O processo de refusão por arco em vácuo (VAR) é uma técnica de fusão secundária utilizada principalmente para purificar e refinar ligas de elevado valor, como o aço inoxidável, ligas à base de níquel e ligas à base de titânio.
Este processo envolve a fusão gradual de um elétrodo inicial sob condições de vácuo, utilizando um arco elétrico, seguido da solidificação controlada do metal fundido para formar um lingote de alta qualidade.
5 pontos-chave explicados
1. Visão Geral do Processo
O processo VAR começa com um elétrodo inicial, que é tipicamente fundido a partir de um processo de produção anterior.
Este elétrodo é colocado num forno de vácuo onde é sujeito a um arco elétrico gerado por uma corrente contínua (DC).
O calor intenso do arco derrete a parte inferior do elétrodo, provocando a formação de gotículas que caem numa poça de fusão abaixo.
Esta poça solidifica continuamente num molde arrefecido a água, formando o lingote final.
2. Mecanismo de purificação
O ambiente de vácuo desempenha um papel crucial na purificação do metal.
Sob vácuo, elementos com alta pressão de vapor, como Pb, Sn, Bi, Te, As e Cu evaporam, reduzindo assim a sua concentração na liga.
Além disso, as inclusões de óxido de baixa densidade são transportadas pelas gotículas para a borda de solidificação perto da superfície do molde, segregando efetivamente as impurezas.
3. Reacções Físicas e Químicas
À medida que as gotículas fundidas passam pela área do arco, que pode atingir temperaturas próximas dos 5000K, e depois solidificam no molde de cobre arrefecido a água, ocorre uma série de reacções físicas e químicas.
Estas reacções refinam o metal, melhorando a sua pureza e estrutura cristalina.
O processo utiliza essencialmente a energia térmica do arco de corrente contínua para fundir novamente o metal sob vácuo e solidificá-lo num lingote, melhorando assim a sua qualidade.
4. Aplicações e utilização industrial
O processo VAR foi utilizado comercialmente pela primeira vez na década de 1950 para aplicações aeroespaciais e, desde então, estabeleceu-se para uma vasta gama de aços especiais e superligas.
É particularmente crucial nas indústrias que exigem elevada pureza e desempenho dos materiais, tais como os sectores aeroespacial, energético e nuclear.
O processo evoluiu para satisfazer a procura crescente de propriedades extraordinárias dos materiais e é frequentemente combinado com outros métodos de fusão para atingir níveis de desempenho mais elevados.
5. Modelação matemática e simulação
A VAR é também objeto de extensos estudos de modelação matemática e simulação numérica.
Estes estudos visam otimizar o processo industrial, assegurando operações de refusão mais eficientes e eficazes.
Esta abordagem ajuda a aperfeiçoar os parâmetros do processo e a melhorar a qualidade do produto final.
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