Il processo di fusione VAR, o Vacuum Arc Remelting, è una sofisticata tecnica metallurgica utilizzata per raffinare e omogeneizzare le leghe, in particolare per applicazioni ad alta richiesta come l'ingegneria aerospaziale, aeronautica e biomedica. Questo processo prevede la fusione continua di un elettrodo consumabile sotto vuoto spinto mediante un arco elettrico, che consente un controllo preciso della microstruttura e della purezza della lega risultante.
Descrizione del processo:
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Preparazione dell'elettrodo: La lega da rifondere viene prima formata in una forma cilindrica, nota come elettrodo consumabile. In genere, ciò avviene attraverso la fusione a induzione sotto vuoto (VIM) o la raffinazione in siviera.
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Preparazione del crogiolo: L'elettrodo viene posto in un crogiolo mantenuto sotto vuoto metallurgico (da 0,001 a 0,1 mmHg o da 0,1 a 13,3 Pa). Una piccola quantità della stessa lega viene posta sul fondo del crogiolo per avviare il processo di fusione.
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Innesco dell'arco: Una corrente continua (DC) di diversi kiloampere viene fatta passare tra l'elettrodo e il materiale di base nel crogiolo per creare un arco. L'arco genera un calore intenso, fondendo la punta dell'elettrodo.
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Fusione e solidificazione continue: Man mano che l'elettrodo si scioglie, viene gradualmente abbassato da un martinetto meccanico per mantenere l'arco. Il crogiolo, solitamente in rame, è circondato da una camicia d'acqua per raffreddare la fusione e controllare la velocità di solidificazione. Questo raffreddamento controllato è fondamentale per ottenere la microstruttura e l'omogeneità desiderate.
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Parametri di controllo: Il processo dipende fortemente da parametri quali la velocità di raffreddamento, la distanza tra gli elettrodi e la corrente. Nei forni VAR sono stati integrati controlli computerizzati avanzati per automatizzare e ottimizzare questi parametri, migliorando la qualità e la riproducibilità del prodotto finale.
Vantaggi del VAR:
- Rimozione dei gas: Il VAR rimuove efficacemente i gas disciolti come idrogeno, azoto e anidride carbonica, migliorando la purezza della lega.
- Riduzione degli elementi indesiderati: Riduce gli elementi in traccia ad alta pressione di vapore, migliorando ulteriormente la qualità della lega.
- Miglioramento della pulizia degli ossidi: Il processo migliora la pulizia degli ossidi nella lega.
- Solidificazione direzionale: Permette una solidificazione direzionale dal basso verso l'alto, riducendo la macro e micro segregazione.
- Efficienza energetica: Il VAR è uno dei processi di rifusione più efficienti dal punto di vista energetico.
- Fusione senza ceramica: Il processo non prevede l'uso di materiali ceramici, che possono introdurre impurità.
Applicazioni e miglioramenti:
Il VAR è particolarmente utile per la lavorazione di metalli come il nichel, il titanio e gli acciai speciali che richiedono un'elevata purezza e microstrutture specifiche. I continui miglioramenti nella progettazione dei forni VAR, in particolare nel controllo e nella regolazione computerizzati, hanno portato a processi più automatizzati e precisi, garantendo la produzione di lingotti omogenei con strutture di solidificazione controllate e pulizia superiore.
Questo processo dettagliato assicura che il prodotto finale sia di alta qualità, privo di difetti come porosità centrale e segregazione, rendendolo ideale per applicazioni critiche in cui l'integrità del materiale è fondamentale.
