Le procédé de refonte à l'arc sous vide (VAR) est une technique de fusion secondaire utilisée principalement pour purifier et affiner des alliages de grande valeur tels que l'acier inoxydable, les alliages à base de nickel et les alliages à base de titane.
Ce procédé implique la fusion progressive d'une électrode de départ sous vide à l'aide d'un arc électrique, suivie de la solidification contrôlée du métal fondu pour former un lingot de qualité supérieure.
5 points clés expliqués
1. Aperçu du processus
Le procédé VAR commence par une électrode de départ, qui est généralement coulée lors d'un processus de production antérieur.
Cette électrode est placée dans un four sous vide où elle est soumise à un arc électrique généré par un courant continu (CC).
La chaleur intense de l'arc fait fondre le bas de l'électrode, provoquant la formation de gouttelettes qui tombent dans un bassin de fusion situé en dessous.
Ce bassin se solidifie continuellement dans un moule refroidi à l'eau, formant le lingot final.
2. Mécanisme de purification
L'environnement sous vide joue un rôle crucial dans la purification du métal.
Sous vide, les éléments à haute pression de vapeur tels que Pb, Sn, Bi, Te, As et Cu s'évaporent, réduisant ainsi leur concentration dans l'alliage.
En outre, les inclusions d'oxyde de faible densité sont transportées par les gouttelettes jusqu'au bord de solidification près de la surface du moule, ce qui permet de séparer efficacement les impuretés.
3. Réactions physiques et chimiques
Lorsque les gouttelettes en fusion traversent la zone de l'arc, qui peut atteindre des températures proches de 5 000 K, puis se solidifient dans le moule en cuivre refroidi à l'eau, une série de réactions physiques et chimiques se produisent.
Ces réactions affinent le métal, améliorant sa pureté et sa structure cristalline.
Le procédé utilise essentiellement l'énergie thermique de l'arc à courant continu pour refondre le métal sous vide et le solidifier en lingot, améliorant ainsi sa qualité.
4. Applications et utilisation dans l'industrie
Le procédé VAR a été utilisé pour la première fois dans les années 1950 pour des applications aérospatiales et s'est depuis imposé pour une large gamme d'aciers spéciaux et de superalliages.
Il est particulièrement crucial dans les industries exigeant une pureté et des performances élevées des matériaux, telles que l'aérospatiale, l'énergie et les secteurs nucléaires.
Le procédé a évolué pour répondre aux demandes croissantes de propriétés matérielles extraordinaires et est souvent combiné à d'autres méthodes de fusion pour atteindre des niveaux de performance plus élevés.
5. Modélisation mathématique et simulation
Le VAR fait également l'objet d'études approfondies de modélisation mathématique et de simulation numérique.
Ces études visent à optimiser le processus industriel, en garantissant des opérations de refonte plus efficaces et plus rentables.
Cette approche permet d'affiner les paramètres du processus et d'améliorer la qualité du produit final.
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