진공 유도 용해(VIM)는 전자기 유도를 에너지원으로 사용하여 진공 조건에서 금속을 용해하는 공정입니다.
이 방법은 산화 및 기타 부작용을 방지하기 위해 제어된 환경이 필요한 반응성 금속 및 특수 합금을 처리하는 데 특히 유용합니다.
5가지 주요 단계 설명
1. 작동 원리
VIM 공정은 전자기 유도, 피부 효과, 열 전도라는 세 가지 기본 원리를 기반으로 합니다.
고체 금속 원료를 유도 코일이 감겨 있는 도가니에 넣습니다.
유도 코일에 교류 전류가 흐르면 유도 기전력이 발생하고, 이는 다시 금속 전하 내에서 와전류를 유도합니다.
이러한 와전류는 열을 발생시키고, 열 발생량이 금속의 열 발산 속도를 초과하면 금속이 고체에서 액체 상태로 녹을 때까지 온도가 상승합니다.
2. 진공 조건의 장점
VIM에서 진공 조건을 사용하면 비진공 방식에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.
활성 금속의 재산화를 방지하고 유해 요소와 비금속 개재물을 쉽게 제거할 수 있습니다.
또한 진공 환경은 가스 제거 및 합금 조성 조정과 같은 특정 화학 반응의 효율을 향상시킵니다.
3. 공정 흐름
VIM 공정은 여러 단계로 나눌 수 있습니다:
충전
고순도 원료를 녹과 오일을 제거한 후 용광로에 투입합니다.
용융
일정 수준의 진공에 도달하면 전하가 가열됩니다. 초기 용융은 층별로 발생하여 가스 및 비금속 내포물을 제거하는 데 도움이 됩니다.
정제
이 단계에서는 탈산소, 가스 제거, 휘발성 개재물 제거, 온도 조정 및 조성 제어가 이루어집니다. 정제 온도, 진공 수준 및 유지 시간은 신중하게 관리해야 하는 중요한 매개 변수입니다.
주조
금속이 완전히 녹고 정제된 후에는 결함을 방지하고 최종 제품의 품질을 보장하기 위해 통제된 조건에서 원하는 모양으로 주조됩니다.
4. 응용 분야 및 역사
VIM은 원래 특수하고 이색적인 합금을 가공하기 위해 개발되었으며, 이후 첨단 소재의 사용이 증가함에 따라 더욱 보편화되었습니다.
특히 금속의 순도와 특성이 중요한 항공우주 및 원자력 등의 산업에서 중요하게 사용되었습니다.
진공 유도로의 첫 번째 프로토타입은 1920년에 개발되었으며, 그 이후 용융 공정의 효율성과 제어가 개선되면서 기술이 크게 발전했습니다.
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