VIM

VIM je zkratka pro Vacuum Induction Melting. K čemu je to dobré? Když to řeknu laicky, ke všemu. Prakticky jakýkoliv materiál může začít tímto procesem. VIM pokrývá velmi široké spektrum Fe-, Ni- a Co-base slitin; pro vysoce reaktivní a žáruvzdorné slitiny Ti, Nb, Hf nebo Ta se používá jeho varianta s cold crucible – CCIM.

17-4PH, Inconel 718, Inconel 625, slitiny typu Hastelloy X, Waspaloy, Haynes 282, C103. Stačí se podívat např. do norem pro letecké materiály, jako je AMS 5662, AMS 5663 pro Inconel 718, nebo AMS 5622, AMS 5643 pro 17-4PH atd. Největší uplatnění lze nalézt právě u materiálů pro letecké nebo kosmické aplikace, je ale nepostradatelnou technologií i při vývoji nových materiálů.

Obr. č. 1 – Porovnání vybraných leteckých slitin z pohledu laboratorního VIM

A jak takovéto zařízení vypadá? V podstatě se jedná o vakuovou nádobu s čerpacím systémem od 10^-3 mbar až do 10^-5 mbar (Obr. č. 2). Pro univerzální výzkumné zařízení je výhodná schopnost dosáhnout vysokého vakua až řádu 10⁻⁵ mbar. Vlastní pracovní tlak však závisí na tavené slitině. Při požadavku na vysoké vakuum je zařízení doplněno turbomolekulární nebo difuzní vývěvou. Pro omezení odpařování těkavějších legujících prvků lze vlastní tavbu provádět při řízeném parciálním tlaku vysoce čistého argonu

Pokud má VIM sloužit pro vědecké účely, lze doporučit kontrolu zbytkové atmosféry, buď hmotovým spektrometrem nebo RGA (Rest Gas Anaylser) nebo měrkou OPTIX od firmy Gencoa. Klasický RGA může při vyšších procesních tlacích vyžadovat vlastní diferenciálně čerpaný odběrový systém. Optix pracuje přímo v podstatně širším rozsahu procesních tlaků, a je proto pro takovou výzkumnou pec konstrukčně jednodušším řešením

Pracovní teplota může být různá, ECM dodává tato zařízení až do teploty 3 000°C. Takto vysoký rozsah teploty je důležitý zejména pro Nb- a Ta-base žáruvzdorné slitiny, například C103 a další refractory alloys

Obr. č. 2 – Celkový pohled na VIM od firmy ECM
Obr. č. 3 – Vnitřní uspořádání komory s tavicím kelímkem a indukčním ohřevem

Vnitřní uspořádání vypadá na první pohled jednoduše, jednoduché to ale není (Obr. č. 3). Skládá se z tavícího kelímku, indukčního ohřevu a elektromagnetického míchání lázně, mechanismus pro naklápění licí soustavy (tilting mechanism), přípravku pro vedení proudu taveniny (pouring path), a licí kokily, např měděné, vodou chlazené. V komoře může být i manipulátor pro manipulaci s kokilou pro nastavení kokily proti proudu taveniny (mold manipulator) nebo zařízení pro odběr vzorků či přidávání legujících prvků. Abychom měli proces pod kontrolou, výhodou je interní kamera a optický pyrometr.

Vlastní tavící kelímek může být z různých materiálů, záleží na taveném kovu. Např.

• 17-4PH – MgO, Al₂O₃, případně ZrO₂
• IN718 – MgO, Al₂O₃ / MgO-spinel, podle požadované čistoty
• Hastelloy X – MgO nebo Al₂O₃
• Ti-6Al-4V – Y₂O₃ případně speciální Zr-based keramiky
• Vysoce reaktivní nebo žáruvzdorné Nb-, Ti-, Hf- a Ta-base slitiny používají metodu CCIM (Cold Crucible Induction Melting) kde vlastní kelímek je měděný, vodou chlazený

Ještě se nám to zdá jednoduché? Mě už ne. A jak vypadá vlastní proces?

Postup je zhruba na toto infografice.

• Příprava a založení vsázky do tavícího kelímku
• Čerpání systému na tlak 1*10^-5 mbar
• Odplynění komory, minimalizace O₂, H₂O,
• Tavení a homogenizace taveniny
• Odlití taveniny do kokily
• Ochlazení ingotu ve vakuu nebo pod čistým Ar, napuštění komory inertním plynem na atmosférický tlak a vyjmutí ingotu z kokily

Není mnoho výrobců, kteří tuto technologii zvládli. Jsem potěšen, že jedním z nich je ECM Technologies, firma, kterou zastupuji. Více najdete zde https://www.ecm-furnaces.com/induction-melting-furnaces/

Pokud vás to zaujalo, jsem kdykoliv k dispozici.

=======================================================================================================
Are you solving a similar problem? I will help you with the analysis…
 40+ years of experience in the field
 30+ years of experience… HT-PROGRES, Bodycote, Galvamet
 cooperation… VŠB, Czechimplant, ECM Technologies, TAV Vacuum Furnaces, GHC Invest
 12+ years of expert activity
Want to ask for a solution or want a non-binding consultation? Click on this link, I will usually respond within 24 hours. Contact email
========================================================================================================
Jiří Stanislav, Ing. CSc.
Consultant and forensic expert
========================================================================================================

10/8/2026