La fusion par électrode consommable sous vide (VAR) est un procédé qui consiste à faire fondre du métal par induction électromagnétique sous vide.
Ce procédé est particulièrement utile pour les métaux et les alliages qui ont une affinité pour l'oxygène et l'azote, ce qui les rend impossibles à fondre dans l'air.
Les 7 étapes expliquées
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 procédé de fusion au foyer comme le plasma ou le faisceau d'électrons.
2. Configuration de la chambre 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 de four mobile est la partie supérieure de la cuve ; elle supporte et contrôle le mouvement de l'électrode.
La station de fusion fixe, qui forme la moitié inférieure de la cuve, consiste en un creuset en cuivre amovible placé dans une chemise d'eau fixe en acier inoxydable.
3. Établissement du vide
Une fois l'électrode fixée au coulisseau, celui-ci la soulève tandis que la tête du four est abaissée pour créer un joint sous vide au-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'intervalle de l'arc sont exposées à l'environnement sous vide et aux températures extrêmes de la zone de l'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, ce qui maximise le rendement du produit utile.
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