ينطوي مبدأ الصهر بالحث الفراغي (VIM) على استخدام الحث الكهرومغناطيسي لصهر المعادن في ظروف التفريغ. وتعد هذه الطريقة فعالة بشكل خاص لمعالجة المعادن التفاعلية والسبائك المتخصصة التي تتطلب بيئة خاضعة للرقابة لمنع التلوث وتحقيق تركيبات كيميائية دقيقة.
ملخص المبدأ:
تعمل عملية الصهر بالحث بالتفريغ الهوائي على مبدأ إحداث تيارات دوامة كهربائية في المعدن المراد صهره. ويتم تحقيق ذلك باستخدام ملف حثي يحمل تيارًا متناوبًا. ويخترق المجال المغناطيسي الناتج عن هذا التيار وسطًا غير موصل (مثل المواد الحرارية) ويستحث جهدًا كهربائيًا في المعدن، مما يؤدي إلى تكوين تيارات دوامة. تولد هذه التيارات الحرارة التي تذيب المعدن. تُجرى العملية بأكملها في فراغ للتخلص من الغازات والعناصر المتطايرة، مما يضمن نقاءً عاليًا وتحكمًا دقيقًا في التركيب الكيميائي للمعدن.
-
شرح تفصيلي:
- التسخين بالحث:
-
إن الآلية الأساسية لعملية التسخين بالحث هي التسخين بالحث الذي يستخدم مجالاً مغناطيسيًا لاستحثاث الحرارة في المواد الموصلة. يولد ملف الحث، وهو عبارة عن مغناطيس كهربائي، مجالاً مغناطيسيًا سريع التغير عندما يمر تيار متناوب من خلاله. يخترق هذا المجال المعدن ويستحث تيارات دوامة داخله.
- التيارات الدوامية والتسخين:
-
التيارات الدوامة المستحثة في المعدن عبارة عن حلقات من التيار الكهربي تتولد استجابة للمجال المغناطيسي المتغير. تتدفق هذه التيارات في المعدن وتواجه مقاومة، مما يؤدي إلى تسخين المعدن بسبب تأثير التسخين بجول. ويكون هذا التسخين موضعيًا ويمكن أن يكون شديدًا جدًا، مما يؤدي إلى انصهار المعدن.
- بيئة الفراغ:
-
تخدم بيئة التفريغ التي يتم فيها إجراء تقنية VIM أغراضًا متعددة. أولاً، تقضي على وجود الغازات التي يمكن أن تتفاعل مع المعدن أو تسبب الأكسدة. وهذا أمر بالغ الأهمية للمعادن التفاعلية مثل التيتانيوم والألومنيوم. وثانياً، يسمح التفريغ بالتحكم الدقيق في التركيب الكيميائي للمصهر من خلال منع تسرب العناصر المتطايرة وضمان بقاء المعدن غير ملوث.
- التحكم والدقة:
يوفر VIM تحكمًا استثنائيًا في عملية الصهر. وتسمح ظروف التفريغ، إلى جانب القدرة على التحكم المستقل في الضغط ودرجة الحرارة والتحريك، بتطوير ممارسات ذوبان مصممة خصيصًا لتناسب تركيبات سبائك محددة والخصائص المرغوبة. هذا المستوى من التحكم ضروري لإنتاج سبائك عالية الجودة ومتخصصة تُستخدم في التطبيقات الحرجة مثل صناعات الطيران والصناعات النووية.التصحيح والمراجعة:
