La méthode de fusion à l'arc est un procédé métallurgique électrothermique qui utilise l'énergie électrique pour générer un arc électrique entre des électrodes ou entre une électrode et le matériau à fondre.
Cette méthode se caractérise par sa capacité à atteindre des températures extrêmement élevées, généralement jusqu'à 3000℃, ce qui est suffisant pour fondre une variété de métaux, y compris les métaux réactifs et réfractaires.
1. Principe et fonctionnement
Le processus de fusion à l'arc commence par la conversion d'une haute tension en une basse tension mais un courant élevé par un transformateur, utilisant généralement une entrée de 220V ou 380V.
Le court-circuit instantané des pôles positif et négatif déclenche l'arc, qui est un phénomène de décharge auto-entretenu qui maintient une combustion stable sans qu'une haute tension continue soit nécessaire.
Cet arc, dont la température peut atteindre près de 5 000 K, est utilisé pour faire fondre l'électrode métallique ou le matériau.
2. Types de fusion à l'arc
2.1 Refonte à l'arc sous vide (VAR)
Cette méthode est appliquée dans des conditions de vide et sans scories.
L'électrode métallique est rapidement fondue par l'arc à courant continu, puis resolidifiée dans un moule en cuivre refroidi à l'eau.
Ce procédé permet d'affiner le métal, de le purifier et d'améliorer sa structure cristalline et ses performances.
2.2 Fusion par arc plasma
Cette technique utilise un gaz excité électriquement, tel que l'hélium ou l'argon, pour faire fondre les métaux dans une chambre scellée sous atmosphère inerte.
Elle est particulièrement efficace pour les métaux réactifs et réfractaires et permet d'améliorer considérablement les propriétés des alliages conventionnels.
2.3 Fusion à l'arc sous vide sans autoconsommation
Cette méthode utilise une électrode de cuivre refroidie à l'eau au lieu d'une électrode consommable, ce qui contribue à la lutte contre la pollution industrielle.
Elle est largement utilisée pour la fusion du titane et des alliages de titane, éliminant ainsi le besoin d'électrodes de pressage et de soudage.
3. Applications et avantages
La fusion à l'arc est utilisée dans divers procédés métallurgiques, notamment la fusion au four, la consolidation des déchets et la production de lingots, de brames et de poudres.
Les avantages de la fusion à l'arc comprennent la capacité à fondre des métaux à point de fusion élevé, la production d'un métal propre, tel qu'il a été coulé, en éliminant les inclusions, et la possibilité de recycler les matériaux.
En outre, la méthode sans autoconsommation permet de prolonger le temps de séjour de l'arc sur le matériau, ce qui conduit à une meilleure homogénéisation de la composition du lingot et à l'utilisation de matières premières de tailles et de formes différentes.
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