חֲדָשׁוֹת

התכת אינדוקציה בוואקום
יציקת ואקום (VIM) פותחה לעיבוד סגסוגות מיוחדות ואקזוטיות, וכתוצאה מכך היא הופכת נפוצה יותר ויותר ככל שחומרים מתקדמים אלה נמצאים בשימוש גובר. VIM פותח כדי להתיך ויציקה של סגסוגות-על ופלדות בעלות חוזק גבוה, שרבות מהן דורשות עיבוד בוואקום מכיוון שהן מכילות יסודות עקשן וריאקטיביים כגון Ti, Nb ו-Al. ניתן להשתמש בה גם עבור פלדות אל חלד ומתכות אחרות כאשר נדרשת התכה ראשונית באיכות גבוהה.

כפי שהשם מרמז, התהליך כרוך בהתכת מתכת בתנאי ואקום. אינדוקציה אלקטרומגנטית משמשת כמקור אנרגיה להתכת המתכת. התכת אינדוקציה פועלת על ידי גרימת זרמי מערבולת חשמליים במתכת. המקור הוא סליל האינדוקציה, הנושא זרם מתחלף. זרמי המערבולת מחממים ובסופו של דבר גורמים למתיכת המטען.

התנור מורכב ממעטפת פלדה אטומה, מקוררת במים, המסוגלת לעמוד בוואקום הנדרש לעיבוד. המתכת מותכת בכור היתוך הממוקם בסליל אינדוקציה מקורר במים, והתנור מצופה בדרך כלל בחומרים חסיני אש מתאימים.

מתכות וסגסוגות בעלות זיקה גבוהה לגזים - בפרט חנקן וחמצן - מותכות/מעודנות לעיתים קרובות בתנורי אינדוקציה בוואקום כדי למנוע זיהום/תגובה עם גזים אלה. לכן, התהליך משמש בדרך כלל לעיבוד חומרים בעלי טוהר גבוה או חומרים בעלי סבולות הדוקות של הרכב כימי.

ש: מדוע משתמשים בהתכה אינדוקטיבית בוואקום?

א: התכת אינדוקציה בוואקום פותחה במקור לעיבוד סגסוגות מיוחדות ואקזוטיות, וכתוצאה מכך הופכת נפוצה יותר ויותר ככל שהשימוש בחומרים מתקדמים אלה הולך וגובר. בעוד שהיא פותחה עבור חומרים כמו סגסוגות-על, ניתן להשתמש בה גם עבור פלדות אל-חלד ומתכות אחרות.
איך עושה אתנור אינדוקציה ואקוםעֲבוֹדָה?
החומר מוכנס לתנור האינדוקציה תחת ואקום ומופעל כוח כדי להמיס את המטען. מטענים נוספים מוכנסים כדי להביא את נפח המתכת הנוזלית לקיבולת ההיתוך הרצויה. המתכת המותכת מזוקקת תחת ואקום והכימיה מותאמת עד להשגת כימיה מדויקת של ההיתוך.
מה קורה למתכת בוואקום?
בפרט, רוב המתכות יוצרות שכבת תחמוצת על כל משטח החשוף לאוויר. שכבה זו משמשת כמגן המונע התקשרות. בוואקום של החלל, אין אוויר ולכן מתכות לא יוצרות את שכבת ההגנה.

יתרונות ההיתוך של VIM
בהתאם למוצר ולתהליך המתכתי, רמות הוואקום במהלך שלב הזיקוק נעות בטווח של 10-1 עד 10-4 מיליבר. חלק מהיתרונות המתכתיים של עיבוד בוואקום הם:
התכה תחת אטמוספירה נטולת חמצן מגבילה את היווצרותן של תכלילים של תחמוצות לא מתכתיות ומונעת חמצון של יסודות ריאקטיביים.
השגת סבילות הרכב ותכולת גז קרובים מאוד
הסרת יסודות קורט לא רצויים עם לחצי אדים גבוהים
סילוק גזים מומסים - חמצן, מימן, חנקן
כוונון הרכב סגסוגת מדויק והומוגני וטמפרטורת התכה
התכה בוואקום מבטלת את הצורך בכיסוי מגן של סיגים ומקטינה את הפוטנציאל לזיהום מקרי של סיגים או תכלילים במטיל.
מסיבה זו, פעולות מטלורגיות כגון דה-זרחן ודסולפוריזציה מוגבלות. מטלורגיה של VIM מכוונת בעיקר לתגובות תלויות לחץ, כגון תגובות של פחמן, חמצן, חנקן ומימן. הסרת יסודות קורט מזיקים ונדיפים, כגון אנטימון, טלוריום, סלניום וביסמוט, בתנורי אינדוקציה בוואקום היא בעלת חשיבות מעשית ניכרת.

ניטור מדויק של התגובה התלויה בלחץ של עודף פחמן להשלמת תהליך הדה-חמצון הוא רק דוגמה אחת לגיוון בתהליך המשתמש בתהליך VIM לייצור סגסוגות-על. חומרים שאינם סגסוגות-על עוברים דה-קרבוריזציה, דה-גופרית או זיקוק סלקטיבי בתנורי אינדוקציה בוואקום על מנת לעמוד במפרטים ולהבטיח תכונות חומר. בשל לחץ האדים הגבוה של רוב יסודות הקורט הלא רצויים, ניתן להפחית אותם לרמות נמוכות מאוד על ידי זיקוק במהלך התכת אינדוקציה בוואקום, במיוחד עבור סגסוגות בעלות חוזק גבוה במיוחד בטמפרטורות הפעלה גבוהות יותר. עבור סגסוגות שונות שחייבות לעמוד בדרישות האיכות הגבוהות ביותר, תנור אינדוקציה בוואקום הוא מערכת ההיתוך המתאימה ביותר.

ניתן לשלב בקלות את השיטות הבאות עם מערכת VIM כדי לייצר מותכים נקיים:
בקרת אטמוספרה עם קצב דליפה ודסורציה נמוכים
בחירת חומר עקשן יציב יותר לציפוי כור היתוך
ערבוב והומוגניזציה על ידי ערבוב אלקטרומגנטי או טיהור גז
בקרת טמפרטורה מדויקת כדי למזער תגובות של ציד המיתוך עם החומר המותך
טכניקות מתאימות להסרת סיגים וסינון במהלך תהליך היציקה
יישום טכניקת כביסה ומיכל מתאימה להסרת תחמוצת טובה יותר.