Вакуумная индукционная плавка (ВИП) служит для получения суперсплавов и других материалов, получение которых иными способами проблематично или вовсе невозможно. Технология значительно снижает степень загрязнения расплава продуктами взаимодействия с атмосферой в печи. Жаростойкие и особо прочные сплавы на основе никеля, кобальта или железа при плавлении в вакууме получаются гораздо качественнее.
ВИП также используется для плавления специальных медных оснований, урана и других особых материалов
Технология вакуумной индукционной плавки обладает массой преимуществ:
- Доступность продолжительной выдержки расплава в высоком металлургическом вакууме (до 10-3 мбар).
- Практически полное удаление газов из расплава.
- Дозагрузка возможна на любой стадии процесса плавки.
- Точное управление температурой и составом расплава в течение всего процесса.
- Практически полное отсутствие неметаллических включений в готовом продукте.
- Характерная для индукционных плавильных печей высокая скорость плавки.
- Наличие активного индукционного перемешивания расплавленных компонентов будущего продукта.
- Возможность завалки сырья в произвольной форме.
Нередко вакуумная индукционная плавка комбинируется с другими методами обработки металлов в дуплексных или триплексных технологических процессах получения высококачественных деталей. Иллюстрация, приведенная ниже, показывает базовые варианты комбинирования ВИП с другими процессами.
Суперсплавы составляют значительную часть продукции, изготовленной с использованием технологии вакуумной индукционной плавки. 27-45 тысяч тонн суперсплавов производится ежегодно. Используются материалы преимущественно для изготовления самолетных двигателей.
Распределение областей применения суперсплавов таково:
- 80% из всех суперсплавов используется для потребностей аэрокосмической отрасли
- Еще 13% приходится на энергетику.
- Значительная часть оставшихся 7% приходится на нефтехимическую отрасль. Остальным отраслям остается незначительные доли процентов.
Общее потребление энергии на единицу продукции в случае ВИП высоко. Преимущественно из-за сравнительно небольших объемов партий и энергозатрат на наведение вакуума. Достоверных данных нет, но знающие люди указывают на потребление в два раза более высокое, чем в случае с традиционной индукционной плавкой (порядка 1200 кВт*ч на тонну).
Смежные технологии
Другие методы высококачественной обработки металлов, используемые вместе с ВИП включают вакуумно-дуговой переплав (ВДП). Технология подразумевает постепенное расплавление слитка снизу вверх. Процесс повышает чистоту материала. ВДП широко применяется в производстве суперсплавов и титана. Для повышения чистоты материала обработка может проводится несколько раз.
Очистка сплавов с использованием вакуумно-дугового переплава доминирует в США. В Европе шире применяется электрошлаковый переплав.
Электрошлаковый переплав (ЭШП) схож с ВДП, но в качестве защитной среды в первом используется шлак, а не вакуум. ЭШП обходится дешевле ВДП, но для некоторых сплавов степень очистки недостаточна.
В ряде случаев используется электронно-лучевой переплав. В таком случае заготовка слитка или непосредственно шихта плавится электронным пучком в вакууме. Расплавленный материал перетекает через специальные перегородки, которые задерживают загрязняющие частицы высокой плотности. Легкие частицы с низкой плотностью испаряются. Технология позволяет получать материалы наивысшего качества.