Os fornos de fusão por indução em vácuo (VIM) são sistemas metalúrgicos especializados, concebidos para fusão, refinação e liga de alta precisão sob condições controladas de vácuo ou de gás inerte.As suas principais funções giram em torno da produção de metais e ligas ultra-limpos com composições químicas e microestruturas precisas, tornando-os indispensáveis em indústrias que exigem um desempenho extremo dos materiais, como a aeroespacial, a energia e a eletrónica avançada.O mecanismo de aquecimento por indução permite o processamento rápido e sem contaminação de materiais reactivos e a alta temperatura.
Pontos-chave explicados:
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Fusão e refinação de alta pureza
- A indução eletromagnética gera correntes de Foucault dentro de materiais condutores, permitindo o aquecimento sem contato que evita a contaminação de cadinhos ou eletrodos
- O ambiente de vácuo (<10^-2 mbar) remove gases dissolvidos (H₂, O₂, N₂) e impurezas voláteis (Sb, Pb, Bi) através da desgaseificação
- Atinge níveis de impureza <10ppm para aplicações críticas como lâminas de turbina e componentes semicondutores
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Desenvolvimento de ligas de precisão
- Permite o controlo exato da adição de elementos de liga (por exemplo, Ni, Co, Cr em superligas) com uma precisão de composição de ±0,5%.
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Facilita a criação de novos materiais, incluindo:
- Superligas monocristalinas para motores a jato
- Ligas com memória de forma NiTi para implantes médicos
- Ímanes de terras raras (NdFeB) para veículos eléctricos
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Produção de materiais especializados
- Fabrica eléctrodos para processos de refinação secundária como a refusão por arco a vácuo (VAR)
- Processa metais reactivos (Ti, Zr, Hf) que oxidam violentamente no ar
- Produz ligas homogéneas com microestrutura uniforme através de agitação electromagnética
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Controlo avançado do processo
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Os sistemas integrados monitorizam e ajustam:
- Temperatura (±5°C)
- Pressão (10^-4 a 10^3 mbar)
- Taxa de fusão (5-500 kg/hr dependendo da capacidade)
- O controlo automatizado das escórias remove inclusões não metálicas
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Os sistemas integrados monitorizam e ajustam:
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Aplicações inter-industriais
- Aeroespacial:Lâminas de turbinas, bocais de foguetões
- Energia:Revestimento de combustível nuclear, materiais para reactores de fusão
- Médico:Substituições de articulações, instrumentos cirúrgicos
- Transporte:Ligas leves de Al-Li para aeronaves
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Tecnologias complementares
- Frequentemente emparelhado com equipamento a jusante como máquinas de prensagem a quente por vácuo para formas de produto consolidadas
- Suporta processamento híbrido com sistemas de feixe de plasma/eletrão
A combinação do processamento em vácuo e do aquecimento por indução confere aos fornos VIM capacidades únicas inigualáveis pelos métodos de fusão convencionais, particularmente para ligas sensíveis ao oxigénio e de elevado desempenho.A sua capacidade de controlar com precisão os parâmetros químicos e de solidificação torna-os fundamentais para a metalurgia moderna.
Tabela de resumo:
| Função | Benefício chave | Aplicação na indústria |
|---|---|---|
| Fusão de alta pureza | Remove gases/impurezas (<10ppm) através de desgaseificação sob vácuo | Lâminas de turbinas aeroespaciais, semicondutores |
| Desenvolvimento de ligas de precisão | Controlo da composição de ±0,5% para superligas, ligas com memória de forma | Implantes médicos, veículos eléctricos |
| Processamento de metais reactivos | O aquecimento sem contacto evita a oxidação de Ti, Zr, Hf | Revestimento de combustível nuclear |
| Controlo avançado do processo | Temperatura automatizada (±5°C), pressão (10-⁴-10³ mbar) e ajuste da taxa de fusão | Materiais para reactores de fusão |
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