Vakumlu ark yeniden eritme - Vacuum arc remelting

Vakumlu ark yeniden eritme (VAR) ikincildir erime üretim süreci metal külçeler yüksek kimyasal ve mekanik homojenlik son derece zorlu uygulamalar için.[1] VAR süreci uzmanlıkta devrim yarattı geleneksel metalurji teknikleri endüstri ve biyomedikal, havacılık ve havacılık alanlarında inanılmaz derecede kontrollü materyalleri mümkün kılmıştır.

Genel Bakış

VAR, en sık yüksek değerli uygulamalarda kullanılır. Esasen, metalin kalitesini iyileştirmek için ek bir işlem adımıdır. Hem zaman alıcı hem de pahalı olduğundan, ticari faaliyetlerin çoğu alaşımlar süreci uygulamayın. Nikel, titanyum,[2] ve uzmanlık çelikler en çok bu yöntemle işlenen malzemelerdir. Titanyum alaşımlarının üretimi için geleneksel yol, tekli, çiftli ve hatta üçlü VAR işlemeyi içerir.[3] Bu tekniğin geleneksel yöntemlere göre kullanılması birkaç avantaj sunar:

  • Erimiş malzemenin katılaşma hızı sıkı bir şekilde kontrol edilebilir. Bu, üzerinde yüksek derecede kontrol sağlar. mikroyapı ayrımı en aza indirme becerisinin yanı sıra
  • Açık fırınlarda metallerin eritilmesi sırasında sıvı metalde çözünen gazlar, örneğin azot, oksijen ve hidrojen çelik ve alaşımların çoğu için zararlı olduğu düşünülmektedir. Vakum koşulları altında bu gazlar sıvı metalden vakum odasına kaçar.
  • Gibi yüksek buhar basıncına sahip elemanlar karbon, kükürt, ve magnezyum (sıklıkla kirleticiler) konsantrasyonda azalır.
  • Merkez çizgisi gözeneklilik ve ayrışma ortadan kalkar.
  • Ti gibi bazı metaller ve alaşımlar açık hava fırınlarında eritilemez

Süreç açıklaması

VAR'dan geçecek alaşım tipik olarak şu şekilde bir silindire dönüştürülür: vakumlu indüksiyon eritme (VIM) veya pota inceltme (hava eritme). Elektrot olarak adlandırılan bu silindir daha sonra büyük bir silindirik kapalı kutuya yerleştirilir. pota ve metalurjik bir vakum (0,001–0,1 mmHg veya 0,1–13,3 Pa). Pota dibinde, yeniden eritilecek az miktarda alaşım bulunur, üst elektrot eriyik başlamadan önce yaklaştırılır. Birkaç kiloamper DC iki parça arasında bir yay başlatmak için akım kullanılır ve oradan sürekli bir eriyik türetilir. pota (tipik olarak bakır ) eriyiği soğutmak ve katılaşma oranını kontrol etmek için kullanılan bir su ceketi ile çevrilidir. Önlemek kıvılcım elektrot ve potanın yan duvarları arasında, potanın çapı elektrotunkinden daha büyüktür. Sonuç olarak, eriyik onu tüketirken elektrotun indirilmesi gerekir. Akımın, soğutma suyunun ve elektrot boşluğunun kontrolü, prosesin etkin kontrolü ve hatasız malzeme üretimi için çok önemlidir.

İdeal olarak, erime hızı işlem döngüsü boyunca sabit kalır, ancak vakum ark yeniden eritme işleminin izlenmesi ve kontrolü basit değildir.[4] Bunun nedeni, iletim, radyasyon, konveksiyon (sıvı metal içinde) ve ilerlemeyi (sıvı metalin içinde) içeren çok karmaşık ısı transferinin olmasıdır. Lorentz Kuvveti ). Eriyik işleminin havuz geometrisi ve erime hızı açısından tutarlılığını sağlamak, alaşımdan mümkün olan en iyi özelliklerin sağlanmasında çok önemlidir.

Malzemeler ve uygulamalar

VAR işlemi birçok farklı malzemede kullanılır, ancak bazı uygulamalar neredeyse her zaman VAR ile işlem görmüş bir malzeme kullanır. VAR ile muamele edilebilecek malzemelerin bir listesi şunları içerir:

Saf titanyum ve çoğu titanyum alaşımının çift veya üçlü VAR ile işlendiğini unutmayın. Havacılık uygulamaları için nikel bazlı süper alaşımlar genellikle VAR ile işlenir. Nükleer endüstride kullanılan zirkonyum ve niyobyum alaşımları rutin olarak VAR işlenir. Saf platin, tantal ve rodyum VAR ile işlenebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Döküm ve Katılaşma İşlemi için Modelleme", Kuang-Oscar Yu, CRC; 1. baskı (15 Ekim 2001), ISBN  0-8247-8881-8
  2. ^ D.Zagrebelnyy, Ti-10V-2Fe-3Al alaşımının vakumla yeniden eritilmesi sırasında makrosegregasyonun modellenmesi ISBN  978-3-8364-5948-8
  3. ^ Titanyum: Geçmiş, Bugün ve Gelecek (1983) [1] ISBN  0-309-07765-6
  4. ^ DA Melgaard, RG Erdmann, JJ Beaman, RL Williamson - 2007

daha fazla okuma