Вакуумно-дуговая плавка, в частности вакуумно-дуговой переплав (ВДП), - это процесс вторичной плавки, используемый в основном для получения высококачественных металлических сплавов, в частности для критически важных применений в таких отраслях, как аэрокосмическая, энергетическая и атомная промышленность. Процесс включает в себя плавление расходуемого металлического электрода в условиях вакуума с помощью электрической дуги постоянного тока (DC) с последующим контролируемым застыванием расплавленного металла в водоохлаждаемом медном тигле.
Описание процесса:
-
Установка и начальное плавление: Процесс VAR начинается с использования цилиндрического расходуемого электрода, обычно изготовленного из металлического сплава, который был предварительно отлит. Этот электрод помещается в вакуумную камеру, расположенную над медным тиглем с водяным охлаждением. Тигель имеет больший диаметр, чем электрод, чтобы контролировать дугу. На дно тигля помещается небольшое количество того же сплава, который будет переплавляться.
-
Образование дуги и плавление: Между электродом и металлом в тигле возникает электрическая дуга постоянного тока. Эта дуга, температура которой может достигать почти 5000 К, быстро расплавляет нижнюю часть электрода. Капли расплавленного металла падают через дугу в тигель, образуя расплавленный бассейн.
-
Контролируемое затвердевание: По мере того как металл продолжает плавиться и стекать в тигель, он подвергается быстрому охлаждению благодаря водяному охлаждению стенок тигля, что приводит к затвердеванию. Процесс затвердевания тщательно контролируется, чтобы обеспечить формирование однородного и рафинированного слитка. Скорость охлаждения, зазор между электродом и тиглем, а также используемый ток - важнейшие параметры, влияющие на качество конечного продукта.
-
Очистка и рафинирование: Вакуумная среда и высокие температуры, используемые в процессе VAR, способствуют удалению примесей и уточнению кристаллической структуры металла. Это особенно важно для реакционноспособных металлов, таких как титан и цирконий, которые можно очищать без контакта с огнеупорными материалами, а также для сталей и сверхпрочных сплавов, где это повышает чистоту включений.
Назначение и области применения:
Основная цель VAR - получение металлических сплавов с высокой степенью чистоты, однородности и улучшенными механическими свойствами. Это очень важно для тех областей применения, где характеристики материала имеют решающее значение, например, в аэрокосмических компонентах, энергетическом оборудовании и медицинских приборах. Процесс также подвергается математическому моделированию и численному моделированию для оптимизации промышленного применения, гарантируя, что переплавленные слитки, которые могут весить несколько тонн, соответствуют строгим стандартам качества.
В общем, вакуумно-дуговой переплав - это сложная металлургическая технология, которая использует интенсивное тепло электрической дуги в вакуумной среде для рафинирования и затвердевания металлических сплавов, что позволяет получать материалы с превосходными свойствами, пригодные для применения в высокостабильных областях.
