Tavení v chlazeném kelímku - proces ISM
Tavení v chlazeném kelímku se provádí v segmentované měděné, vodou chlazené nádobě umístěné v indukční cívce ve vakuu nebo v řízené atmosféře. Proces probíhá "kov na kov" bez žáruvzdorné výdusky. Měděný kelímek je tvořen segmenty nebo "prsty", které jsou chlazeny vodou. Magnetické pole generované cívkou prochází kelímkem a indukuje teplo v kovové vsázce, což vede k jejímu roztavení. Magnetické pole rovněž intenzivně míchá roztavený kov v kelímku. Na dně kelímku zůstává tenká vrstva neroztaveného kovu a vytváří tak skořepinu pro roztavený kov (v anglickém textu skull = lebka). Nízká rychlost mezní vrstvy taveniny sousedící se skořepinou spolu se skořepinou samotnou a rozhraní mezi skořepinou a kelímkem tvoří tepelný odpor omezující vedení tepla z horké taveniny do studeného kelímku.
Fyzický kontakt a směr taveniny
Jsou-li kelímek, cívka, frekvence a výkon správně navrženy a přizpůsobeny, je roztavený kov odtlačován od vnitřních stěn kelímku směrem dovnitř. Ve skutečnosti jsou strany taveniny drženy magnetickým polem. Neexistence fyzického kontaktu taveniny se stěnami chrání segmenty kelímku před elektrickým zkratem a omezuje tepelné ztráty kelímku. Tento proces se nejčastěji používá při lití shora nebo zdola, ale může být také použit při výrobě ingotů. V tomto případě má kelímek výpusť ve dně se zátkou vysouvanou směrem dolů a používá se k pomalému tuhnutí ingotu, přičemž vsázka je doplňována shora.
Výhody tavení ve chlazeném kelímku
- Klíčovou předností tohoto způsobu tavení je možnost dosahovat procesních teplot nad 3000ºC bez zásadních omezení. Tavit lze tedy materiály s vysokým bodem tání nejen kovového, ale i oxidického či keramického charakteru.
- Je zajištěna vysoká čistota procesu, neboť vlivem intenzivního chlazení vsázka nepřijde do styku s materiálem kelímku. Na stěnách kelímku se vytváří tenká tuhá vrstva z vlastního taveného materiálu - skull , která zabrání kontaminaci samotné taveniny.
- Tavení probíhá v různých atmosférách, které kladně ovlivňují průběh procesu. Nejčastějším případem je tavení ve vakuu nebo inertní atmosféře, kdy nedochází ke zvyšování objemu kyslíku ve zpracovávaném materiálu.
- Prostřednictvím elektrodynamických sil dochází k pohybu částic v taveném materiálu. Vsázka je tedy intenzivně promíchávána v celém svém objemu; nečistoty přirozeně vyplouvají k vnějšímu povrchu taveniny, kde se odpaří nebo připojí k již existující krustě – skull. Tímto způsobem je zajištěna možnost dosáhnout superčistých homogenních slitin.