Vakuum-Induktions-Schmelzöfen (VIM) sind für das Schmelzen von Metall unter Vakuum mittels elektromagnetischer Induktion ausgelegt.
Wie funktioniert ein VIM-Ofen? Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Die Kernkomponenten
Das Herzstück eines VIM-Ofens ist ein Tiegel, der normalerweise mit feuerfestem Material ausgekleidet ist.
Dieser Tiegel ist von einer Induktionsspule umgeben.
Der gesamte Aufbau ist in einer Vakuumkammer untergebracht.
2. Heizmechanismus
Der Erhitzungsprozess beginnt damit, dass ein elektrischer Strom durch die Induktionsspule geleitet wird.
Die Spule besteht aus hochreinen Kupferrohren in EC-Qualität, die zur Wärmeabfuhr wassergekühlt sind.
Der Strom in der Spule erzeugt ein Magnetfeld, das Wirbelströme in der Metallladung innerhalb des Tiegels induziert.
Diese Wirbelströme erzeugen über den Widerstand Wärme, wodurch die Metallladung effektiv erhitzt wird.
3. Schmelzen und Raffinieren
Sobald die Metallladung ihren Schmelzpunkt erreicht hat, wird sie geschmolzen.
Das von der Induktionsspule erzeugte Magnetfeld trägt zur Umwälzung des flüssigen Metalls bei und fördert die Gleichmäßigkeit der Legierung und der Temperatur.
Die Vakuumumgebung ist entscheidend für die Entfernung von Verunreinigungen durch chemische Reaktionen, Dissoziation, Flotation und Verflüchtigung.
Dieser Prozess verfeinert das Metall, um die gewünschte chemische Zusammensetzung zu erreichen.
4. Kontrolle und Einstellung
Die Frequenz des Wechselstroms, mit dem die Induktionsspule versorgt wird, wird je nach Größe und Form der Metallladung sowie ihrem Zustand (fest oder flüssig) eingestellt.
Diese präzise Steuerung gewährleistet eine effiziente Erwärmung und Schmelzung der Charge.
Um das gewünschte Volumen an geschmolzenem Metall zu erreichen, können zusätzliche Chargen in den Tiegel gegeben werden.
Die Chemie der Schmelze wird kontinuierlich überwacht und unter Vakuumbedingungen angepasst, bis die genauen Anforderungen erfüllt sind.
5. Anwendungen und Vorteile
VIM-Öfen eignen sich besonders für das Schmelzen von Metallen und Legierungen, die einen hohen Reinheitsgrad erfordern, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt und in der Kerntechnik.
Die Vakuumumgebung verhindert Oxidation und andere unerwünschte chemische Reaktionen und gewährleistet so die Qualität des geschmolzenen Metalls.
Das VIM-Verfahren kann an spezifische Anforderungen angepasst werden, wie z. B. der Ofen für die Vakuuminduktionsentgasung (VID), der sich auf die Wärmeerhaltung und Entgasung in einer Vakuumumgebung konzentriert und die Reinheit und Qualität des Metalls weiter verbessert.
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