Introducción a la fusión al vacío
Para mejorar el proceso de fusión por inducción y aislarlo de la atmósfera circundante, el horno de fusión suele estar completamente encerrado dentro de un contenedor de vacío, que normalmente funciona a 10 Torr. Esta configuración garantiza que el proceso esté protegido de los contaminantes atmosféricos, lo que crea un entorno más controlado para la fusión. El uso del vacío reduce significativamente la oxidación y el potencial de contaminación, lo que mejora la calidad general de la masa fundida.
Beneficios de la fusión al vacío
Al combinar la agitación electromagnética con la atmósfera de vacío, el proceso ayuda a desgasificar el metal, lo que garantiza que las impurezas como el hidrógeno o el oxígeno se eliminen durante la fusión. Esto ayuda a prevenir la oxidación durante los procesos de fusión y fundición, lo que da como resultado una fundición libre de inclusiones y que exhibe una distribución uniforme del material. La capacidad de agregar materiales durante el proceso de fusión sin preocuparse por la oxidación también mejora la precisión y la reproducibilidad de la calidad de la fundición. Esto da como resultado metales y aleaciones con mayor pureza, mejor resistencia a la corrosión y mayor durabilidad contra la fatiga y las tensiones térmicas.
Sin embargo, la fusión al vacío conlleva mayores costos operativos debido al mayor tiempo necesario para establecer y mantener el vacío. El tiempo dedicado a la generación de vacío y las operaciones posteriores es más largo que en los métodos de fusión tradicionales. Además, los procesos como la carga y el vertido de la masa fundida deben realizarse de forma remota para mantener el entorno de vacío. Esto hace que la fusión al vacío sea una opción más especializada, aunque más costosa, que se utiliza principalmente cuando se requieren propiedades de material específicas para aplicaciones de alto rendimiento.
Aplicaciones y materiales adecuados para la fusión al vacío
La fusión al vacío se utiliza habitualmente para la producción de superaleaciones, aceros especiales y metales de alta pureza. Este proceso es ideal para superaleaciones a base de níquel y cobalto, como Nemolik, Atimet, Inconel y Vaspanu, así como para aceros especiales como el acero Manain, el acero inoxidable y el acero de alta velocidad. También se emplea en la producción de metales de alta pureza como el níquel, el cobalto, el uranio y el berilio, que son fundamentales para diversas aplicaciones avanzadas. Además, la fusión al vacío se utiliza para producir aleaciones metálicas básicas, como cobre-cromo, cobre-titanio, hierro-titanio y hierro-cromo, así como materiales con coeficientes de expansión controlados, como Invar y Eurispa.
El proceso de fusión al vacío es particularmente beneficioso para producir materiales magnéticos de alta pureza, como μ metal y aleaciones de hierro-cobalto-vanadio, así como metales ligeros y activos como el titanio, el aluminio y el circonio. Si estas aleaciones no se colocan inicialmente en el recipiente de vacío antes de la fusión, se pueden añadir posteriormente durante el proceso mediante un sistema de esclusa de carga. Este sistema permite introducir la aleación en la masa fundida sin exponerla al aire, lo que garantiza que se mantenga la integridad del entorno de vacío.
Equipamiento y características operativas
Los hornos de vacío de gran tamaño pueden manipular cantidades importantes de material, con capacidades que van desde los 300 a los 5000 kg de acero. El propio tanque del horno suele estar construido de acero inoxidable, lo que elimina la necesidad de blindaje magnético en la mayoría de los casos, excepto en hornos de mayor tamaño en los que aún puede ser necesario. Muchos hornos de vacío están equipados con dispositivos de bloqueo de moldes que permiten preparar los moldes fuera de la cámara de vacío. Una vez que se establece el vacío, estos moldes se pueden transferir a la cámara en condiciones selladas. Combinadas con el dispositivo de bloqueo de carga, estas características permiten que el horno funcione de forma continua sin necesidad de volver a evacuar con frecuencia la cámara de fusión.