Le processus de fusion par électrode consommable sous vide (VAR) implique la fusion du métal par induction électromagnétique dans des conditions de vide. Ce procédé est utilisé pour certains métaux et alliages qui ont une affinité pour l'oxygène et l'azote, ce qui rend leur fusion impossible à l'air.
Voici une description étape par étape du processus VAR :
1. Chargement de l'électrode : L'électrode à fondre est chargée dans le four. Pour les aciers spéciaux et les superalliages, l'électrode est préalablement coulée dans l'air ou sous vide. Pour les métaux réactifs comme le titane, l'électrode est fabriquée à partir d'éponges compactées et/ou de ferraille, ou à partir d'un processus de fusion au foyer comme le plasma ou le faisceau d'électrons.
2. Configuration de l'enceinte à vide : Deux grands ensembles mécaniques se combinent pour former l'enceinte à vide dans laquelle se produit la fusion : la tête de four mobile et la station de fusion fixe. La tête mobile du four constitue la partie supérieure de la cuve et supporte et contrôle le mouvement de l'électrode. La station de fusion fixe, qui forme la moitié inférieure de la cuve, se compose d'un creuset en cuivre amovible placé dans une chemise d'eau fixe en acier inoxydable.
3. Établissement du vide : une fois l'électrode fixée à l'assemblage du coulisseau, le coulisseau soulève l'électrode tandis que la tête du four est abaissée pour créer un joint sous vide sur le dessus du creuset. Une fois le vide établi, l'alimentation en courant continu est activée.
4. Fusion à l'arc : Le système de contrôle déclenche automatiquement un arc à courant élevé entre l'électrode consommable (cathode -) et la base du creuset (anode +), formant rapidement un bain de métal en fusion. L'écart entre l'électrode de fusion et le bain de métal (écart d'arc) est maintenu avec précision, et un taux de fusion contrôlé est établi.
5. Avantages du vide : Les gouttelettes de métal qui tombent à travers l'arc sont exposées à l'environnement sous vide et aux températures extrêmes de la zone d'arc. Cela entraîne l'élimination des gaz dissous, la vaporisation des éléments parasites et l'amélioration de la propreté de l'oxyde. Le creuset refroidi à l'eau permet une solidification directionnelle, empêchant la macroségrégation et réduisant la microségrégation.
6. Solidification contrôlée : Le bain de métal en fusion formé par les gouttelettes de métal est solidifié de manière directionnelle. Lorsque la vitesse de fusion et l'espace entre les arcs sont correctement contrôlés, cette solidification directionnelle empêche la ségrégation et améliore les propriétés matérielles du lingot.
7. Réduction progressive de la puissance : Vers la fin du processus, la puissance est progressivement réduite pour obtenir un hot top contrôlé, maximisant le rendement du produit utile.
Le procédé VAR offre une grande flexibilité dans la taille des lots, un contrôle précis de la température, l'élimination des gaz dissous, des tolérances de composition étroites, une grande fiabilité et une grande productivité. Il est couramment utilisé dans diverses applications, notamment pour le moulage de composants aéronautiques, de vannes à haute intégrité pour les environnements difficiles et d'électrodes à refondre.
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