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La fusione sotto vuoto, in particolare attraverso il processo di fusione a induzione sotto vuoto (VIM), è una tecnica specializzata utilizzata per fondere e affinare metalli e leghe in condizioni di vuoto. Questo metodo è essenziale per i materiali altamente reattivi con l'ossigeno, l'azoto o altri gas presenti nell'atmosfera. Il processo prevede il posizionamento delle materie prime metalliche in un crogiolo circondato da una bobina di induzione. Quando una corrente alternata passa attraverso la bobina, genera correnti parassite nel metallo, provocandone il riscaldamento e la fusione. L'ambiente sotto vuoto garantisce la rimozione delle impurità del gas, mentre l'agitazione elettromagnetica favorisce una composizione uniforme. Le fasi principali del processo comprendono il caricamento, la fusione, la raffinazione e il versamento, tutte eseguite in un forno a vuoto progettato per resistere alle alte temperature e alle condizioni di vuoto.

Punti chiave spiegati:

1. Selezione e preparazione del crogiolo:

   • Il crogiolo è un componente critico del processo di fusione ad induzione sotto vuoto. Deve essere realizzato con materiali refrattari in grado di resistere a temperature estreme e reazioni chimiche con il metallo fuso.
   • Una corretta preparazione del crogiolo garantisce che sia esente da contaminanti che potrebbero compromettere la qualità del prodotto finale.

2. Preparazione della carica:

   • La carica è costituita dalle materie prime da fondere, che possono includere metalli, leghe e additivi.
   • I materiali sono accuratamente selezionati e preparati per garantire che soddisfino le specifiche richieste per il prodotto finale.

3. Fusione e raffinazione:

   • Il processo di fusione inizia quando una corrente alternata viene fatta passare attraverso la bobina di induzione, generando correnti parassite nella carica metallica. Queste correnti parassite provocano il riscaldamento del metallo e infine la fusione.
   • L'ambiente sotto vuoto svolge un ruolo cruciale nella raffinazione del metallo fuso rimuovendo i gas disciolti e le impurità. Ciò si traduce in un metallo più pulito e di qualità superiore.
   • L'agitazione elettromagnetica, indotta dalla corrente alternata, garantisce una composizione uniforme in tutto il metallo fuso.

4. Versare:

   • Una volta che il metallo è stato fuso e raffinato, viene colato negli stampi per formare lingotti o altre forme desiderate.
   • Il processo di colata deve essere attentamente controllato per garantire che il metallo riempia completamente lo stampo e si solidifichi con le proprietà desiderate.

5. Componenti del forno sotto vuoto:

   • Il forno fusorio ad induzione sottovuoto è un sistema complesso che comprende diversi componenti chiave:
     • Involucro della fornace: Ospita la camera di fusione ed è dotata di dispositivi di osservazione, misurazione della temperatura e carica.
     • Induttore: La bobina che genera il campo elettromagnetico necessario per il riscaldamento ad induzione.
     • Crogiolo: Trattiene la carica metallica ed è rivestito con materiali refrattari.
     • Meccanismo di inclinazione: Permette di inclinare il crogiolo per la colata.
     • Meccanismo della lingottiera: Utilizzato per modellare il metallo fuso in lingotti.
     • Dispositivo di alimentazione: Fornisce la corrente alternata necessaria per il riscaldamento a induzione.
     • Sistema di raffreddamento ad acqua: Impedisce il surriscaldamento dei componenti del forno.
   • Il forno è inoltre dotato di un sistema di vuoto per mantenere le condizioni di vuoto richieste, di un sistema di alimentazione elettrica e di un sistema di controllo per gestire l'intero processo.

6. Forno fusorio ad induzione sotto vuoto batch:

   • In un forno fusorio a induzione sotto vuoto batch, l'intero processo (fusione, raffinazione e colata) avviene in un'unica camera.
   • Dopo ogni ciclo, è necessario interrompere la condizione di vuoto per rimuovere la lingottiera e riempire nuovamente il forno per il ciclo successivo.
   • Questo tipo di forno è comunemente utilizzato nei settori che richiedono metalli e leghe di elevata purezza, come quello aerospaziale, automobilistico ed elettronico.

7. Meccanismo di riscaldamento:

   • Il riscaldamento in un forno a vuoto avviene principalmente mediante irraggiamento. I pezzi devono essere opportunamente distanziati all'interno del forno per garantire un riscaldamento uniforme.
   • L'ambiente sottovuoto migliora il processo di riscaldamento eliminando la perdita di calore convettivo, consentendo un riscaldamento più efficiente e uniforme.

8. Flusso del processo:

   • Il flusso del processo di fusione ad induzione sotto vuoto può essere suddiviso in quattro fasi principali:
     • In carica: Caricamento delle materie prime nel crogiolo.
     • Fusione: Riscaldamento dei materiali fino alla fusione tramite induzione elettromagnetica.
     • Raffinazione: Rimozione di impurità e gas in condizioni di vuoto.
     • Versare: Trasferimento del metallo fuso negli stampi per formare il prodotto finale.

In sintesi, il processo di fusione ad induzione sotto vuoto è un metodo sofisticato per la produzione di metalli e leghe di alta qualità. Sfrutta i principi dell'induzione elettromagnetica e della tecnologia del vuoto per ottenere un controllo preciso sui processi di fusione e raffinazione. L'uso di a forno sotto vuoto garantisce che il prodotto finale sia privo di impurità e abbia una composizione uniforme, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono materiali ad alte prestazioni.

Tabella riassuntiva:

Palcoscenico	Descrizione
In carica	Caricamento delle materie prime (metalli, leghe, additivi) nel crogiolo.
Fusione	Riscaldamento dei materiali mediante induzione elettromagnetica fino alla fusione.
Raffinazione	Rimozione di impurità e gas sotto vuoto per un metallo più pulito e di qualità superiore.
Versare	Trasferimento del metallo fuso negli stampi per formare lingotti o forme desiderate.

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