Das Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (Vacuum Arc Remelting, VAR) ist ein sekundäres Schmelzverfahren, das in erster Linie zur Herstellung hochwertiger Metalllegierungen für kritische Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Energie und Kernkraft eingesetzt wird.
Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Veredelung von Metallen und Legierungen, die reaktiv oder leicht oxidierbar sind, wie Titan, Zirkonium, Edelstahl, Superlegierungen und andere Refraktärmetalle.
Beim VAR-Verfahren wird eine Metallelektrode unter Vakuumbedingungen mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens geschmolzen, was eine hohe Reinheit und Homogenität des Endprodukts gewährleistet.
Was ist das Vakuumlichtbogenschmelzverfahren? (5 Schlüsselpunkte werden erklärt)
1. Schmelzen unter Vakuum
Das VAR-Verfahren beginnt mit einer Metallelektrode, die nach und nach in einer Vakuumumgebung geschmolzen wird.
Diese Vakuumeinstellung ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Oxidation und Verunreinigung des Metalls verhindert, was besonders bei reaktiven Metallen wie Titan und Zirkonium wichtig ist.
2. Verwendung des Lichtbogens
Die zum Schmelzen der Elektrode erforderliche Wärme wird durch einen Lichtbogen erzeugt.
Dieser Lichtbogen wird zwischen der Elektrode und dem Schmelzbad im Tiegel erzeugt.
Durch die intensive Hitze des Lichtbogens schmilzt die Unterseite der Elektrode, die dann in das darunter liegende Schmelzbad tropft.
3. Erstarrung und Barrenformung
Wenn die Metalltropfen in das Schmelzbad fallen, erstarren sie und bilden einen zylindrischen Barren.
Der Erstarrungsprozess wird kontrolliert, um die Gleichmäßigkeit zu gewährleisten und das Vorhandensein von Einschlüssen zu minimieren, was die Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit des Materials erhöht.
4. Vorteile und Anwendungen
Das VAR-Verfahren ist für die Herstellung von Metallen und Legierungen mit hoher Reinheit, Sauberkeit und Gleichmäßigkeit bekannt.
Diese Eigenschaften sind für Anwendungen unerlässlich, bei denen ein Materialversagen nicht in Frage kommt, wie z. B. bei Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt und in Kernreaktoren.
Das Verfahren ist auch in der Lage, große Barren zu verarbeiten, die mehrere Tonnen wiegen können, was es für die industrielle Produktion geeignet macht.
5. Entwicklung und Kombination mit anderen Prozessen
Seit seiner Einführung in den 1950er Jahren hat sich das VAR-Verfahren weiterentwickelt, um den steigenden Anforderungen an Hochleistungswerkstoffe gerecht zu werden.
Es wird häufig mit anderen Schmelzverfahren kombiniert, um die Eigenschaften der Metalle und Legierungen weiter zu verbessern und sicherzustellen, dass sie die strengen Anforderungen der vorgesehenen Anwendungen erfüllen.
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