Un horno de fusión por inducción en vacío (VIM) funciona combinando el calentamiento por inducción electromagnética con un entorno de vacío para fundir y refinar metales. El proceso comienza colocando la carga metálica dentro de un crisol dentro de una cámara de vacío. Una corriente alterna pasa a través de una bobina de cobre refrigerada por agua que rodea el crisol, generando un campo magnético que cambia rápidamente. Esto induce corrientes parásitas en el metal conductor, provocando un calentamiento resistivo que funde el material. Al mismo tiempo, las bombas de vacío eliminan los gases de la cámara para evitar la oxidación y la contaminación. Los operarios controlan con precisión la temperatura ajustando la fuente de alimentación de CA, lo que permite producir aleaciones de gran pureza con propiedades materiales superiores. El diseño de bucle cerrado del sistema garantiza la eficiencia energética al tiempo que mantiene estrictos controles medioambientales durante los procesos de fusión y fundición.
Explicación de los puntos clave:
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Creación de un entorno de vacío
- En primer lugar, el horno evacua el aire mediante potentes bombas de vacío para crear una atmósfera libre de oxígeno.
- Esto evita la oxidación de los metales reactivos y elimina los gases disueltos de la masa fundida
- Los niveles de vacío típicos oscilan entre 10^-2 y 10^-5 mbar en función de los requisitos del material
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Calentamiento por inducción electromagnética
- Una corriente alterna (normalmente 50-10.000 Hz) fluye a través de la bobina de inducción (horno de fusión por inducción al vacío)
- El campo magnético de la bobina induce corrientes parásitas dentro de las cargas metálicas conductoras
- La resistencia del metal convierte esta energía eléctrica en calor, alcanzando temperaturas de hasta 1800°C
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Sistema de control de la temperatura
- La regulación de la fuente de alimentación ajusta la corriente de la bobina para mantener temperaturas de fusión precisas
- Los sistemas avanzados utilizan pirómetros de infrarrojos para controlar la temperatura en tiempo real
- Los distintos metales requieren perfiles de temperatura específicos para obtener resultados óptimos
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Proceso de fusión y refinado
- El entorno de vacío permite la desgasificación y la eliminación de impurezas volátiles
- Se pueden añadir elementos de aleación en condiciones controladas
- La capacidad de sobrecalentamiento mejora la fluidez del metal para aplicaciones de fundición
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Ventajas en la manipulación de materiales
- No se produce contaminación del crisol ya que el calentamiento se produce mediante acoplamiento electromagnético
- Los ciclos de fusión rápidos mejoran la eficiencia de la producción
- Adecuado tanto para lotes pequeños como para series de producción continuas
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Características de seguridad y medioambientales
- El sistema cerrado evita la exposición a humos peligrosos
- Las fuentes de alimentación IGBT minimizan las interferencias eléctricas
- El diseño energéticamente eficiente reduce el consumo total de energía
La combinación de la tecnología de vacío con el calentamiento por inducción crea un sistema de fusión versátil especialmente valioso para aleaciones aeroespaciales, superaleaciones y otros materiales de alto rendimiento en los que la pureza y el control preciso de la composición son fundamentales. Los sistemas modernos suelen incorporar controles informatizados para la gestión de recetas, la supervisión del proceso y el registro de datos para garantizar resultados repetibles.
Tabla resumen:
| Características principales | Función |
|---|---|
| Entorno de vacío | Evita la oxidación, elimina los gases disueltos (rango de 10^-2 a 10^-5 mbar) |
| Calentamiento por inducción | La bobina alimentada por CA induce corrientes de Foucault para una fusión eficaz (hasta 1800°C) |
| Control de temperatura | La fuente de alimentación ajustable y los pirómetros garantizan perfiles térmicos precisos |
| Proceso de refinado | Desgasifica metales, elimina impurezas y permite una aleación controlada |
| Manipulación del material | Sin contaminación del crisol; adecuado para producciones pequeñas o continuas |
| Seguridad y eficiencia | El diseño de circuito cerrado minimiza los riesgos y el consumo de energía |
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