진공 아크 용융, 특히 진공 아크 재용융(VAR)은 고품질 금속 합금 생산에 주로 사용되는 2차 용융 공정으로, 특히 항공우주, 에너지 및 원자력 부문과 같은 산업에서 중요한 응용 분야에 사용됩니다. 이 공정은 직류(DC) 전기 아크를 사용하여 진공 조건에서 소모성 금속 전극을 용융한 다음 수냉식 구리 도가니에서 용융 금속을 제어 응고하는 과정을 포함합니다.
프로세스 설명:
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설정 및 초기 용융: VAR 공정은 일반적으로 이전에 주조된 금속 합금으로 만든 원통형 소모성 전극으로 시작됩니다. 이 전극은 수냉식 구리 도가니 위에 위치한 진공 챔버에 배치됩니다. 도가니는 아크를 제어하기 위해 전극보다 더 큰 직경을 갖도록 설계되었습니다. 재용해할 동일한 합금의 소량을 도가니 바닥에 놓습니다.
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아크 형성 및 용융: 도가니의 전극과 금속 사이에 직류 전기 아크가 형성됩니다. 거의 5000K의 온도에 도달할 수 있는 이 아크는 전극의 바닥을 빠르게 녹입니다. 용융된 금속 방울이 아크를 통과하여 도가니 안으로 떨어지면서 용융 풀을 형성합니다.
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제어된 응고: 금속이 계속 녹아 도가니로 떨어지면서 도가니의 수냉식 벽으로 인해 빠르게 냉각되어 응고됩니다. 응고 과정은 균일하고 정제된 잉곳이 형성되도록 면밀하게 제어됩니다. 냉각 속도, 전극과 도가니 사이의 간격, 사용되는 전류는 최종 제품의 품질에 영향을 미치는 중요한 매개 변수입니다.
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정제 및 정제: VAR 공정에 사용되는 진공 환경과 고온은 불순물 제거와 금속 결정 구조의 정제를 촉진합니다. 이는 내화물과 접촉하지 않고 정제할 수 있는 티타늄 및 지르코늄과 같은 반응성 금속과 내포물의 청결도를 향상시키는 강철 및 초합금에 특히 중요합니다.
목적 및 용도:
VAR의 주요 목적은 고순도, 균질성 및 향상된 기계적 특성을 가진 금속 합금을 생산하는 것입니다. 이는 항공우주 부품, 에너지 생성 장비, 의료 기기 등 재료의 성능이 중요한 응용 분야에 매우 중요합니다. 또한 이 공정은 수학적 모델링과 수치 시뮬레이션을 통해 산업 응용 분야를 최적화하여 수 톤에 달하는 재용융된 잉곳이 엄격한 품질 표준을 충족하도록 보장합니다.
요약하면, 진공 아크 재용융은 진공 환경에서 전기 아크의 강렬한 열을 활용하여 금속 합금을 정제하고 응고시켜 고난도 애플리케이션에 적합한 우수한 특성을 가진 재료를 생산하는 정교한 야금 기술입니다.
