Il-metallurġija VIM hija primarjament immirata lejn ir-reazzjonijiet dipendenti fuq il-pressjoni, bħal reazzjonijiet tal-karbonju, l-ossiġnu, in-nitroġenu u l-idroġenu. It-tneħħija ta' elementi traċċa volatili u ta' ħsara, bħall-antimonju, it-tellurju, is-selenju u l-biżmut, f'fran tal-induzzjoni bil-vakwu hija ta' importanza prattika konsiderevoli.

Il-monitoraġġ eżatt tar-reazzjoni dipendenti fuq il-pressjoni tal-karbonju żejjed biex titlesta d-deossidazzjoni huwa biss eżempju wieħed tal-versatilità tal-proċess bl-użu tal-proċess VIM għall-produzzjoni ta' superligi. Materjali għajr is-superligi huma dekarburizzati, desulfurizzati jew distillati b'mod selettiv fi fran ta' induzzjoni bil-vakwu sabiex jissodisfaw l-ispeċifikazzjonijiet u jiggarantixxu l-proprjetajiet tal-materjal. Minħabba l-pressjoni għolja tal-fwar tal-biċċa l-kbira tal-elementi traċċa mhux mixtieqa, dawn jistgħu jitnaqqsu għal livelli baxxi ħafna permezz tad-distillazzjoni waqt it-tidwib bl-induzzjoni bil-vakwu, partikolarment għal-ligi b'saħħa estremament għolja f'temperaturi operattivi ogħla. Għal diversi ligi li jridu jissodisfaw l-ogħla rekwiżiti ta' kwalità, il-forn ta' induzzjoni bil-vakwu huwa l-aktar sistema ta' tidwib adattata.

Il-metodi li ġejjin jistgħu jiġu kkombinati faċilment mas-sistema VIM biex jipproduċu tidwib nadif:
Kontroll tal-atmosfera b'rati baxxi ta' tnixxija u desorbiment
L-għażla ta' materjal refrattorju aktar stabbli għall-kisi tal-griġjol
Taħwid u omoġenizzazzjoni permezz ta' taħwid elettromanjetiku jew gass tat-tindif
Kontroll eżatt tat-temperatura biex jiġu minimizzati r-reazzjonijiet tal-griġjol mat-tidwib
Tekniki xierqa għat-tneħħija tal-gagazza u l-iffiltrar matul il-proċess tal-ikkastjar
Applikazzjoni ta' teknika xierqa ta' ħasil u tundish għal tneħħija aħjar tal-ossidu.