진공 아크 용융 공정 또는 진공 아크 재용융은 특히 항공우주, 항공, 생체 공학 등 수요가 많은 분야에서 합금을 정제하고 균질화하는 데 사용되는 정교한 야금 기술입니다. 이 공정은 전기 아크를 사용하여 고진공 상태에서 소모성 전극을 지속적으로 용융하는 것으로, 결과 합금의 미세 구조와 순도를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
프로세스 설명:
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전극 준비: 재용해할 합금은 먼저 소모성 전극으로 알려진 원통형 모양으로 형성됩니다. 이는 일반적으로 진공 유도 용해(VIM) 또는 래들 정련을 통해 이루어집니다.
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도가니 설정: 전극은 야금학적 진공(0.001~0.1 mmHg 또는 0.1~13.3 Pa 범위)이 유지되는 도가니에 배치됩니다. 동일한 합금의 소량을 도가니 바닥에 놓아 용융 과정을 시작합니다.
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아크 시작하기: 도가니의 전극과 기본 재료 사이에 수 킬로암페어의 직류(DC)가 통과하여 아크가 생성됩니다. 이 아크는 강렬한 열을 발생시켜 전극의 끝을 녹입니다.
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지속적인 용융 및 응고: 전극이 녹으면서 아크를 유지하기 위해 기계식 램에 의해 전극이 서서히 내려갑니다. 일반적으로 구리로 만들어진 도가니는 용융물을 식히고 응고 속도를 제어하기 위해 워터 재킷으로 둘러싸여 있습니다. 이러한 제어된 냉각은 원하는 미세 구조와 균질성을 달성하는 데 매우 중요합니다.
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제어 매개변수: 이 공정은 냉각 속도, 전극 간격, 전류와 같은 파라미터에 크게 좌우됩니다. 이러한 파라미터를 자동화하고 최적화하여 최종 제품의 품질과 재현성을 향상시키기 위해 첨단 컴퓨터 제어가 VAR 용광로에 통합되었습니다.
VAR의 장점
- 가스 제거: VAR은 수소, 질소, 이산화탄소와 같은 용존 가스를 효과적으로 제거하여 합금의 순도를 향상시킵니다.
- 원치 않는 원소 감소: 증기압이 높은 미량 원소를 감소시켜 합금의 품질을 더욱 향상시킵니다.
- 산화물 청결도 개선: 이 공정은 합금의 산화물 청결도를 개선합니다.
- 방향성 응고: 아래에서 위로 방향성 응고가 가능하여 매크로 및 마이크로 분리를 줄일 수 있습니다.
- 에너지 효율: VAR은 가장 에너지 효율적인 재용융 공정 중 하나입니다.
- 세라믹을 사용하지 않는 용융: 이 공정에는 불순물을 유발할 수 있는 세라믹 재료가 포함되지 않습니다.
애플리케이션 및 개선 사항:
VAR은 고순도 및 특정 미세 구조가 필요한 니켈, 티타늄, 특수강과 같은 금속을 가공하는 데 특히 유용합니다. 특히 컴퓨터 제어 및 규제와 같은 VAR 용광로 설계의 지속적인 개선으로 더욱 자동화되고 정밀한 공정이 가능해져 응고 구조가 제어되고 청결도가 우수한 균일한 잉곳을 생산할 수 있게 되었습니다.
이러한 세밀한 공정을 통해 최종 제품은 중심선 다공성 및 분리와 같은 결함이 없는 고품질을 보장하므로 재료 무결성이 가장 중요한 중요 애플리케이션에 이상적입니다.
