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Fusion par induction sous vide
La coulée sous vide (fusion par induction sous vide – VIM) a été développée pour le traitement d'alliages spécialisés et exotiques, et elle devient par conséquent de plus en plus courante à mesure que ces matériaux avancés sont de plus en plus utilisés. VIM a été développé pour fondre et couler des superalliages et des aciers à haute résistance, dont beaucoup nécessitent un traitement sous vide car ils contiennent des éléments réfractaires et réactifs tels que Ti, Nb et Al. Il peut également être utilisé pour les aciers inoxydables et d’autres métaux lorsqu’une fusion initiale de haute qualité est souhaitée.

Comme son nom l’indique, le processus implique la fusion d’un métal sous vide. L'induction électromagnétique est utilisée comme source d'énergie pour faire fondre le métal. La fusion par induction fonctionne en induisant des courants de Foucault électriques dans le métal. La source est la bobine d’induction qui transporte un courant alternatif. Les courants de Foucault chauffent et finissent par faire fondre la charge.

Le four est constitué d'une enveloppe en acier étanche à l'air et refroidie à l'eau, capable de résister au vide requis pour le traitement. Le métal est fondu dans un creuset logé dans une bobine d'induction refroidie à l'eau, et le four est généralement garni de réfractaires appropriés.

Les métaux et alliages qui ont une forte affinité pour les gaz – en particulier l’azote et l’oxygène – sont souvent fondus/affinés dans des fours à induction sous vide pour éviter toute contamination/réaction avec ces gaz. Le procédé est donc généralement utilisé pour le traitement de matériaux de haute pureté ou de matériaux présentant des tolérances strictes sur la composition chimique.

Q : Pourquoi la fusion par induction sous vide est-elle utilisée ?

R : La fusion par induction sous vide a été développée à l'origine pour le traitement d'alliages spécialisés et exotiques et devient par conséquent de plus en plus courante à mesure que ces matériaux avancés sont de plus en plus utilisés. Bien qu’il ait été développé pour des matériaux tels que les superalliages, il peut également être utilisé pour les aciers inoxydables et d’autres métaux.
Comment unfour à induction sous videtravail?
Le matériau est chargé dans le four à induction sous vide et une puissance est appliquée pour faire fondre la charge. Des charges supplémentaires sont facturées pour amener le volume de métal liquide à la capacité de fusion souhaitée. Le métal fondu est raffiné sous vide et la chimie ajustée jusqu'à ce que la chimie de fusion précise soit obtenue.
Qu'arrive-t-il au métal dans le vide ?
En particulier, la plupart des métaux forment une couche d’oxyde sur toute surface exposée à l’air. Cela agit comme un bouclier pour empêcher la liaison. Dans le vide de l’espace, il n’y a pas d’air, donc les métaux ne formeraient pas de couche protectrice.

Avantages de la fusion VIM
Selon le produit et le procédé métallurgique, les niveaux de vide pendant la phase d'affinage sont compris entre 10-1 et 10-4 mbar. Certains des avantages métallurgiques du traitement sous vide sont :
La fusion sous atmosphère sans oxygène limite la formation d'inclusions d'oxydes non métalliques et empêche l'oxydation des éléments réactifs
Obtention de tolérances de composition et de teneurs en gaz très étroites
Élimination des oligo-éléments indésirables à haute pression de vapeur
Élimination des gaz dissous – oxygène, hydrogène, azote
Ajustement précis et homogène de la composition de l’alliage et de la température de fusion
La fusion sous vide élimine le besoin d'une couverture protectrice de laitier et diminue le risque de contamination accidentelle des scories ou d'inclusions dans le lingot.
Pour cette raison, les opérations métallurgiques telles que la déphosphoration et la désulfuration sont limitées. La métallurgie VIM s'adresse principalement aux réactions dépendantes de la pression, telles que les réactions du carbone, de l'oxygène, de l'azote et de l'hydrogène. L'élimination des oligo-éléments nocifs et volatils, tels que l'antimoine, le tellure, le sélénium et le bismuth, dans les fours à induction sous vide revêt une importance pratique considérable.

La surveillance exacte de la réaction de l'excès de carbone en fonction de la pression pour achever la désoxydation n'est qu'un exemple de la polyvalence du procédé utilisant le procédé VIM pour la production de superalliages. Les matériaux autres que les superalliages sont décarburés, désulfurés ou distillés sélectivement dans des fours à induction sous vide afin de répondre aux spécifications et garantir les propriétés des matériaux. En raison de la pression de vapeur élevée de la plupart des oligo-éléments indésirables, ils peuvent être réduits à des niveaux très bas par distillation lors de la fusion par induction sous vide, en particulier pour les alliages présentant des résistances extrêmement élevées à des températures de fonctionnement plus élevées. Pour divers alliages devant répondre aux exigences de qualité les plus élevées, le four à induction sous vide est le système de fusion le plus adapté.

Les méthodes suivantes peuvent être facilement combinées avec le système VIM pour produire des fontes propres :
Contrôle de l'atmosphère avec de faibles taux de fuite et de désorption
Sélection d'un matériau réfractaire plus stable pour le revêtement du creuset
Agitation et homogénéisation par agitation électromagnétique ou gaz de balayage
Contrôle précis de la température pour minimiser les réactions du creuset avec la matière fondue
Techniques de décrassage et de filtrage appropriées pendant le processus de coulée
Application d’une technique de blanchissage et de répartiteur appropriée pour une meilleure élimination des oxydes.