Das Schmelzen von Metall im Vakuum ist ein spezielles Verfahren, das als Vakuum-Induktionsschmelzen (VIM) bekannt ist.
Dieses Verfahren gewährleistet, dass Metalle ohne Verunreinigungen geschmolzen werden, und ist daher ideal für die Herstellung hochwertiger Metalle.
Hier finden Sie eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise von VIM:
Wie schmilzt man Metall in einem Vakuum? 9 wichtige Schritte zum Verständnis des Vakuum-Induktionsschmelzens (VIM)
1. Vakuumkammer
Der Schmelzprozess findet in einer Vakuumkammer statt.
Diese Kammer ist luftdicht und so konzipiert, dass die erforderlichen Vakuumbedingungen aufrechterhalten werden.
2. Induktionsofen
Im Inneren der Vakuumkammer befindet sich ein Induktionsofen.
Dieser Ofen enthält einen feuerfest ausgekleideten Tiegel, in dem das Metall geschmolzen wird.
Der Tiegel ist von einer Induktionsspule umgeben.
3. Elektromagnetische Induktion
Die Induktionserwärmung wird zum Schmelzen des Metalls verwendet.
Wenn ein Wechselstrom durch die Induktionsspule fließt, erzeugt er ein wechselndes Magnetfeld.
Dieses Feld induziert Wirbelströme im Metall.
4. Wirbelströme
Wirbelströme sind zirkulierende Ströme, die in einem Leiter fließen, wenn er einem wechselnden Magnetfeld ausgesetzt ist.
Bei VIM werden diese Ströme in das zu schmelzende Metall induziert.
Diese Ströme erzeugen Wärme und bringen das Metall zum Schmelzen.
5. Vakuumbedingungen
Die Verwendung eines Vakuums ist beim VIM entscheidend.
Bestimmte Metalle und Legierungen haben eine Affinität zu Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff.
Das Schmelzen dieser Metalle an der Luft würde zu unerwünschten Reaktionen und Verunreinigungen führen.
Durch die Erzeugung eines Vakuums kann das Metall ohne Kontakt mit diesen Gasen geschmolzen werden.
6. Für VIM geeignete Metalle
Das Vakuum-Induktionsschmelzen eignet sich für Metalle und Legierungen, die sich leicht mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff verbinden.
Beispiele hierfür sind Superlegierungen, Aluminium, rostfreier Stahl, Nickel und Kobalt.
7. Schmelzverfahren
Der Prozess beginnt mit der Zugabe der Metallmaterialien in den feuerfest ausgekleideten Tiegel.
Der Induktionsofen erzeugt Wärme durch elektromagnetische Induktion.
Das Metall wird erhitzt, bis es seinen Schmelzpunkt erreicht.
8. Schmelzen und Gießen
Sobald das Metall geschmolzen ist, kann es in die gewünschte Form gegossen oder für die weitere Verarbeitung verwendet werden.
Der gesamte Prozess findet bei niedrigem Druck in der Vakuumkammer statt.
Dies gewährleistet eine genaue Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Legierung.
9. Temperaturüberwachung und -anpassung
Während des Schmelzvorgangs kann die Temperatur in Echtzeit überwacht und die Materialzusammensetzung angepasst werden.
Dadurch wird sichergestellt, dass das endgültige Metallmaterial den gewünschten Spezifikationen entspricht.
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