Das Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (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. Das Verfahren beinhaltet das Umschmelzen einer Metallelektrode unter Vakuumbedingungen mit einem Lichtbogen als Wärmequelle.
Prozess-Details:
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Vakuumumgebung: Das VAR-Verfahren findet in einem Vakuum statt, das die Verunreinigung des Metalls durch atmosphärische Gase verhindert und das Vorhandensein schädlicher Verunreinigungen wie Wasserstoff, Blei, Wismut und Silber reduziert. Diese Vakuumumgebung hilft auch bei der Entfernung flüchtiger Verunreinigungen und erhöht die Reinheit des Metalls.
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Erhitzung mit Lichtbogen: Zwischen der Elektrode (d. h. dem umzuschmelzenden Metall) und einem wassergekühlten Kupfertiegel wird ein Lichtbogen erzeugt. Durch die intensive Hitze des Lichtbogens schmilzt die Unterseite der Elektrode, so dass sie in den Tiegel tropft und ein Schmelzbad bildet.
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Erstarrung: Während sich das geschmolzene Metall im Tiegel ansammelt, kühlt es schnell ab und erstarrt, so dass ein zylindrischer Barren entsteht. Die kontrollierte Erstarrungsgeschwindigkeit trägt zu einem homogeneren Gefüge bei und verringert das Vorhandensein von Einschlüssen und anderen Fehlern.
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Anwendungen: VAR ist besonders nützlich für reaktive Metalle wie Titan und Zirkonium, die ohne Kontakt mit feuerfesten Materialien gereinigt werden können. Es wird auch bei Stählen und Superlegierungen eingesetzt, wo es die Reinheit des Metalls erheblich verbessert.
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Barrenproduktion: Die mit VAR hergestellten Barren können mehrere Tonnen wiegen und werden in hochwertigen Anwendungen eingesetzt, bei denen die Reinheit und Homogenität des Materials entscheidend ist.
Bedeutung:
VAR ist in Situationen, in denen die Reinheit und Homogenität von Metallen von entscheidender Bedeutung ist, unverzichtbar. Es reinigt nicht nur das Metall, sondern verbessert auch seine mechanischen Eigenschaften, so dass es sich für Umgebungen mit hoher Belastung und hohen Temperaturen eignet. Das Verfahren wird durch mathematische Modellierung und numerische Simulationen kontinuierlich optimiert, um die industriellen Verfahren zu verbessern und die höchste Qualität der Metallproduktion zu gewährleisten.
