A fusão por arco com elétrodo consumível, especificamente referida como refusão por arco em vácuo (VAR), é um processo que envolve a utilização de uma fonte de alimentação de corrente contínua (CC) para gerar um arco num ambiente de vácuo.
Este arco é criado entre um elétrodo consumível e um cadinho de cobre arrefecido a água, que serve de ânodo.
O calor intenso do arco derrete o elétrodo, formando uma poça de fusão no cadinho.
Este metal fundido é então rapidamente solidificado e cristalizado para formar um lingote.
5 etapas principais explicadas
1. Configuração e preparação do elétrodo
Antes do início do processo, o elétrodo a ser fundido é colocado no forno.
O material do elétrodo varia de acordo com o tipo de metal a ser processado.
Para aços especiais e superligas, o elétrodo é normalmente fundido em ar ou vácuo.
Para os metais reactivos, como o titânio, o elétrodo é fabricado a partir de esponja compactada e/ou sucata, ou através de um processo de fusão em forno, como o plasma ou o feixe de electrões.
2. Tipos de eléctrodos
Os eléctrodos utilizados no forno de fusão por arco são essencialmente de três tipos: eléctrodos de carbono, eléctrodos de grafite e eléctrodos de auto-cozedura.
A escolha do material (carbono ou grafite) baseia-se na sua condutividade eléctrica, insolubilidade, infusibilidade, inércia química, resistência mecânica e resistência ao choque térmico.
O diâmetro destes eléctrodos pode variar entre 18 cm e 27 cm e a temperatura do arco pode atingir entre 3.000 °C e 3.500 °C.
3. Configuração do forno
O forno é constituído por dois conjuntos mecânicos principais: a cabeça móvel do forno e a estação de fusão fixa.
A cabeça móvel do forno suporta o elétrodo através de um conjunto de aríetes, que é controlado por um servo-acionamento.
O elétrodo, que actua como cátodo, é fixado na extremidade inferior do cilindro arrefecido a água.
A estação de fusão fixa inclui um cadinho de cobre amovível colocado dentro de uma camisa de água fixa de aço inoxidável.
4. Processo de fusão
Uma vez fixado o elétrodo e selada a cabeça do forno, é criado vácuo no interior do recipiente.
A fonte de alimentação DC é então activada e o sistema de controlo inicia um arco de alta corrente entre o elétrodo consumível (cátodo) e a base do cadinho (ânodo).
Este arco derrete rapidamente o elétrodo, formando uma poça de fusão.
A fusão contínua do elétrodo alimenta a poça, assegurando um fornecimento constante de metal fundido.
5. Solidificação e cristalização
O metal fundido no cadinho é rapidamente arrefecido e solidificado devido ao cadinho de cobre arrefecido a água.
Esta rápida solidificação ajuda a obter uma estrutura cristalina uniforme e minimiza a possibilidade de impurezas ou defeitos no lingote final.
Este processo é crucial para a produção de metais puros e ligas de alta qualidade, particularmente para aplicações que requerem alta resistência e resistência à corrosão ou temperaturas extremas.
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