La inducción funciona en el vacío mediante el proceso de calentamiento por inducción, que se basa en campos magnéticos para generar calor en materiales conductores. En un entorno de vacío, la pieza o carga está aislada de la bobina de inducción por un medio no conductor, como los materiales refractarios. El campo magnético penetra en este medio para inducir una tensión en el material conductor dentro del vacío, provocando corrientes parásitas que calientan el material.
Explicación detallada:
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Penetración del campo magnético: La clave del calentamiento por inducción en el vacío es la capacidad del campo magnético para atravesar materiales no conductores. Esto es crucial porque permite separar la bobina de inducción de la pieza de trabajo mediante una cámara sellada al vacío o un material refractario. El campo magnético, generado por la bobina de inducción, induce una corriente en el material conductor del interior de la cámara de vacío.
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Generación de corrientes de Foucault: Cuando el campo magnético interactúa con el material conductor (como los metales), induce corrientes de Foucault dentro del material. Estas corrientes fluyen en bucles cerrados dentro del material y generan calor debido a la resistencia del material al flujo de corriente. Esto se conoce como calentamiento Joule.
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Entorno de vacío: El entorno de vacío es esencial por varias razones. En primer lugar, impide que el material reaccione con gases como el oxígeno y el nitrógeno, lo que es especialmente importante para los metales reactivos y los materiales de gran pureza. En segundo lugar, permite un control preciso del proceso de fusión, garantizando que el material no se contamine y que su composición química se mantenga dentro de tolerancias estrictas.
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Control de temperatura y procesamiento de materiales: En los hornos de inducción de vacío, las temperaturas pueden alcanzar hasta 1800°C o más, dependiendo del acoplamiento inductivo de la bobina con los materiales de carga. Esta alta temperatura es necesaria para fundir metales y aleaciones, especialmente aquellos con puntos de fusión elevados. El entorno de vacío también facilita la eliminación de impurezas mediante procesos como la reacción química, la disociación o la flotación, garantizando la pureza y calidad del producto final.
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Aplicación en la fusión por inducción en vacío (VIM): El VIM se utiliza para procesar materiales que requieren una gran pureza o tienen tolerancias de composición química muy ajustadas. Los metales y aleaciones con gran afinidad por los gases, como el titanio y el aluminio, suelen procesarse en VIM para evitar la contaminación. El proceso consiste en cargar el material en el horno al vacío, aplicar energía para fundir la carga y refinar el metal fundido al vacío para conseguir la composición química deseada.
En resumen, la inducción funciona en vacío aprovechando las propiedades de los campos magnéticos para calentar materiales conductores mediante corrientes de Foucault, todo ello en un entorno controlado e inerte que evita la contaminación y facilita el control preciso de la temperatura y el procesamiento del material.
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