Процесс VAR-плавки, или Vacuum Arc Remelting, - это сложная металлургическая технология, используемая для рафинирования и гомогенизации сплавов, особенно в таких востребованных областях, как аэрокосмическая, авиационная и биомедицинская техника. Этот процесс включает в себя непрерывное плавление расходуемого электрода в условиях высокого вакуума с помощью электрической дуги, что позволяет точно контролировать микроструктуру и чистоту получаемого сплава.
Описание процесса:
-
Подготовка электрода: Сплав, подлежащий переплавке, сначала формируется в цилиндрическую форму, называемую расходным электродом. Обычно это делается с помощью вакуумной индукционной плавки (VIM) или ковшевого рафинирования.
-
Установка тигля: Электрод помещается в тигель, который поддерживается в условиях металлургического вакуума (от 0,001 до 0,1 мм рт. ст. или от 0,1 до 13,3 Па). На дно тигля помещают небольшое количество того же сплава, чтобы начать процесс плавления.
-
Инициирование дуги: Постоянный ток (DC) силой в несколько килоампер пропускается между электродом и основным материалом в тигле, чтобы создать дугу. Эта дуга генерирует интенсивное тепло, расплавляя кончик электрода.
-
Непрерывное плавление и затвердевание: По мере расплавления электрода его постепенно опускают с помощью механического плунжера, чтобы поддерживать дугу. Тигель, обычно изготовленный из меди, окружен водяной рубашкой для охлаждения расплава и контроля скорости затвердевания. Такое контролируемое охлаждение имеет решающее значение для достижения желаемой микроструктуры и однородности.
-
Контрольные параметры: Процесс сильно зависит от таких параметров, как скорость охлаждения, зазор между электродами и сила тока. В печи VAR интегрированы передовые компьютерные системы управления для автоматизации и оптимизации этих параметров, что повышает качество и воспроизводимость конечного продукта.
Преимущества VAR:
- Удаление газов: VAR эффективно удаляет растворенные газы, такие как водород, азот и углекислый газ, повышая чистоту сплава.
- Сокращение нежелательных элементов: Снижает содержание микроэлементов с высоким давлением пара, что еще больше повышает качество сплава.
- Улучшенная чистота оксидов: Процесс улучшает чистоту оксидов в сплаве.
- Направленное затвердевание: Процесс обеспечивает направленное затвердевание снизу вверх, уменьшая макро- и микросегрегацию.
- Энергоэффективность: VAR - один из самых энергоэффективных процессов переплава.
- Бескерамическое плавление: В процессе не используются керамические материалы, которые могут содержать примеси.
Применение и усовершенствования:
VAR особенно полезен для обработки таких металлов, как никель, титан и специальные стали, требующие высокой чистоты и специфических микроструктур. Постоянное совершенствование конструкции печей VAR, особенно в области компьютерного управления и регулирования, привело к более автоматизированным и точным процессам, обеспечивающим производство однородных слитков с контролируемой структурой затвердевания и превосходной чистотой.
Такой детальный процесс гарантирует высокое качество конечного продукта, отсутствие таких дефектов, как пористость и сегрегация по центру, что делает его идеальным для критически важных применений, где целостность материала имеет первостепенное значение.
