Das Lichtbogenschmelzverfahren ist ein elektrothermischer metallurgischer Prozess, bei dem elektrische Energie zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen Elektroden oder zwischen einer Elektrode und dem zu schmelzenden Material verwendet wird. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass extrem hohe Temperaturen erreicht werden können, in der Regel bis zu 3000 °C, die ausreichen, um eine Vielzahl von Metallen zu schmelzen, einschließlich reaktiver und refraktärer Metalle.
Prinzip und Funktionsweise:
Der Lichtbogenschmelzprozess beginnt mit der Umwandlung einer hohen Spannung in eine niedrige Spannung, aber einen hohen Strom durch einen Transformator, der in der Regel 220 V oder 380 V Spannung verwendet. Der augenblickliche Kurzschluss des Plus- und Minuspols löst den Lichtbogen aus, ein sich selbst erhaltendes Entladungsphänomen, das eine stabile Verbrennung aufrechterhält, ohne dass eine kontinuierliche Hochspannung erforderlich ist. Dieser Lichtbogen, der Temperaturen von fast 5000 K erreicht, wird zum Schmelzen der Metallelektrode oder des Materials verwendet.
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Arten des Lichtbogenschmelzens:Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (VAR):
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Dieses Verfahren wird unter schlackenfreien und Vakuumbedingungen durchgeführt. Die Metallelektrode wird durch den Gleichstrombogen schnell geschmolzen und anschließend in einer wassergekühlten Kupferform wieder verfestigt. Dieses Verfahren verfeinert das Metall, reinigt es und verbessert seine Kristallstruktur und Leistung.Plasma-Lichtbogenschmelzen:
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Bei diesem Verfahren wird elektrisch angeregtes Gas, wie Helium oder Argon, verwendet, um Metalle in einer abgedichteten Kammer unter einer inerten Atmosphäre zu schmelzen. Es eignet sich besonders gut für reaktive und refraktäre Metalle und bietet erhebliche Verbesserungen der Eigenschaften herkömmlicher Legierungen.Nicht selbstverzehrendes Vakuum-Lichtbogenschmelzen:
Bei diesem Verfahren wird eine wassergekühlte Kupferelektrode anstelle einer verbrauchenden Elektrode verwendet, was zum Schutz vor industrieller Umweltverschmutzung beiträgt. Es ist weit verbreitet für das Schmelzen von Titan und Titanlegierungen und macht die Notwendigkeit von Press- und Schweißelektroden überflüssig.Anwendungen und Vorteile:
Das Lichtbogenschmelzen wird in verschiedenen metallurgischen Prozessen eingesetzt, darunter Herdschmelzen, Schrottkonsolidierung und die Herstellung von Blöcken, Brammen und Pulvern. Zu den Vorteilen des Lichtbogenschmelzens gehören die Fähigkeit, Metalle mit hohem Schmelzpunkt zu schmelzen, die Herstellung von sauberem, gussfertigem Metall durch die Entfernung von Einschlüssen und die Möglichkeit, Materialien zu recyceln. Darüber hinaus ermöglicht das nicht selbstverzehrende Verfahren eine längere Verweildauer des Lichtbogens auf dem Material, was zu einer besseren Homogenisierung der Zusammensetzung des Barrens und zur Verwendung von Rohstoffen unterschiedlicher Größe und Form führt.
