Um forno de fusão por indução no vácuo (VIM) funciona através da combinação do aquecimento por indução electromagnética com um ambiente de vácuo para fundir e refinar metais. O processo começa com a colocação da carga metálica num cadinho dentro de uma câmara de vácuo. Uma corrente alternada passa através de uma bobina de cobre arrefecida a água que envolve o cadinho, gerando um campo magnético que muda rapidamente. Este induz correntes de Foucault no metal condutor, provocando um aquecimento resistivo que funde o material. Simultaneamente, as bombas de vácuo removem os gases da câmara para evitar a oxidação e a contaminação. Os operadores controlam a temperatura com precisão, ajustando a fonte de alimentação CA, permitindo a produção de ligas de elevada pureza com propriedades materiais superiores. A conceção em circuito fechado do sistema assegura a eficiência energética, mantendo controlos ambientais rigorosos ao longo dos processos de fusão e fundição.
Pontos-chave explicados:
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Criação de ambiente de vácuo
- O forno começa por evacuar o ar utilizando potentes bombas de vácuo para criar uma atmosfera sem oxigénio
- Isto evita a oxidação de metais reactivos e remove os gases dissolvidos da fusão
- Os níveis de vácuo típicos variam de 10^-2 a 10^-5 mbar, dependendo dos requisitos do material
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Aquecimento por indução electromagnética
- Uma corrente alternada (normalmente 50-10.000 Hz) flui através da bobina de indução (forno de fusão por indução de vácuo)
- O campo magnético da bobina induz correntes de Foucault nas cargas metálicas condutoras
- A resistência do metal converte esta energia eléctrica em calor, atingindo temperaturas até 1800°C
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Sistema de controlo da temperatura
- A regulação da fonte de alimentação ajusta a corrente da bobina para manter temperaturas de fusão precisas
- Os sistemas avançados utilizam pirómetros de infravermelhos para monitorização da temperatura em tempo real
- Diferentes metais requerem perfis de temperatura específicos para resultados óptimos
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Processo de fusão e refinação
- O ambiente de vácuo permite a desgaseificação e a remoção de impurezas voláteis
- Os elementos de liga podem ser adicionados em condições controladas
- A capacidade de sobreaquecimento melhora a fluidez do metal para aplicações de fundição
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Vantagens do manuseamento de materiais
- Não há contaminação do cadinho, uma vez que o aquecimento ocorre através de acoplamento eletromagnético
- Ciclos de fusão rápidos melhoram a eficiência da produção
- Adequado tanto para pequenos lotes como para produções contínuas
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Caraterísticas de segurança e ambientais
- O sistema fechado evita a exposição a fumos perigosos
- As fontes de alimentação IGBT minimizam as interferências eléctricas
- O design eficiente em termos energéticos reduz o consumo geral de energia
A combinação da tecnologia de vácuo com o aquecimento por indução cria um sistema de fusão versátil, particularmente valioso para ligas aeroespaciais, superligas e outros materiais de elevado desempenho, em que a pureza e o controlo preciso da composição são fundamentais. Os sistemas modernos incorporam frequentemente controlos computorizados para gestão de receitas, monitorização de processos e registo de dados para garantir resultados repetíveis.
Tabela de resumo:
| Caraterística chave | Função |
|---|---|
| Ambiente de vácuo | Evita a oxidação, remove gases dissolvidos (intervalo de 10^-2 a 10^-5 mbar) |
| Aquecimento por indução | Bobina alimentada por corrente alternada induz correntes parasitas para uma fusão eficiente (até 1800°C) |
| Controlo da temperatura | Fonte de alimentação ajustável e pirómetros asseguram perfis térmicos precisos |
| Processo de refinação | Desgaseifica os metais, remove as impurezas e permite o controlo da liga |
| Manuseamento de materiais | Sem contaminação do cadinho; adequado para produção pequena ou contínua |
| Segurança e eficiência | O design em circuito fechado minimiza os riscos e o consumo de energia |
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