Le procédé de fusion VAR (Vacuum Arc Remelting) est une technique métallurgique sophistiquée utilisée pour affiner et homogénéiser les alliages, en particulier pour les applications à forte demande telles que l'aérospatiale, l'aviation et l'ingénierie biomédicale. Ce procédé implique la fusion continue d'une électrode consommable sous un vide poussé à l'aide d'un arc électrique, ce qui permet un contrôle précis de la microstructure et de la pureté de l'alliage obtenu.
Description du procédé :
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Préparation de l'électrode : L'alliage à refondre est d'abord formé en une forme cylindrique, appelée électrode consommable. Cette opération est généralement réalisée par fusion par induction sous vide (FIV) ou par affinage en poche.
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Mise en place du creuset : L'électrode est placée dans un creuset maintenu sous un vide métallurgique (de 0,001 à 0,1 mmHg ou 0,1 à 13,3 Pa). Une petite quantité du même alliage est placée au fond du creuset pour amorcer le processus de fusion.
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Initiation de l'arc : Un courant continu de plusieurs kiloampères passe entre l'électrode et le matériau de base dans le creuset pour créer un arc. Cet arc génère une chaleur intense qui fait fondre la pointe de l'électrode.
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Fusion et solidification continues : Au fur et à mesure que l'électrode fond, elle est progressivement abaissée par un vérin mécanique pour maintenir l'arc. Le creuset, généralement en cuivre, est entouré d'une chemise d'eau pour refroidir la matière fondue et contrôler la vitesse de solidification. Ce refroidissement contrôlé est essentiel pour obtenir la microstructure et l'homogénéité souhaitées.
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Paramètres de contrôle : Le procédé dépend fortement de paramètres tels que la vitesse de refroidissement, l'écart entre les électrodes et le courant. Des commandes informatiques avancées ont été intégrées dans les fours VAR pour automatiser et optimiser ces paramètres, améliorant ainsi la qualité et la reproductibilité du produit final.
Avantages de la technologie VAR
- Élimination des gaz : La VAR élimine efficacement les gaz dissous tels que l'hydrogène, l'azote et le dioxyde de carbone, améliorant ainsi la pureté de l'alliage.
- Réduction des éléments indésirables : Elle réduit les traces d'éléments ayant une pression de vapeur élevée, ce qui améliore encore la qualité de l'alliage.
- Amélioration de la propreté de l'oxyde : Le procédé améliore la propreté des oxydes dans l'alliage.
- Solidification directionnelle : Il permet une solidification directionnelle du bas vers le haut, réduisant la ségrégation macro et micro.
- Efficacité énergétique : Le procédé VAR est l'un des procédés de refonte les plus efficaces sur le plan énergétique.
- Fusion sans céramique : Le procédé ne fait appel à aucun matériau céramique susceptible d'introduire des impuretés.
Applications et améliorations :
Le procédé VAR est particulièrement utile pour traiter des métaux tels que le nickel, le titane et les aciers spéciaux qui exigent une grande pureté et des microstructures spécifiques. Les améliorations constantes apportées à la conception des fours VAR, en particulier au niveau du contrôle et de la régulation informatiques, ont permis de mettre au point des processus plus automatisés et plus précis, garantissant la production de lingots homogènes avec des structures de solidification contrôlées et une propreté supérieure.
Ce processus détaillé garantit que le produit final est de haute qualité, exempt de défauts tels que la porosité de l'axe central et la ségrégation, ce qui le rend idéal pour les applications critiques où l'intégrité du matériau est primordiale.
