A fusão por arco em vácuo, especificamente a refusão por arco em vácuo (VAR), é um processo de fusão secundária utilizado principalmente para produzir ligas metálicas de alta qualidade, particularmente para aplicações críticas em indústrias como a aeroespacial, a energia e os sectores nucleares. O processo envolve a fusão de um elétrodo de metal consumível sob condições de vácuo, utilizando um arco elétrico de corrente contínua (CC), seguido da solidificação controlada do metal fundido num cadinho de cobre arrefecido a água.
Descrição do processo:
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Configuração e fusão inicial: O processo VAR começa com um elétrodo consumível cilíndrico, normalmente feito de uma liga metálica que foi previamente fundida. Este elétrodo é colocado numa câmara de vácuo, posicionada acima de um cadinho de cobre arrefecido a água. O cadinho foi concebido para ter um diâmetro superior ao do elétrodo, a fim de controlar o arco. Uma pequena quantidade da mesma liga a ser refundida é colocada no fundo do cadinho.
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Formação do arco e fusão: É estabelecido um arco elétrico de corrente contínua entre o elétrodo e o metal no cadinho. Este arco, que pode atingir temperaturas de cerca de 5000K, funde rapidamente a parte inferior do elétrodo. As gotículas de metal fundido caem através do arco e para dentro do cadinho, formando uma piscina fundida.
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Solidificação controlada: À medida que o metal continua a derreter e a pingar no cadinho, sofre um arrefecimento rápido devido às paredes do cadinho arrefecidas a água, levando à solidificação. O processo de solidificação é rigorosamente controlado para garantir a formação de um lingote homogéneo e refinado. A taxa de arrefecimento, a distância entre o elétrodo e o cadinho e a corrente utilizada são parâmetros críticos que afectam a qualidade do produto final.
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Purificação e refinamento: O ambiente de vácuo e as altas temperaturas envolvidas no processo VAR promovem a remoção de impurezas e o refinamento da estrutura cristalina do metal. Isto é particularmente importante para os metais reactivos como o titânio e o zircónio, que podem ser purificados sem contacto com materiais refractários, e para os aços e superligas, onde aumenta a limpeza das inclusões.
Objetivo e aplicações:
O principal objetivo da VAR é produzir ligas metálicas com um elevado grau de pureza, homogeneidade e propriedades mecânicas melhoradas. Isto é crucial para aplicações onde o desempenho do material é crítico, como em componentes aeroespaciais, equipamentos de geração de energia e dispositivos médicos. O processo é também sujeito a modelação matemática e simulação numérica para otimizar as aplicações industriais, assegurando que os lingotes refundidos, que podem pesar várias toneladas, cumprem normas de qualidade rigorosas.
Em suma, a refusão por arco a vácuo é uma técnica metalúrgica sofisticada que aproveita o calor intenso de um arco elétrico num ambiente de vácuo para refinar e solidificar ligas metálicas, produzindo materiais com propriedades superiores adequadas a aplicações de alto risco.
