O processo de fusão por arco é um método utilizado para fundir material carregado, normalmente minério metálico ou sucata, utilizando um arco elétrico.
Este processo envolve a aplicação de corrente alternada a um elétrodo dentro de um forno de fusão.
O calor gerado pelo arco elétrico provoca a fusão dos resíduos na base metálica.
5 pontos-chave para compreender o processo de fusão por arco elétrico
1. O papel do soldador elétrico
Num forno de fusão por arco, o componente principal é um soldador elétrico.
Este soldador actua como um grande transformador, convertendo a alta tensão em baixa tensão e alta corrente.
O soldador elétrico desencadeia o arco criando um curto-circuito instantâneo entre os pólos positivo e negativo.
2. A natureza do arco elétrico
O arco elétrico é um fenómeno de descarga auto-sustentado.
Mantém uma combustão estável do arco relativamente longa sem necessidade de alta tensão.
3. Funcionamento a alta temperatura
O forno de fusão a arco opera a temperaturas extremamente altas, com uma temperatura máxima de 3000 ℃.
Ele utiliza o arco, que é um plasma térmico comum, para gerar o calor necessário para derreter o material.
O forno garante um processo de fusão consistente, controlando fatores como a geometria da piscina e a taxa de fusão.
4. O processo de fusão
Durante o processo de fusão por arco, o elétrodo a ser fundido é carregado no forno.
Para aços especiais e superligas, o elétrodo é previamente fundido em ar ou vácuo.
Para os metais reactivos primários, como o titânio, o elétrodo é fabricado a partir de esponja compactada e/ou sucata, ou a partir de um processo de fusão em forno, como o plasma ou o feixe de electrões.
5. Configuração do recipiente de vácuo
O recipiente de vácuo no qual ocorre a fusão é constituído por dois conjuntos mecânicos principais: a cabeça móvel do forno e a estação de fusão fixa.
A cabeça móvel do forno é a secção superior do recipiente e contém um conjunto de aríete integral ligado a um servo-acionamento.
Este conjunto suporta e controla o movimento do elétrodo.
O êmbolo arrefecido a água estende-se através de um selo de vácuo na cabeça e o elétrodo prende-se à sua extremidade inferior, tornando-se o cátodo da operação de fusão por arco.
A estação de fusão fixa forma a metade inferior do recipiente de vácuo e consiste num cadinho de cobre amovível colocado numa camisa de água fixa de aço inoxidável.
Assim que o elétrodo é fixado ao conjunto do êmbolo, o êmbolo levanta o elétrodo enquanto a cabeça do forno é baixada para criar um selo de vácuo no topo do cadinho.
Com o vácuo estabelecido, a fonte de alimentação de corrente contínua é activada e o sistema de controlo estabelece um arco de alta corrente entre o elétrodo consumível (cátodo -) e a base do cadinho (ânodo +).
Isto forma rapidamente uma poça de metal fundido.
A distância do arco entre o elétrodo de fusão e a poça de metal é mantida com precisão e é estabelecida uma taxa de fusão controlada.
As gotículas de metal que caem através da abertura do arco são expostas ao ambiente de vácuo e às temperaturas extremas da zona do arco, levando à remoção dos gases dissolvidos, à vaporização dos elementos residuais e à melhoria da limpeza do óxido.
O cadinho arrefecido a água permite a solidificação direcional da poça de fusão, evitando a macro segregação e reduzindo a micro segregação.
Isto melhora as propriedades do material do lingote solidificado.
Perto do final do processo, a potência é gradualmente reduzida para fornecer um topo quente controlado, maximizando o rendimento do produto útil.
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