O processo de fusão VAR, ou Vacuum Arc Remelting, é uma técnica metalúrgica sofisticada utilizada para refinar e homogeneizar ligas, particularmente para aplicações de elevada procura como a engenharia aeroespacial, aeronáutica e biomédica. Este processo envolve a fusão contínua de um elétrodo consumível sob alto vácuo, utilizando um arco elétrico, o que permite um controlo preciso da microestrutura e da pureza da liga resultante.
Descrição do processo:
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Preparação do elétrodo: A liga a ser refundida é primeiro moldada numa forma cilíndrica, conhecida como elétrodo consumível. Isto é normalmente feito através de fusão por indução a vácuo (VIM) ou refinação em panela.
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Preparação do cadinho: O elétrodo é colocado num cadinho que é mantido sob vácuo metalúrgico (variando de 0,001 a 0,1 mmHg ou 0,1 a 13,3 Pa). Uma pequena quantidade da mesma liga é colocada no fundo do cadinho para iniciar o processo de fusão.
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Início do arco: É passada uma corrente contínua (CC) de vários quiloamperes entre o elétrodo e o material de base no cadinho para criar um arco. Este arco gera um calor intenso, fundindo a ponta do elétrodo.
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Fusão e solidificação contínuas: À medida que o elétrodo derrete, é gradualmente baixado por um aríete mecânico para manter o arco. O cadinho, normalmente feito de cobre, é rodeado por uma camisa de água para arrefecer a fusão e controlar a taxa de solidificação. Este arrefecimento controlado é crucial para obter a microestrutura e a homogeneidade desejadas.
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Parâmetros de controlo: O processo é altamente dependente de parâmetros como a taxa de arrefecimento, a distância entre eléctrodos e a corrente. Os controlos informáticos avançados foram integrados nos fornos VAR para automatizar e otimizar estes parâmetros, melhorando a qualidade e a reprodutibilidade do produto final.
Vantagens do VAR:
- Remoção de Gases: O VAR remove eficazmente gases dissolvidos como o hidrogénio, o nitrogénio e o dióxido de carbono, melhorando a pureza da liga.
- Redução de elementos indesejáveis: Reduz os elementos vestigiais com alta pressão de vapor, melhorando ainda mais a qualidade da liga.
- Melhoria da limpeza do óxido: O processo melhora a limpeza dos óxidos na liga.
- Solidificação direcional: Permite a solidificação direcional de baixo para cima, reduzindo a macro e micro segregação.
- Eficiência Energética: VAR é um dos processos de refusão com maior eficiência energética.
- Fusão sem cerâmica: O processo não envolve quaisquer materiais cerâmicos, que podem introduzir impurezas.
Aplicações e melhorias:
A VAR é particularmente útil para o processamento de metais como o níquel, o titânio e os aços especiais que requerem elevada pureza e microestruturas específicas. As melhorias contínuas no design do forno VAR, especialmente no controlo e regulação por computador, conduziram a processos mais automatizados e precisos, garantindo a produção de lingotes homogéneos com estruturas de solidificação controladas e limpeza superior.
Este processo detalhado garante que o produto final seja de alta qualidade, livre de defeitos como porosidade na linha central e segregação, tornando-o ideal para aplicações críticas onde a integridade do material é fundamental.
