Un four de fusion par induction sous vide (VIM) associe le chauffage par induction électromagnétique à un environnement sous vide pour fondre et affiner les métaux. Le processus commence par le placement de la charge métallique dans un creuset à l'intérieur d'une chambre à vide. Un courant alternatif passe dans une bobine de cuivre refroidie à l'eau entourant le creuset, générant un champ magnétique qui change rapidement. Cela induit des courants de Foucault dans le métal conducteur, provoquant un chauffage résistif qui fait fondre le matériau. Simultanément, des pompes à vide évacuent les gaz de la chambre pour éviter l'oxydation et la contamination. Les opérateurs contrôlent précisément la température en ajustant l'alimentation en courant alternatif, ce qui permet de produire des alliages d'une grande pureté avec des propriétés matérielles supérieures. La conception en boucle fermée du système garantit l'efficacité énergétique tout en maintenant des contrôles environnementaux stricts tout au long des processus de fusion et de coulée.
Explication des points clés :
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Création d'un environnement sous vide
- Le four commence par évacuer l'air à l'aide de puissantes pompes à vide pour créer une atmosphère exempte d'oxygène
- Cela permet d'éviter l'oxydation des métaux réactifs et d'éliminer les gaz dissous dans la matière fondue.
- Les niveaux de vide typiques sont compris entre 10^-2 et 10^-5 mbar, en fonction des exigences des matériaux.
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Chauffage par induction électromagnétique
- Un courant alternatif (généralement de 50 à 10 000 Hz) traverse la bobine d'induction. (four de fusion à induction sous vide)
- Le champ magnétique de la bobine induit des courants de Foucault dans les charges métalliques conductrices.
- La résistance du métal convertit cette énergie électrique en chaleur, atteignant des températures allant jusqu'à 1 800 °C.
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Système de contrôle de la température
- La régulation de l'alimentation électrique ajuste le courant de la bobine pour maintenir des températures de fusion précises.
- Les systèmes avancés utilisent des pyromètres infrarouges pour surveiller la température en temps réel.
- Les différents métaux nécessitent des profils de température spécifiques pour obtenir des résultats optimaux.
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Processus de fusion et d'affinage
- L'environnement sous vide permet le dégazage et l'élimination des impuretés volatiles.
- Des éléments d'alliage peuvent être ajoutés dans des conditions contrôlées.
- La capacité de surchauffe améliore la fluidité du métal pour les applications de moulage.
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Avantages de la manipulation des matériaux
- Il n'y a pas de contamination du creuset puisque le chauffage se fait par couplage électromagnétique.
- Les cycles de fusion rapides améliorent l'efficacité de la production
- Convient aussi bien pour les petits lots que pour les productions en continu
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Sécurité et caractéristiques environnementales
- Le système fermé évite l'exposition aux fumées dangereuses
- Les alimentations IGBT minimisent les interférences électriques.
- La conception économe en énergie réduit la consommation globale d'énergie.
La combinaison de la technologie du vide et du chauffage par induction crée un système de fusion polyvalent particulièrement utile pour les alliages aérospatiaux, les superalliages et d'autres matériaux à hautes performances pour lesquels la pureté et le contrôle précis de la composition sont essentiels. Les systèmes modernes intègrent souvent des commandes informatisées pour la gestion des recettes, le contrôle du processus et l'enregistrement des données afin de garantir des résultats reproductibles.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristiques principales | Fonction |
|---|---|
| Environnement sous vide | Empêche l'oxydation, élimine les gaz dissous (plage de 10^-2 à 10^-5 mbar) |
| Chauffage par induction | La bobine alimentée en courant alternatif induit des courants de Foucault pour une fusion efficace (jusqu'à 1800°C). |
| Contrôle de la température | L'alimentation électrique réglable et les pyromètres garantissent des profils thermiques précis. |
| Processus d'affinage | Dégraisse les métaux, élimine les impuretés et permet un alliage contrôlé. |
| Manipulation des matériaux | Pas de contamination du creuset ; convient à la production en petite quantité ou en continu |
| Sécurité et efficacité | La conception en circuit fermé minimise les risques et la consommation d'énergie. |
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