Das Schmelzen von Metallen mittels elektromagnetischer Induktion unter Vakuumbedingungen ist ein Verfahren zum Schmelzen von Verbrauchselektroden (VAR).
Dieses Verfahren eignet sich besonders für Metalle und Legierungen, die eine Affinität zu Sauerstoff und Stickstoff haben, so dass sie an der Luft nicht geschmolzen werden können.
7 Schritte erklärt
1. Laden der Elektrode
Die zu schmelzende Elektrode wird in den Ofen eingelegt.
Bei Spezialstählen und Superlegierungen wird die Elektrode zuvor an Luft oder im Vakuum gegossen.
Bei reaktiven Metallen wie Titan wird die Elektrode aus verdichtetem Schwamm und/oder Schrott oder aus einem Herdschmelzverfahren wie Plasma oder Elektronenstrahl hergestellt.
2. Aufbau des Vakuumgefäßes
Das Vakuumgefäß, in dem das Schmelzen stattfindet, besteht aus zwei mechanischen Hauptbaugruppen: dem beweglichen Ofenkopf und der feststehenden Schmelzstation.
Der bewegliche Ofenkopf ist der obere Teil des Gefäßes und unterstützt und steuert die Bewegung der Elektrode.
Die feste Schmelzstation, die die untere Hälfte des Gefäßes bildet, besteht aus einem abnehmbaren Kupfertiegel, der in einen festen Wassermantel aus Edelstahl eingesetzt ist.
3. Erzeugen eines Vakuums
Sobald die Elektrode an der Stößelanordnung festgeklemmt ist, hebt der Stößel die Elektrode an, während der Ofenkopf abgesenkt wird, um eine Vakuumabdichtung über dem Tiegel zu erzeugen.
Sobald ein Vakuum aufgebaut ist, wird die Gleichstromversorgung aktiviert.
4. Lichtbogenschmelzen
Das Steuersystem zündet automatisch einen Hochstromlichtbogen zwischen der Abschmelzelektrode (Kathode -) und dem Tiegelboden (Anode +), wodurch sich schnell ein Schmelzbad aus Metall bildet.
Der Abstand zwischen der Schmelzelektrode und dem Metallbad (Lichtbogenspalt) wird genau eingehalten, und es wird eine kontrollierte Schmelzgeschwindigkeit erreicht.
5. Vorteile des Vakuums
Die Metalltropfen, die durch den Lichtbogenspalt fallen, sind der Vakuumumgebung und den extremen Temperaturen der Lichtbogenzone ausgesetzt.
Dies führt zur Entfernung gelöster Gase, zur Verdampfung von Begleitelementen und zur Verbesserung der Oxidreinheit.
Der wassergekühlte Tiegel ermöglicht eine gerichtete Erstarrung, wodurch Makroseigerungen verhindert und Mikroseigerungen verringert werden.
6. Kontrollierte Erstarrung
Das von den Metalltropfen gebildete Schmelzbad erstarrt in einer gerichteten Weise.
Wenn die Schmelzgeschwindigkeit und der Lichtbogenabstand richtig gesteuert werden, verhindert diese gerichtete Erstarrung Seigerungen und verbessert die Materialeigenschaften des Blocks.
7. Schrittweise Leistungsreduzierung
Gegen Ende des Prozesses wird die Leistung allmählich reduziert, um eine kontrollierte Heißspitze zu erreichen und die Ausbeute an nützlichen Produkten zu maximieren.
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