La rifusione ad arco sottovuoto (VAR) è un processo di fusione secondaria utilizzato per produrre lingotti metallici con elevata omogeneità chimica e meccanica per applicazioni complesse.
È un processo di raffinazione che viene utilizzato quando i requisiti di pulizia e omogeneità sono superiori alle capacità dei processi di produzione e fusione convenzionali.
5 fasi chiave spiegate
1. A partire da un elettrodo
Il processo VAR inizia con un elettrodo di partenza, che viene fuso da un precedente processo di produzione.
2. Fusione sotto vuoto
L'elettrodo viene gradualmente rifuso sotto vuoto con il calore fornito da un arco elettrico.
La parte inferiore dell'elettrodo si fonde gradualmente e gocciola verso il basso fino a formare una piscina fusa, che poi si solidifica per formare il lingotto finale.
3. Le tre parti principali del processo
Il processo VAR si articola in tre parti principali: avvio, stato stazionario e fase calda.
Durante l'avvio, l'elettrodo viene gradualmente fuso.
Nello stato stazionario, il processo di rifusione continua con un arco stabile e una velocità di fusione costante.
La parte superiore calda si riferisce alla porzione superiore del lingotto, che viene mantenuta fusa per evitare la solidificazione e garantire una struttura uniforme del lingotto.
4. Vantaggi del VAR
Il processo VAR offre diversi vantaggi.
La fusione sotto vuoto elimina la contaminazione da parte dell'aria esterna e riduce le impurità di gas e metalli nocivi a basso punto di fusione nell'acciaio e nelle leghe, con conseguente miglioramento della purezza.
Può anche ridurre efficacemente il contenuto di idrogeno, piombo, bismuto, argento e altre impurità nel metallo.
Il processo consente un controllo stabile della composizione chimica della lega e la bassa pressione parziale di ossigeno nella camera di fusione impedisce la combustione di elementi attivi come l'alluminio e il titanio.
Inoltre, il VAR consente la rifusione di metalli refrattari e delle loro leghe grazie all'elevata temperatura nella zona dell'arco.
Il funzionamento dello stampo in rame, privo di scorie e raffreddato ad acqua, elimina o riduce la contaminazione della lega da parte di inclusioni esterne.
La solidificazione sequenziale e il raffreddamento rapido durante il processo possono rimuovere le inclusioni non metalliche e migliorare la purezza del metallo rifuso.
Controllando il processo di solidificazione e cristallizzazione, il processo VAR può produrre lingotti di alta qualità con bassa segregazione e alta densità.
5. Considerazioni e applicazioni
Vale la pena notare che la superficie del lingotto rifuso può essere ruvida e porosa e richiede una pelatura prima di un'ulteriore lavorazione.
Il processo di rifusione non prevede la desolforazione, pertanto è necessario un basso contenuto di zolfo nell'elettrodo consumabile.
Inoltre, l'atmosfera e la pressione nella camera di fusione possono essere controllate durante il processo VAR.
In generale, la rifusione ad arco sotto vuoto è un processo critico utilizzato per raffinare e purificare metalli e leghe, migliorandone la forza, la resistenza alla fatica e la qualità complessiva.
È ampiamente utilizzato in settori come quello aerospaziale, energetico e nucleare, dove sono richiesti materiali ad alte prestazioni.
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