Il processo di fusione a elettrodo consumabile sotto vuoto (VAR) prevede la fusione del metallo tramite induzione elettromagnetica in condizioni di vuoto. Questo processo è utilizzato per alcuni metalli e leghe che hanno un'affinità per l'ossigeno e l'azoto, rendendo impossibile la loro fusione in aria.
Ecco una descrizione passo passo del processo VAR:
1. Caricamento dell'elettrodo: L'elettrodo da fondere viene caricato nel forno. Per gli acciai speciali e le superleghe, l'elettrodo viene precedentemente fuso in aria o sotto vuoto. Per i metalli reattivi come il titanio, l'elettrodo viene fabbricato a partire da spugna compattata e/o rottami, o da un processo di fusione a cuore come il plasma o il fascio di elettroni.
2. Configurazione del recipiente sottovuoto: Il recipiente sotto vuoto in cui avviene la fusione è formato da due gruppi meccanici principali: la testa del forno mobile e la stazione di fusione fissa. La testa mobile del forno è la sezione superiore del recipiente e sostiene e controlla il movimento dell'elettrodo. La stazione di fusione fissa, che costituisce la metà inferiore del recipiente, consiste in un crogiolo di rame rimovibile inserito in una camicia d'acqua fissa in acciaio inossidabile.
3. Stabilire il vuoto: una volta bloccato l'elettrodo sul gruppo del martinetto, quest'ultimo solleva l'elettrodo mentre la testa del forno viene abbassata per creare il vuoto sopra il crogiolo. Una volta stabilito il vuoto, viene attivata l'alimentazione CC.
4. Fusione ad arco: Il sistema di controllo scocca automaticamente un arco ad alta corrente tra l'elettrodo consumabile (catodo -) e la base del crogiolo (anodo +), formando rapidamente una vasca di metallo fuso. La distanza tra l'elettrodo di fusione e la piscina di metallo (distanza dell'arco) viene mantenuta con precisione e viene stabilita una velocità di fusione controllata.
5. Vantaggi del vuoto: Le gocce di metallo che cadono attraverso il gap dell'arco sono esposte all'ambiente del vuoto e alle temperature estreme della zona dell'arco. Ciò provoca la rimozione dei gas disciolti, la vaporizzazione degli elementi di scarto e un miglioramento della pulizia degli ossidi. Il crogiolo raffreddato ad acqua consente una solidificazione direzionale, evitando la macro segregazione e riducendo la micro segregazione.
6. Solidificazione controllata: Il pool di metallo fuso formato dalle gocce di metallo si solidifica in modo direzionale. Quando la velocità di fusione e il gap dell'arco sono controllati correttamente, questa solidificazione direzionale previene la segregazione e migliora le proprietà del materiale del lingotto.
7. Riduzione graduale della potenza: Verso la fine del processo, la potenza viene gradualmente ridotta per fornire un hot top controllato, massimizzando la resa del prodotto utile.
Il processo VAR offre flessibilità nelle dimensioni dei lotti, controllo accurato della temperatura, rimozione dei gas disciolti, strette tolleranze di composizione, elevata affidabilità e produttività. È comunemente utilizzato in varie applicazioni, tra cui la fusione di componenti per aerei, valvole ad alta integrità per ambienti difficili ed elettrodi per la rifusione.
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