진공 소모성 전극 용융(VAR) 공정은 진공 조건에서 전자기 유도를 통해 금속을 용융하는 공정입니다. 이 공정은 산소 및 질소와 친화력이 있어 공기 중에서 녹일 수 없는 특정 금속 및 합금에 사용됩니다.
다음은 VAR 프로세스에 대한 단계별 설명입니다:
1. 전극을 로드합니다: 용해할 전극을 용해로에 넣습니다. 특수강 및 초합금의 경우 전극은 이전에 공기 또는 진공 상태에서 주조됩니다. 티타늄과 같은 반응성 금속의 경우 전극은 압축된 스펀지 및/또는 스크랩 또는 플라즈마 또는 전자빔과 같은 용해 공정을 통해 제작됩니다.
2. 진공 용기 설정: 용융이 이루어지는 진공 용기는 이동식 퍼니스 헤드와 고정식 용융 스테이션이라는 두 가지 주요 기계 어셈블리가 결합하여 형성됩니다. 이동식 퍼니스 헤드는 용기의 상단 부분이며 전극의 움직임을 지지하고 제어합니다. 용기의 하반부를 형성하는 고정 용융 스테이션은 고정 스테인리스 스틸 워터 재킷에 배치된 탈착식 구리 도가니로 구성됩니다.
3. 진공 설정: 전극이 램 어셈블리에 고정되면 램이 전극을 들어 올리고 퍼니스 헤드가 내려가 도가니 상단에 진공 밀봉이 이루어집니다. 진공이 설정되면 DC 전원 공급 장치가 활성화됩니다.
4. 아크 용융: 제어 시스템이 소모품 전극(음극 -)과 도가니 베이스(양극 +) 사이에 고전류 아크를 자동으로 발생시켜 용융된 금속 풀을 빠르게 형성합니다. 용융 전극과 금속 풀 사이의 간격(아크 갭)이 정밀하게 유지되고 용융 속도가 제어됩니다.
5. 진공의 이점: 아크 갭을 통해 떨어지는 금속 방울은 진공 환경과 아크 영역의 극한 온도에 노출됩니다. 이로 인해 용존 가스가 제거되고 트램프 원소가 기화되며 산화물 청결도가 향상됩니다. 수냉식 도가니는 방향성 응고가 가능하여 매크로 분리를 방지하고 마이크로 분리를 줄일 수 있습니다.
6. 제어된 응고: 금속 방울에 의해 형성된 용융 금속 풀은 방향성 방식으로 응고됩니다. 용융 속도와 아크 갭이 올바르게 제어되면 이러한 방향성 응고는 분리를 방지하고 잉곳의 재료 특성을 향상시킵니다.
7. 점진적인 전력 감소: 공정이 끝날수록 전력이 점차 감소하여 제어된 핫 탑을 제공하여 유용한 제품의 수율을 최대화합니다.
VAR 공정은 배치 크기의 유연성, 정확한 온도 제어, 용존 가스 제거, 정밀한 조성 허용 오차, 높은 신뢰성 및 생산성을 제공합니다. 이 공정은 항공기 부품 주조, 열악한 환경을 위한 고순도 밸브, 재용융용 전극 등 다양한 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
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