El proceso de fusión VAR, o refundición por arco eléctrico al vacío, es una sofisticada técnica metalúrgica utilizada para refinar y homogeneizar aleaciones, especialmente para aplicaciones de alta demanda como la ingeniería aeroespacial, aeronáutica y biomédica. Este proceso implica la fusión continua de un electrodo consumible bajo un alto vacío utilizando un arco eléctrico, lo que permite un control preciso de la microestructura y la pureza de la aleación resultante.
Descripción del proceso:
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Preparación del electrodo: La aleación que se va a refundir se forma primero en una forma cilíndrica, conocida como electrodo consumible. Esto suele hacerse mediante fusión por inducción en vacío (VIM) o refinado en cuchara.
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Preparación del crisol: El electrodo se coloca en un crisol que se mantiene bajo un vacío metalúrgico (que oscila entre 0,001 y 0,1 mmHg o entre 0,1 y 13,3 Pa). Se coloca una pequeña cantidad de la misma aleación en el fondo del crisol para iniciar el proceso de fusión.
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Iniciación del arco: Se hace pasar una corriente continua (CC) de varios kiloamperios entre el electrodo y el material base del crisol para crear un arco. Este arco genera un calor intenso que funde la punta del electrodo.
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Fusión y solidificación continuas: A medida que el electrodo se funde, se baja gradualmente mediante un ariete mecánico para mantener el arco. El crisol, normalmente de cobre, está rodeado de una camisa de agua para enfriar la masa fundida y controlar la velocidad de solidificación. Este enfriamiento controlado es crucial para conseguir la microestructura y homogeneidad deseadas.
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Parámetros de control: El proceso depende en gran medida de parámetros como la velocidad de enfriamiento, la separación entre electrodos y la corriente. Se han integrado controles informáticos avanzados en los hornos VAR para automatizar y optimizar estos parámetros, mejorando la calidad y reproducibilidad del producto final.
Ventajas del VAR:
- Eliminación de gases: El VAR elimina eficazmente gases disueltos como el hidrógeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono, mejorando la pureza de la aleación.
- Reducción de elementos no deseados: Reduce los oligoelementos con alta presión de vapor, mejorando aún más la calidad de la aleación.
- Mejora de la limpieza del óxido: El proceso mejora la limpieza de los óxidos en la aleación.
- Solidificación direccional: Permite la solidificación direccional de abajo a arriba, reduciendo la macrosegregación y la microsegregación.
- Eficiencia energética: VAR es uno de los procesos de refundición más eficientes energéticamente.
- Fusión sin cerámica: En el proceso no interviene ningún material cerámico, que puede introducir impurezas.
Aplicaciones y mejoras:
El VAR es especialmente útil para procesar metales como el níquel, el titanio y aceros especiales que requieren una gran pureza y microestructuras específicas. Las continuas mejoras en el diseño de los hornos VAR, especialmente en el control y la regulación por ordenador, han dado lugar a procesos más automatizados y precisos, que garantizan la producción de lingotes homogéneos con estructuras de solidificación controladas y una limpieza superior.
Este minucioso proceso garantiza que el producto final sea de alta calidad, libre de defectos como porosidad central y segregación, lo que lo hace ideal para aplicaciones críticas en las que la integridad del material es primordial.
