Das Vakuum-Lichtbogenschmelzen, insbesondere das Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (VAR), ist ein sekundäres Schmelzverfahren, das hauptsächlich zur Herstellung hochwertiger Metalllegierungen eingesetzt wird. Dieses Verfahren ist besonders wichtig für kritische Anwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Energiesektor und der Nuklearindustrie.
Wie funktioniert das Vakuumlichtbogenschmelzen? 4 Schlüsselschritte zu hochwertigen Metalllegierungen
1. Einrichtung und erstes Schmelzen
Das VAR-Verfahren beginnt mit einer zylindrischen Abschmelzelektrode. Diese Elektrode wird in der Regel aus einer Metalllegierung hergestellt, die zuvor gegossen wurde. Die Elektrode wird in einer Vakuumkammer über einem wassergekühlten Kupfertiegel platziert. Der Schmelztiegel hat einen größeren Durchmesser als die Elektrode, um den Lichtbogen zu kontrollieren. Eine kleine Menge derselben Legierung, die umgeschmolzen werden soll, wird auf den Boden des Tiegels gegeben.
2. Lichtbogenbildung und Schmelzen
Zwischen der Elektrode und dem Metall im Tiegel wird ein Gleichstromlichtbogen erzeugt. Dieser Lichtbogen kann Temperaturen von fast 5000 K erreichen, wodurch der Boden der Elektrode schnell schmilzt. Die geschmolzenen Metalltröpfchen fallen durch den Lichtbogen in den Tiegel und bilden ein Schmelzbad.
3. Kontrollierte Erstarrung
Während das Metall weiter schmilzt und in den Tiegel tropft, wird es durch die wassergekühlten Wände des Tiegels schnell abgekühlt, was zur Erstarrung führt. Der Erstarrungsprozess wird genau kontrolliert, um die Bildung eines homogenen und reinen Barrens zu gewährleisten. Die Abkühlungsgeschwindigkeit, der Abstand zwischen Elektrode und Tiegel und der verwendete Strom sind entscheidende Parameter, die die Qualität des Endprodukts beeinflussen.
4. Reinigung und Veredelung
Die Vakuumumgebung und die hohen Temperaturen, die beim VAR-Verfahren herrschen, fördern die Entfernung von Verunreinigungen und die Verfeinerung der Kristallstruktur des Metalls. Dies ist besonders wichtig für reaktive Metalle wie Titan und Zirkonium, die ohne Kontakt mit feuerfesten Materialien gereinigt werden können, sowie für Stähle und Superlegierungen, bei denen es die Reinheit der Einschlüsse verbessert.
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