El proceso de refundición por arco en vacío (VAR) es una técnica de fundición secundaria utilizada principalmente para purificar y refinar aleaciones de alto valor, como el acero inoxidable, las aleaciones a base de níquel y las aleaciones a base de titanio.
Este proceso implica la fusión gradual de un electrodo de partida en condiciones de vacío mediante un arco eléctrico, seguida de la solidificación controlada del metal fundido para formar un lingote de alto grado.
Explicación de 5 puntos clave
1. 1. Visión general del proceso
El proceso VAR comienza con un electrodo de partida, que normalmente se funde a partir de un proceso de producción anterior.
Este electrodo se introduce en un horno de vacío donde se somete a un arco eléctrico generado por una corriente continua (CC).
El intenso calor del arco funde la parte inferior del electrodo, provocando la formación de gotas que caen a una piscina fundida situada debajo.
Esta piscina se solidifica continuamente en un molde refrigerado por agua, formando el lingote final.
2. Mecanismo de purificación
El entorno de vacío desempeña un papel crucial en la purificación del metal.
Bajo vacío, los elementos con alta presión de vapor como Pb, Sn, Bi, Te, As y Cu se evaporan, reduciendo así su concentración en la aleación.
Además, las inclusiones de óxido de baja densidad son transportadas por las gotas hasta el borde de solidificación, cerca de la superficie del molde, segregando eficazmente las impurezas.
3. Reacciones físicas y químicas
A medida que las gotas fundidas atraviesan la zona del arco, que puede alcanzar temperaturas cercanas a los 5.000 K, y se solidifican en el molde de cobre refrigerado por agua, se producen una serie de reacciones físicas y químicas.
Estas reacciones refinan el metal, mejorando su pureza y su estructura cristalina.
El proceso utiliza esencialmente la energía térmica del arco de corriente continua para volver a fundir el metal en vacío y solidificarlo en un lingote, mejorando así su calidad.
4. Aplicaciones y uso industrial
El proceso VAR se utilizó comercialmente por primera vez en la década de 1950 para aplicaciones aeroespaciales y desde entonces se ha establecido para una amplia gama de aceros especiales y superaleaciones.
Es especialmente crucial en industrias que requieren una gran pureza y rendimiento de los materiales, como los sectores aeroespacial, energético y nuclear.
El proceso ha evolucionado para satisfacer las crecientes demandas de propiedades extraordinarias de los materiales y a menudo se combina con otros métodos de fusión para lograr mayores niveles de rendimiento.
5. Modelización matemática y simulación
El VAR también es objeto de amplios estudios de modelización matemática y simulación numérica.
Estos estudios tienen por objeto optimizar el proceso industrial, garantizando operaciones de refundición más eficientes y eficaces.
Este enfoque permite afinar los parámetros del proceso y mejorar la calidad del producto final.
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