真空アーク再溶解としても知られるVAR溶解プロセスは、合金の微細化と均質化に使用される高度な冶金技術です。このプロセスは、航空宇宙、航空、生物医学工学などの需要の高い用途で特に重要です。
5つの主要ステップ
1.電極の準備
再溶解する合金は、まず消耗電極として知られる円筒形に成形される。これは通常、真空誘導溶解（VIM）または取鍋精錬によって行われる。
2.るつぼの設置
電極は、0.001～0.1mmHgまたは0.1～13.3Paの冶金的真空に保たれたるつぼに入れられます。
3.アークの開始
電極とるつぼ内の母材の間に数キロアンペアの直流電流（DC）を流し、アークを発生させます。このアークが高熱を発生させ、電極の先端を溶かす。
4.連続的な溶解と凝固
電極が溶けるにつれて、アークを維持するために機械的なラムによって徐々に下げられる。るつぼは通常銅製で、溶融物を冷却し凝固速度を制御するためにウォータージャケットで囲まれている。この制御された冷却は、望ましい微細構造と均質性を達成するために極めて重要である。
5.制御パラメーター
プロセスは、冷却速度、電極ギャップ、電流などのパラメーターに大きく依存する。高度なコンピューター制御が VAR 炉に統合され、これらのパラメーターを自動化・最適化することで、最終製品の品質と再現性が向上します。
VARの利点
- ガスの除去： VARは水素、窒素、二酸化炭素などの溶存ガスを効果的に除去し、合金の純度を向上させます。
- 不要元素の低減 蒸気圧の高い微量元素を低減し、合金の品質をさらに向上させます。
- 酸化物の清浄度向上 合金中の酸化物の清浄度を向上させます。
- 方向性凝固 下から上への方向性凝固を可能にし、マクロおよびミクロ偏析を低減します。
- エネルギー効率： VARは、最もエネルギー効率の高い再溶解プロセスの一つです。
- セラミックフリーの溶解： このプロセスでは、不純物を混入させる可能性のあるセラミック材料を一切使用しません。
応用と改良
VARは、ニッケル、チタン、特殊鋼など、高純度で特殊な微細構造を必要とする金属の処理に特に有効です。VAR炉の設計、特にコンピューター制御と制御の継続的な改善により、より自動化された精密なプロセスが実現し、制御された凝固構造と優れた清浄度を持つ均質なインゴットの生産が保証されています。
この詳細なプロセスにより、中心線ポロシティや偏析などの欠陥のない高品質な最終製品が保証されるため、材料の完全性が最優先される重要な用途に最適です。
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