O processo de fusão VAR, também conhecido como refusão por arco a vácuo, é uma técnica metalúrgica altamente avançada utilizada para refinar e homogeneizar ligas. Este processo é particularmente importante para aplicações de elevada exigência, como a engenharia aeroespacial, aeronáutica e biomédica.
5 etapas principais explicadas
1. 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.
2. 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.
3. Início do arco
É passada 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.
4. Fusão e solidificação contínuas
À medida que o elétrodo se funde, é gradualmente baixado por um cilindro 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.
5. 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 pormenorizado garante que o produto final é de elevada qualidade, isento de defeitos como a porosidade na linha central e a segregação, tornando-o ideal para aplicações críticas em que a integridade do material é fundamental.
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