La refonte à l'arc sous vide (VAR) est un procédé de fusion secondaire utilisé pour produire des lingots de métal d'une grande homogénéité chimique et mécanique pour des applications exigeantes.
Il s'agit d'un processus d'affinage utilisé lorsque les exigences en matière de propreté et d'homogénéité dépassent les capacités des processus de production et de coulée conventionnels.
Les 5 étapes clés expliquées
1. Commencer par une électrode
Le procédé VAR commence par une électrode de départ, qui est coulée à partir d'un processus de production antérieur.
2. Fusion sous vide
L'électrode est progressivement refondue sous vide avec de la chaleur fournie par un arc électrique.
Le fond de l'électrode fond progressivement et s'égoutte jusqu'à une piscine de fusion, qui se solidifie ensuite pour former le lingot final.
3. Les trois parties principales du procédé
Le procédé VAR comporte trois parties principales : le démarrage, l'état d'équilibre et le point chaud.
Au cours du démarrage, l'électrode est progressivement fondue.
En régime permanent, le processus de refonte se poursuit avec un arc stable et une vitesse de fusion constante.
Le hot top désigne la partie supérieure du lingot, qui est maintenue en fusion pour empêcher la solidification et garantir une structure uniforme du lingot.
4. Avantages du procédé VAR
Le procédé VAR présente plusieurs avantages.
La fusion sous vide élimine la contamination par l'air extérieur et réduit les gaz et les impuretés métalliques nocives à bas point de fusion dans l'acier et les alliages, ce qui améliore la pureté.
Elle permet également de réduire efficacement la teneur en hydrogène, en plomb, en bismuth, en argent et en d'autres impuretés dans le métal.
Le procédé permet un contrôle stable de la composition chimique de l'alliage, et la faible pression partielle d'oxygène dans la chambre de fusion empêche la combustion d'éléments actifs tels que l'aluminium et le titane.
En outre, le procédé VAR permet de refondre les métaux réfractaires et leurs alliages grâce à la température élevée de la zone d'arc.
Le fonctionnement du moule en cuivre sans scories et refroidi à l'eau élimine ou réduit la contamination de l'alliage par des inclusions externes.
La solidification séquentielle et le refroidissement rapide au cours du processus peuvent éliminer les inclusions non métalliques et améliorer la pureté du métal refondu.
En contrôlant le processus de solidification et de cristallisation, le procédé VAR peut produire des lingots de haute qualité avec une faible ségrégation et une densité élevée.
5. Considérations et applications
Il convient de noter que la surface du lingot refondu peut être rugueuse et poreuse, et qu'elle doit être pelée avant tout traitement ultérieur.
Le processus de refonte ne comprend pas de désulfuration, de sorte que l'électrode consommable doit avoir une faible teneur en soufre.
En outre, l'atmosphère et la pression dans la chambre de fusion peuvent être contrôlées pendant le processus de refonte à l'arc sous vide.
Globalement, la refonte à l'arc sous vide est un procédé essentiel utilisé pour affiner et purifier les métaux et les alliages, améliorant ainsi leur solidité, leur résistance à la fatigue et leur qualité générale.
Elle est largement utilisée dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'énergie et le nucléaire, où des matériaux de haute performance sont nécessaires.
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