La rifusione ad arco sotto vuoto (VAR) è attualmente il processo principale per la produzionetitanio e lega di titanio  lingotti. Elimina la contaminazione della fusione del titanio grazie a un ambiente ad-alto vuoto e al design del crogiolo in rame-raffreddato ad acqua, consentendo la produzione di lingotti di fascia alta-con purezza e uniformità eccezionali.

 

1. Principio Fondamentale

La rifusione VAR viene condotta in un ambiente ad alto-vuoto, dove si forma un arco ad alta-temperatura superiore a 3000 gradi tra l'elettrodo metallico consumabile (catodo) e il crogiolo di rame-raffreddato ad acqua (anodo), fondendo continuamente l'elettrodo. Le goccioline fuse cadono sul fondo del crogiolo per formare una pozza fusa, che subisce una solidificazione direzionale dal basso verso l'alto in un lingotto tramite raffreddamento a circolazione forzata di acqua. L'elettrodo si abbassa automaticamente mentre si scioglie per mantenere una lunghezza dell'arco costante, garantendo una crescita continua del lingotto.

 

 

1. Elevata purezza: L'ambiente ad alto- vuoto rimuove le impurità volatili e i gas interstiziali come idrogeno (H), azoto (N) e ossigeno (O), riducendone significativamente il contenuto nel lingotto.

 

2. Contaminazione-Fusione libera: L'intero processo utilizza un crogiolo di rame-raffreddato ad acqua senza contatto con materiali refrattari, eliminando completamente la contaminazione da inclusioni refrattarie nella fusione di titanio.

 

3. Composizione uniforme: L'agitazione elettromagnetica dell'arco e la convezione del bagno di fusione promuovono una distribuzione uniforme degli elementi di lega e riducono sia la macrosegregazione che la microsegregazione.

 

4. Struttura densa: La solidificazione e l'alimentazione direzionali eliminano difetti come cavità di ritiro centrali e porosità, dando come risultato un lingotto con densità quasi-teorica.

 

5. Elevata flessibilità: Può produrre lingotti di varie specifiche che vanno da pochi chilogrammi a 32 tonnellate in un unico calore, coprendo il titanio commercialmente puro e la stragrande maggioranza dei gradi di leghe di titanio.

 

6. Processo maturo: Dopo decenni di sviluppo, sono stati istituiti un processo completo e un sistema di controllo della qualità, garantendo un'eccellente coerenza dei prodotti da lotto a lotto.

 

Attualmente, oltre il 90% dei lingotti di titanio lavorato e delle leghe di titanio in tutto il mondo sono prodotti tramite il processo VAR e quasi tutti i componenti critici delle leghe di titanio aerospaziali sono fabbricati da lingotti prodotti mediante tripla rifusione VAR.

 

 

1.Preparazione delle materie prime e fabbricazione degli elettrodi

Pesare accuratamente la spugna di titanio e le leghe madri in base alla composizione target.

Utilizza la miscelazione/caricamento a due-fasi per impedire la segregazione delle particelle.

Premere nelle bricchette degli elettrodi; Saldatura al plasma sotto vuoto nell'elettrodo consumabile monolitico.

 

2.Carico del forno e preparazione pre-della fusione

Ispezionare il crogiolo di rame-raffreddato ad acqua; installare l'elettrodo e regolare la coassialità.

Posizionare la spugna di titanio sull'avviatore del lingotto come iniziatore dell'arco.

Evacuare con un vuoto inferiore o uguale a 1 Pa (convenzionale) o inferiore o uguale a 0,1 Pa (grado- aerospaziale).

Eseguire il rilevamento delle perdite di elio; garantire un tasso di perdita del forno inferiore o uguale a 0,8 Pa/min.

 

3. Processo di fusione

Accensione dell'arco: Applicare una tensione senza carico di 60–70 V-; innescare l'arco a 1/4–1/3 della corrente nominale per creare un bagno di fusione stabile.

Fusione stabile: Corrente di rampa a kA–decine di kA; tensione di abbinamento 28–38 V, corrente stabilizzante l'arco- 8–15 A; mantenere costante il tasso di fusione e la regolazione-della lunghezza dell'arco in tempo reale.

Alimentazione: Inizia con il 10–15% di elettrodo rimanente; ridurre gradualmente la corrente/velocità; eseguire la copertura a caldo per eliminare il ritiro centrale e la porosità.

 

4.Raffreddamento e scarico

Tagliare l'alimentazione dopo l'alimentazione. Mantenere il lingotto sotto vuoto con raffreddamento ad acqua per un tempo maggiore o uguale a 30 minuti. Sfiatare e scaricare solo a temperatura superficiale<200 °C.

 

5. Post-trattamento dei lingotti

Rimuovere le sezioni inferiore (20–50 mm) e superiore (150–180 mm) difettose.

Tornio-ruota il corpo del lingotto a una profondità di 10–30 mm per eliminare i difetti superficiali.

Condurre l'analisi completa della composizione, l'esame della microstruttura e gli NDT. Passaggio al processo successivo solo dopo aver superato tutte le ispezioni.

 

 

• Fabbricazione degli elettrodi: Controllo delle impurità interstiziali nelle spugne/leghe madri di titanio; utilizzare la miscelazione a due-fasi per una composizione uniforme; garantire la densità/resistenza delle bricchette degli elettrodi; mantenere il rapporto tra diametro dell'elettrodo-e-crogiolo pari a 0,78–0,92; utilizzare la saldatura al plasma sottovuoto per saldature-prive di inclusioni.

 

• Vuoto e tenuta all'aria: Vuoto pre-fusione inferiore o uguale a 1 Pa (convenzionale), inferiore o uguale a 0,1 Pa (aerospaziale), 1×10⁻²–1×10⁻³ Pa (purezza ultra-elevata-); mantenere il vuoto stabile durante la fusione; tasso di perdita del forno Inferiore o uguale a 0,8 Pa/min.
• Corrente e tensione: Corrente basata sulle specifiche del lingotto/tipo di lega; tensione 28–38 V; abbinare i parametri per stabilizzare l'arco e la forma della piscina.
• Velocità di fusione: Velocità costante controllata elettronicamente 10–35 kg/min; rapporto velocità-/-diametro dell'elettrodo 0,015–0,035 kg/(min·mm); la velocità elevata aumenta la segregazione assiale; la velocità lenta provoca eredità di segregazione/bassa efficienza.
• Distanza tra gli elettrodi: Lunghezza arco 20–50 mm ; auto-controllato tramite feedback di tensione; un ampio spazio causa un arco voltaico; un piccolo divario causa cortocircuiti-.
• Stabilizzazione dell'arco e agitazione: Campo magnetico alternato trasversale per agitazione bidirezionale della piscina; corrente di stabilizzazione dell'arco- 8–15 A; rapporto tra ciclo di commutazione-e-diametro del crogiolo 0,08–0,14 s/mm; sopprime il soffio dell'arco, migliora la convezione, riduce la macrosegregazione.
• Processo di alimentazione: Inizia con il 10–15% di elettrodo rimanente; ridurre gradualmente la corrente per evitare una rapida solidificazione; durata Maggiore o uguale a 30 min; ottimizzare dinamicamente in base alle condizioni della piscina.
• Rifusione multipla: Minimo 2 passaggi; 3 pass per il settore aerospaziale-di fascia alta; almeno un passaggio utilizza lingotto invertito come elettrodo per ridurre la segregazione assiale; Il primo passaggio rimuove i volatili; Il 2°/3° passaggio migliora l'uniformità della composizione.

 

Il Gruppo Ruihang produce principalmente prodotti in titanio con l'intera catena industriale, tra cui fusione, forgiatura, raddrizzatura, laminazione, trattamento superficiale e processo di test. Per qualsiasi esigenza di acquisto non esitate a contattarci all'e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com