Il processo di rifusione ad arco sottovuoto (VAR) è una tecnica di fusione secondaria utilizzata principalmente per purificare e raffinare leghe di alto valore come l'acciaio inossidabile, le leghe a base di nichel e quelle a base di titanio.
Questo processo prevede la fusione graduale di un elettrodo di partenza in condizioni di vuoto utilizzando un arco elettrico, seguita dalla solidificazione controllata del metallo fuso per formare un lingotto di alta qualità.
5 punti chiave spiegati
1. Panoramica del processo
Il processo VAR inizia con un elettrodo di partenza, tipicamente fuso da un precedente processo di produzione.
Questo elettrodo viene posto in un forno a vuoto dove è sottoposto a un arco elettrico generato da una corrente continua (DC).
L'intenso calore dell'arco fonde la parte inferiore dell'elettrodo, causando la formazione di gocce che cadono in una vasca fusa sottostante.
Questa piscina si solidifica continuamente in uno stampo raffreddato ad acqua, formando il lingotto finale.
2. Meccanismo di purificazione
L'ambiente sottovuoto svolge un ruolo cruciale nella purificazione del metallo.
Sotto vuoto, gli elementi ad alta pressione di vapore come Pb, Sn, Bi, Te, As e Cu evaporano, riducendo così la loro concentrazione nella lega.
Inoltre, le inclusioni di ossido a bassa densità vengono trasportate dalle gocce verso il bordo di solidificazione vicino alla superficie dello stampo, segregando efficacemente le impurità.
3. Reazioni fisiche e chimiche
Quando le gocce fuse attraversano l'area dell'arco, che può raggiungere temperature vicine ai 5000 K, e poi si solidificano nello stampo di rame raffreddato ad acqua, si verificano una serie di reazioni fisiche e chimiche.
Queste reazioni raffinano il metallo, migliorandone la purezza e la struttura cristallina.
Il processo utilizza essenzialmente l'energia termica dell'arco CC per rifondere il metallo sotto vuoto e solidificarlo in un lingotto, migliorandone la qualità.
4. Applicazioni e uso industriale
Il processo VAR è stato utilizzato per la prima volta negli anni '50 per applicazioni aerospaziali e da allora si è affermato per una vasta gamma di acciai speciali e superleghe.
È particolarmente importante nei settori che richiedono un'elevata purezza del materiale e prestazioni elevate, come quello aerospaziale, energetico e nucleare.
Il processo si è evoluto per soddisfare le crescenti richieste di proprietà straordinarie dei materiali e viene spesso combinato con altri metodi di fusione per ottenere livelli di prestazioni più elevati.
5. Modellazione e simulazione matematica
Il VAR è anche oggetto di ampi studi di modellazione matematica e simulazione numerica.
Questi studi mirano a ottimizzare il processo industriale, garantendo operazioni di rifusione più efficienti ed efficaci.
Questo approccio aiuta a perfezionare i parametri di processo e a migliorare la qualità del prodotto finale.
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