La fusión por arco con electrodo consumible, denominada específicamente refundición por arco en vacío (RVA), es un proceso que implica el uso de una fuente de alimentación de corriente continua (CC) para generar un arco en un entorno de vacío.
Este arco se crea entre un electrodo consumible y un crisol de cobre refrigerado por agua, que sirve de ánodo.
El intenso calor del arco funde el electrodo y forma un baño de fusión en el crisol.
A continuación, este metal fundido se solidifica y cristaliza rápidamente para formar un lingote.
Explicación de los 5 pasos clave
1. 1. Configuración y preparación del electrodo
Antes de que comience el proceso, se carga en el horno el electrodo que se va a fundir.
El material del electrodo varía en función del tipo de metal que se vaya a procesar.
Para aceros especiales y superaleaciones, el electrodo suele fundirse en aire o al vacío.
En el caso de metales reactivos como el titanio, el electrodo se fabrica a partir de esponja compactada y/o chatarra, o mediante un proceso de fusión en el hogar como Plasma o Haz de electrones.
2. Tipos de electrodos
Los electrodos utilizados en los hornos de fusión por arco son principalmente de tres tipos: electrodos de carbono, electrodos de grafito y electrodos de autococción.
La elección del material (carbono o grafito) se basa en su conductividad eléctrica, insolubilidad, infusibilidad, inercia química, resistencia mecánica y resistencia al choque térmico.
El diámetro de estos electrodos puede oscilar entre 18 cm y 27 cm, y la temperatura del arco puede alcanzar entre 3.000 °C y 3.500 °C.
3. Configuración del horno
El horno consta de dos conjuntos mecánicos principales: el cabezal móvil del horno y la estación de fusión fija.
El cabezal móvil del horno soporta el electrodo mediante un conjunto de ariete, controlado por un servomotor.
El electrodo, que actúa como cátodo, se sujeta al extremo inferior del ariete refrigerado por agua.
La estación de fusión fija incluye un crisol de cobre desmontable colocado dentro de una camisa de agua fija de acero inoxidable.
4. Proceso de fusión
Una vez fijado el electrodo y sellado el cabezal del horno, se crea el vacío en el interior del recipiente.
A continuación, se activa la fuente de alimentación de CC y el sistema de control inicia un arco de alta corriente entre el electrodo consumible (cátodo) y la base del crisol (ánodo).
Este arco funde rápidamente el electrodo, formando un baño de fusión.
La fusión continua del electrodo alimenta la piscina, asegurando un suministro constante de metal fundido.
5. Solidificación y cristalización
El metal fundido en el crisol se enfría y solidifica rápidamente gracias al crisol de cobre refrigerado por agua.
Esta rápida solidificación ayuda a conseguir una estructura cristalina uniforme y minimiza la posibilidad de impurezas o defectos en el lingote final.
Este proceso es crucial para producir metales y aleaciones puros y de alta calidad, especialmente para aplicaciones que requieren una gran solidez y resistencia a la corrosión o a temperaturas extremas.
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