진공 아크 재용융(VAR)은 주로 고품질 금속 합금, 특히 항공우주, 에너지, 원자력 등의 산업에서 중요한 애플리케이션을 생산하는 데 사용되는 2차 용융 공정입니다. 이 공정은 전기 아크를 사용하여 진공 조건에서 금속 전극을 녹인 다음 수냉식 구리 주형에서 용융된 금속을 응고시켜 정제된 잉곳을 형성하는 과정을 포함합니다.
프로세스 요약:
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전극 용융: VAR 공정은 일반적으로 이전 주조 공정에서 형성된 금속 전극으로 시작됩니다. 이 전극을 진공 용광로에 넣고 전극과 수냉식 구리 몰드 베이스 사이에 전기 아크를 가합니다. 아크의 강렬한 열이 전극의 끝을 녹입니다.
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용융 풀의 형성: 전극이 녹으면 용융 금속 방울이 금형에 떨어지면서 용융 풀이 형성됩니다. 이 풀은 전극이 소모됨에 따라 아래에서 위로 계속 응고되어 원통형 잉곳이 형성됩니다.
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응고 및 정제: 용융 금속은 고온 아크 영역을 통과하여 금형에서 응고되면서 일련의 물리적 및 화학적 반응을 거칩니다. 이러한 반응은 금속을 정제하여 불순물을 제거하고 잉곳의 결정 구조와 전반적인 품질을 개선합니다.
자세한 설명:
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진공 환경: 진공 환경은 금속이 산소, 질소, 수소와 같은 가스와 반응하여 금속의 특성을 저하시킬 수 있는 것을 방지하기 때문에 매우 중요합니다. 또한 금속에서 용존 가스와 휘발성 불순물을 제거할 수 있습니다.
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전기 아크 가열: 일반적으로 직류(DC)로 구동되는 전기 아크는 금속을 녹이는 데 필요한 열을 제공합니다. 아크 온도는 거의 5000K에 달할 수 있어 금속을 빠르게 용융하고 효율적으로 열을 전달할 수 있습니다.
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방향성 응고: 잉곳을 아래에서 위로 응고시키는 과정은 방향성 응고를 달성하는 데 도움이 됩니다. 이 기술은 매크로 분리(원소의 고르지 않은 분포)를 최소화하고 마이크로 분리를 줄여 보다 균일한 잉곳을 만듭니다.
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품질 개선: VAR 공정은 내포물을 줄이고 금속의 순도를 향상시켜 금속의 청결도를 크게 개선합니다. 이는 내화성 물질과의 접촉으로 쉽게 오염될 수 있는 티타늄 및 지르코늄과 같은 반응성 금속에 특히 중요합니다.
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에너지 효율 및 세라믹 프리 용융: VAR은 다른 재용융 공정에 비해 에너지 투입량이 적은 것으로 유명합니다. 또한 이 공정은 세라믹을 사용하지 않으므로 금속에 불순물을 유입시킬 수 있는 세라믹 재료와의 접촉이 없습니다.
결론
진공 아크 재용융은 순도, 균질성 및 기계적 특성이 개선된 고품질 금속 잉곳을 생산하도록 설계된 정교한 공정입니다. 성능과 신뢰성이 가장 중요한 핵심 부품을 제조하는 데 필수적입니다.
