SE505958C2 - Smältförfarande för vakuumförångning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 505 958 2 vinklar är önskvärda, totalt förlora den elektriska induktions- kopplingen till aluminiumen. Det senare är i synnerhet fallet vid toroidformade smältor sonnexempelvis är önskvärda vid fram- ställningen av CD-skivor. Bakgrunden till svårigheterna tycks vara att till följd av inhomogeniteter i det uppvärmda alumini- umet i fast tillstànd respektive olikformighet i induktionsfäl- tet kommer alltid smältning först att ske vid någon distinkt plats. När aluminiumet pà denna plats blir flytande rinner det omedelbart undan och ner mot degelns botten, där aluminiumet bland annat fyller ut det erforderliga värmeutvidgningsglappet mellan degel och aluminiumkropp. När aluminiumet rinner undan pä detta sätt kommer induktionsströmmarna i aluminiumkroppen att resultera i en större strömtäthet vid det ställe där alu- minium runnit undan. Detta kan i sin tur resultera i sá stora lyftkrafter (aluminium är en lätt metall) att den kvarvarande Aaluminiumbryggan samtidigt som den snabbt bringas till smält- ning också samtidigt påverkas av en lyftkraft resulterande i att aluminium stänks eller kastas iväg. Detta stänkande kan bli repetitivt och är naturligtvis helt oacceptabelt.

Vid induktionsvärmning av t ex aluminium är uppvärmnings- förmàgan beroende av frekvensen hos induktionsfältet. En lägre frekvens ger effektivare koppling och därmed snabbare uppvärm- ning. Kraftaggregat för induktionsvärmning vid.lägre frekvenser är normalt även mindre kostsamma. En nackdel med den lägre fre- kvensen är emellertid att lyftkraften.blir större på den lokalt först smältande delen av metallen i degeln. Lägre frekvenser ger alltså större problem med skvättning av metalldroppar ut ur degeln.

Inneslutna gasblàsor kan också vara en förklaring eller bidragande orsak till att aluminium sprutar iväg.

Andra sätt att värma upp en smälta finns naturligtvis men eftersom man bl a vill ha en mycket exakt placering av smältan, en låg värmning av smältan för att få låg total värmebelastning såväl pà degeln för själva smältan som pá t ex de CD-skivor som skall beläggas sä är fortfarande induktionsuppvärmning en till- talande lösning, men en lösning krävs pà problemet med den in- stabila uppvärmningen. Uppfinningen.har därför till uppgift att 10 15 20 25 30 35 505 958 3 ange ett förfarande som medger kontrollerad och "skvättfri" uppvärmning av en aluminiumsmälta även i vakuum.

Lösningen.pà problemet är att hindra aluminiumkroppen från att smälta i allt för stor utsträckning vid någon distinkt plats. Det vill säga metallen i aluminiumkroppen får inte smäl- ta vid någon bestämd punkt samtidigt utan smältning skall ske vid olika tidpunkter, så att hela tiden under smältandet av aluminiumkroppen är den elektriska överbryggningen säkerställd förbi det ställe eller de ställen där aluminiumavsmältningen råkar starta.

Utgående från ovanstående lära enligt uppfinningen kan den ovannämnda stänkningen förhindras exempelvis genonxatt alumini- umkroppen göres sä hög att den inte kan smältas av på en gång.

Aluminiumkroppen kan även utgöras av skivor i skikt över va- randra och förenade med korta vertikala stolpar eller radiellt 'förbundna koncentriska ringar. Man kan även tänka sig att ha aluminiumkroppar med en legerad bottendel och en olegerad över- del, säkerställande olika smälttemperaturer och att innan det övre, hela tiden elektrisk förbindning åstadkommande skiktet smälts så har tillräckligt mycket av det undre skiktet smält för att i sig säkerställa en cirkulär kontakt. Man kan även tänka sig att i degeln placera andra elektriskt ledande mate- rial, exempelvis en ring av koppar eller grafit e t c. Denna kan vara anordnad runt, under eller i toroidfallet innanför aluminiumkroppen.

Ytterligare fördelar och detaljer i uppfinningen framgår närmare av nedanstående beskrivning i anslutning till en på bi- fogad ritning visad degel med aluminium i.

Den på ritningen visade degeln 1 är toroidformad. Med ett mellanliggande spel är en aluminiumring 2 ilagd. Spelet är nöd- vändigt för att aluminiumet under uppvärmningen från rumstempe- ratur till smälttemperatur ej skall spräcka degeln. Aluminium- ringen 2 är omgiven av en ring eller ett band av grafit 4. När under inverkan av det induktiva fältet, som i det visade fallet lämpligen alstras med en spole placerad under degeln, kommer fältet att vara starkast i botten på degeln och det mot botten vända aluminiumet smälter först och om under den fortsatta upp- 10 15 20 25 S05 958 4 värmningen delande krafter uppstår i ringen 2 så kommer den cirkulerande ström som går i ringen 2 inte att brytas utan den sluts fortfarande via grafitringen 4 så att effekt fortfarande tillförs ringen 2 så att den kan fortsätta och smälta utan sto- ra ström- och fältstyrkevariationer som skulle kunna leda till instabila förhållanden med för stora lyftkrafter.

Induktionsplacering under degeln ger kort avstånd till smältan och följaktligen en god induktiv energiöverföring.

Dessutom skyddas induktorn från förångad aluminium av själva degeln och risken för aluminiumavsättningar och ty åtföljande kortslutning mellan induktorns varvxninskar. Dessutonxkan olika degelformer, exempelvis anpassade till beläggningsföremâlens form, användas utan induktorförändringar. Vidare kan avståndet mellan induktor och degel justeras med enkla medel så att opti- mala kopplingsförhállanden erhålles.

Inom ramen för uppfinningstanken.karlman naturligtvis tän- ka sig att utbyta grafiten mot något annat ämne eller material med god elektrisk ledande förmåga, hög smältpunkt och låg för- ångningshastighet upp till avsedd driftstemperatur.

Inonlramen för uppfinningstanken kan man naturligtvis även tänka sig att andra ämnen än aluminium uppträder på samma sätt vid uppvärmning till förångning. Man kan härvid få behov av andra material, som sköter den elektriska kortslutningen eller shuntningen för att förhindra och motverka rörelser i smältan.

Claims (4)

5 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för att i synnerhet i låga och/eller toroidfor- made deglar i vakuum med induktion smälta och upphetta metall, exempelvis aluminium för erhållandet av en föràngningskälla, kännetecknat av att för att förhindra att metallen vid smältan- det smälter vid en och samma plats vid samma tidpunkt anordnas en ring eller skiva av elektriskt ledande material runt, under eller i fallet med en toroidformad degel innanför kroppen som skall smältas.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ringen eller skivan utgöres av grafit eller koppar.

3. Förfarande för att i synnerhet i låga och/eller toroidfor- 'made deglar i vakuum med induktion smälta och upphetta metall, exempelvis aluminium för erhàllandet av en föràngningskâlla, kännetecknat av att för att förhindra att metallen vid smältan- det smälter vid en och samma plats vid samma tidpunkt utgörs metallkroppen som skall smâltas av metaller eller legeringar med olika smältpunkt.

4. Förfarande för att i synnerhet i låga och/eller toroidfor- made deglar i vakuum med induktion smälta och upphetta metall, exempelvis aluminium för erhàllandet av en förángningskälla, kännetecknat av att för att förhindra att metallen vid smältan- det smälter vid en och samma plats vid samma tidpunkt består metallkroppen som skall smältas av skivor i skikt över varandra förenade med korta vertikala stolpar eller radiellt förbundna koncentriska ringar så att den smälter successivt i axiell och- /eller radiell led, exempelvis nerifrån.