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Fusão por indução a vácuo
A fundição a vácuo (fusão por indução a vácuo – VIM) foi desenvolvida para o processamento de ligas especializadas e exóticas e, conseqüentemente, está se tornando mais comum à medida que esses materiais avançados são cada vez mais empregados. O VIM foi desenvolvido para fundir e fundir superligas e aços de alta resistência, muitos dos quais requerem processamento a vácuo por conterem elementos refratários e reativos como Ti, Nb e Al. Também pode ser usado para aços inoxidáveis ​​e outros metais quando se deseja uma fusão inicial de alta qualidade.

Como o nome sugere, o processo envolve a fusão de um metal sob condições de vácuo. A indução eletromagnética é usada como fonte de energia para derreter o metal. A fusão por indução funciona induzindo correntes parasitas elétricas no metal. A fonte é a bobina de indução, que transporta uma corrente alternada. As correntes parasitas aquecem e eventualmente derretem a carga.

O forno consiste em uma camisa de aço hermética e resfriada a água, capaz de suportar o vácuo necessário para o processamento. O metal é fundido em um cadinho alojado em uma bobina de indução resfriada a água, e o forno é normalmente revestido com refratários adequados.

Metais e ligas que têm alta afinidade por gases – em particular nitrogênio e oxigênio – são frequentemente fundidos/refinados em fornos de indução a vácuo para evitar contaminação/reação com esses gases. O processo é, portanto, geralmente usado para processamento de materiais de alta pureza ou materiais com tolerâncias restritas na composição química.

P: Por que a fusão por indução a vácuo é usada?

R: A fusão por indução a vácuo foi originalmente desenvolvida para processamento de ligas especializadas e exóticas e, conseqüentemente, está se tornando mais comum à medida que esses materiais avançados são cada vez mais empregados. Embora tenha sido desenvolvido para materiais como superligas, também pode ser usado para aços inoxidáveis ​​e outros metais.
Como é que umforno de indução a vácuotrabalhar?
O material é carregado no forno de indução sob vácuo e a energia é aplicada para derreter a carga. Cargas adicionais são feitas para levar o volume do metal líquido à capacidade de fusão desejada. O metal fundido é refinado sob vácuo e a química ajustada até que a química fundida precisa seja alcançada.
O que acontece com o metal no vácuo?
Em particular, a maioria dos metais forma uma camada de óxido em qualquer superfície exposta ao ar. Isso funciona como um escudo para evitar a colagem. No vácuo do espaço, não há ar, então os metais não formariam a camada protetora.

Vantagens do derretimento VIM
Dependendo do produto e do processo metalúrgico, os níveis de vácuo durante a fase de refino estão na faixa de 10-1 a 10-4 mbar. Algumas das vantagens metalúrgicas do processamento a vácuo são:
A fusão sob atmosfera livre de oxigênio limita a formação de inclusões de óxidos não metálicos e evita a oxidação de elementos reativos
Obtenção de tolerâncias de composição e teores de gás muito próximos
Remoção de oligoelementos indesejados com altas pressões de vapor
Remoção de gases dissolvidos – oxigênio, hidrogênio, nitrogênio
Ajuste preciso e homogêneo da composição da liga e da temperatura de fusão
A fusão no vácuo elimina a necessidade de uma cobertura protetora de escória e diminui o potencial de contaminação acidental de escória ou inclusões no lingote
Por esta razão, as operações metalúrgicas como desfosforização e dessulfurização são limitadas. A metalurgia VIM visa principalmente reações dependentes de pressão, como reações de carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. A remoção de oligoelementos voláteis e nocivos, como antimônio, telúrio, selênio e bismuto, em fornos de indução a vácuo é de considerável importância prática.

O monitoramento exato da reação dependente da pressão do excesso de carbono para completar a desoxidação é apenas um exemplo da versatilidade do processo usando o processo VIM para produção de superligas. Outros materiais além das superligas são descarbonetados, dessulfurizados ou destilados seletivamente em fornos de indução a vácuo para atender às especificações e garantir as propriedades do material. Devido à alta pressão de vapor da maioria dos oligoelementos indesejáveis, eles podem ser reduzidos a níveis muito baixos por destilação durante a fusão por indução a vácuo, particularmente para ligas com resistências extremamente altas em temperaturas operacionais mais altas. Para diversas ligas que devem atender aos mais altos requisitos de qualidade, o forno de indução a vácuo é o sistema de fusão mais adequado.

Os seguintes métodos podem ser facilmente combinados com o sistema VIM para produzir fundidos limpos:
Controle da atmosfera com baixas taxas de vazamento e dessorção
Seleção de um material refratário mais estável para revestimento de cadinho
Agitação e homogeneização por agitação eletromagnética ou gás de purga
Controle exato de temperatura para minimizar reações do cadinho com o fundido
Técnicas adequadas de remoção de escória e filtragem durante o processo de fundição
Aplicação de uma técnica adequada de lavagem e distribuição para melhor remoção de óxido.