Technisches Team · Kintek Solution

Das Vakuumschmelzen, insbesondere das Vakuum-Induktionsschmelzen (VIM), ist eine spezielle Technik zum Schmelzen und Veredeln von Metallen und Legierungen unter Vakuumbedingungen.Diese Methode ist unerlässlich für Materialien, die mit Sauerstoff, Stickstoff oder anderen in der Atmosphäre vorhandenen Gasen hochreaktiv sind.Bei diesem Verfahren werden metallische Rohstoffe in einen Tiegel gelegt, der von einer Induktionsspule umgeben ist.Wenn ein Wechselstrom durch die Spule fließt, werden im Metall Wirbelströme erzeugt, die es erhitzen und zum Schmelzen bringen.Die Vakuumumgebung sorgt für die Entfernung von Gasverunreinigungen, während das elektromagnetische Rühren die gleichmäßige Zusammensetzung fördert.Zu den wichtigsten Verfahrensschritten gehören das Chargieren, Schmelzen, Raffinieren und Gießen, die alle in einem Vakuumofen durchgeführt werden, der für hohe Temperaturen und Vakuumbedingungen ausgelegt ist.

Die wichtigsten Punkte erklärt:

1. Auswahl und Vorbereitung des Tiegels:

   • Der Tiegel ist eine entscheidende Komponente des Vakuum-Induktionsschmelzverfahrens.Er muss aus feuerfesten Materialien bestehen, die extremen Temperaturen und chemischen Reaktionen mit dem geschmolzenen Metall standhalten können.
   • Eine ordnungsgemäße Vorbereitung des Tiegels gewährleistet, dass er frei von Verunreinigungen ist, die die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen könnten.

2. Vorbereitung der Ladung:

   • Die Charge besteht aus den zu schmelzenden Rohstoffen, zu denen Metalle, Legierungen und Zusatzstoffe gehören können.
   • Die Materialien werden sorgfältig ausgewählt und aufbereitet, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Spezifikationen für das Endprodukt erfüllen.

3. Schmelzen und Raffinieren:

   • Der Schmelzvorgang beginnt, wenn ein Wechselstrom durch die Induktionsspule fließt, der in der Metallladung Wirbelströme erzeugt.Diese Wirbelströme bewirken, dass sich das Metall erhitzt und schließlich schmilzt.
   • Die Vakuumumgebung spielt eine entscheidende Rolle bei der Raffination des geschmolzenen Metalls, indem sie gelöste Gase und Verunreinigungen entfernt.Das Ergebnis ist ein reineres, hochwertigeres Metall.
   • Das elektromagnetische Rühren, das durch den Wechselstrom ausgelöst wird, sorgt für eine gleichmäßige Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls.

4. Gießen:

   • Nach dem Schmelzen und Raffinieren des Metalls wird es in Gussformen gegossen, um Barren oder andere gewünschte Formen herzustellen.
   • Der Gießprozess muss sorgfältig kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Metall die Form vollständig ausfüllt und mit den gewünschten Eigenschaften erstarrt.

5. Komponenten des Vakuumofens:

   • Der Vakuum-Induktionsschmelzofen ist ein komplexes System, das mehrere Schlüsselkomponenten umfasst:
     • Mantel des Ofens:Enthält die Schmelzkammer und ist mit Beobachtungs-, Temperaturmess- und Beschickungsgeräten ausgestattet.
     • Induktor:Die Spule, die das für die Induktionserwärmung notwendige elektromagnetische Feld erzeugt.
     • Tiegel:Nimmt die Metallladung auf und ist mit feuerfesten Materialien ausgekleidet.
     • Kipp-Mechanismus:Ermöglicht das Kippen des Tiegels zum Gießen.
     • Mechanismus der Barrenform:Dient zur Formung des geschmolzenen Metalls zu Barren.
     • Stromversorgungsgerät:Liefert den für die Induktionserwärmung benötigten Wechselstrom.
     • Wasser-Kühlsystem:Verhindert eine Überhitzung der Ofenkomponenten.
   • Der Ofen ist außerdem mit einem Vakuumsystem zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Vakuumbedingungen, einem Stromversorgungssystem und einem Kontrollsystem zur Steuerung des gesamten Prozesses ausgestattet.

6. Batch-Vakuum-Induktionsschmelzofen:

   • In einem Batch-Vakuum-Induktionsschmelzofen findet der gesamte Prozess - Schmelzen, Raffinieren und Gießen - in einer einzigen Kammer statt.
   • Nach jedem Zyklus muss der Vakuumzustand unterbrochen werden, um die Kokille zu entfernen, und der Ofen muss für den nächsten Zyklus neu befüllt werden.
   • Diese Art von Ofen wird häufig in Branchen eingesetzt, die hochreine Metalle und Legierungen benötigen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Elektronik.

7. Mechanismus der Erwärmung:

   • Die Erwärmung in einem Vakuumofen erfolgt hauptsächlich durch Strahlung.Um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten, müssen die Werkstücke in angemessenem Abstand im Ofen platziert werden.
   • Die Vakuumumgebung verbessert den Erhitzungsprozess, da Konvektionswärmeverluste vermieden werden, was eine effizientere und gleichmäßigere Erhitzung ermöglicht.

8. Prozessablauf:

   • Der Prozessablauf des Vakuum-Induktionsschmelzens lässt sich in vier Hauptphasen unterteilen:
     • Beschickung:Einfüllen der Rohstoffe in den Schmelztiegel.
     • Schmelzen:Erhitzen der Materialien bis zum Schmelzen durch elektromagnetische Induktion.
     • Veredelung:Entfernen von Verunreinigungen und Gasen unter Vakuumbedingungen.
     • Ausgießen:Überführung des geschmolzenen Metalls in Formen zur Herstellung des Endprodukts.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Vakuum-Induktionsschmelzverfahren eine hochentwickelte Methode zur Herstellung hochwertiger Metalle und Legierungen ist.Es nutzt die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion und der Vakuumtechnik, um den Schmelz- und Raffinationsprozess präzise zu steuern.Der Einsatz eines Vakuumofens gewährleistet, dass das Endprodukt frei von Verunreinigungen ist und eine einheitliche Zusammensetzung aufweist, wodurch es sich ideal für Anwendungen eignet, die Hochleistungsmaterialien erfordern.

Zusammenfassende Tabelle:

Stufe	Beschreibung
Beschickung	Einfüllen von Rohstoffen (Metalle, Legierungen, Zusatzstoffe) in den Tiegel.
Schmelzen	Erhitzen von Materialien durch elektromagnetische Induktion, bis sie schmelzen.
Raffinieren	Entfernen von Verunreinigungen und Gasen unter Vakuum für saubereres, hochwertigeres Metall.
Gießen	Überführen von geschmolzenem Metall in Formen, um Barren oder gewünschte Formen zu formen.

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