La differenza principale tra Vacuum Arc Remelting (VAR) ed Electroslag Remelting (ESR) risiede nel metodo di fusione e nelle condizioni in cui avviene la fusione. Il VAR è un processo condotto in condizioni di vuoto utilizzando un arco elettrico a corrente continua per rifondere un elettrodo consumabile, ottenendo materiali con elevata omogeneità e pulizia, adatti ad applicazioni critiche come l'ingegneria aerospaziale e medica. Al contrario, la ESR prevede la fusione attraverso una scoria conduttiva, che non è sotto vuoto, ed è tipicamente utilizzata per migliorare la qualità di acciai e leghe rimuovendo le impurità e affinando la microstruttura.
Processo VAR:
- Condizioni di vuoto: Il VAR opera sotto vuoto, in genere a pressioni che vanno da 0,001 a 0,1 mmHg (da 0,1 a 13,3 Pa), il che aiuta a prevenire l'ossidazione e altre contaminazioni atmosferiche.
- Fusione ad arco: Il processo utilizza un arco elettrico a corrente continua per fondere l'elettrodo consumabile. L'arco viene generato tra l'elettrodo e il pool di metallo fuso in un crogiolo di rame raffreddato ad acqua. L'arco fornisce una fonte di energia altamente concentrata, che assicura un controllo preciso del processo di fusione.
- Solidificazione del materiale: La solidificazione del materiale nel VAR avviene in modo continuo dal basso verso l'alto, dando vita a una struttura molto solida e omogenea. Questo processo di solidificazione controllata aumenta le proprietà metallurgiche del materiale, migliorandone la resistenza alla fatica e alla frattura.
Processo ESR:
- Condizioni di non vuoto: A differenza del VAR, la ESR viene condotta in condizioni atmosferiche normali. La fusione avviene attraverso uno strato di scorie conduttive che ricopre l'elettrodo e lo stampo del lingotto.
- Fusione delle scorie: Nella ESR, l'elettrodo viene fuso dal calore generato dalla resistenza della scoria conduttiva alla corrente elettrica. Questo processo è efficace per rimuovere le impurità e affinare la microstruttura del metallo, ma non offre lo stesso livello di pulizia e omogeneità del VAR.
- Solidificazione del materiale: Anche la solidificazione in ESR è controllata, ma avviene in condizioni termiche diverse, che possono influenzare le proprietà finali del materiale.
Applicazioni e qualità del materiale:
- Il VAR è particolarmente adatto per i materiali che richiedono elevati livelli di pulizia e omogeneità, come quelli utilizzati nell'industria aerospaziale, medica e nucleare. L'ambiente sottovuoto e il controllo preciso del processo di fusione ad arco garantiscono che il prodotto finale soddisfi i più severi requisiti di qualità.
- L'ESR, pur essendo anch'essa in grado di produrre materiali di alta qualità, è più comunemente usata per migliorare la qualità di acciai e leghe utilizzati in applicazioni meno critiche, dove i costi aggiuntivi e la complessità del VAR non sono giustificati.
In sintesi, la scelta tra VAR e ESR dipende dai requisiti specifici del materiale: il VAR offre una pulizia e un'omogeneità superiori in condizioni di vuoto, mentre l'ESR garantisce un'efficace raffinazione e rimozione delle impurità in condizioni atmosferiche normali.
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