إن عملية إعادة الصهر بالقوس الخوائي (VAR) هي تقنية صهر ثانوية تُستخدم في المقام الأول لتنقية وتكرير السبائك عالية القيمة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك القائمة على النيكل والتيتانيوم. تتضمن هذه العملية صهرًا تدريجيًا لقطب كهربائي ابتدائي تحت ظروف التفريغ باستخدام قوس كهربائي، يليه التصلب المتحكم فيه للمعدن المنصهر لتشكيل سبيكة عالية الجودة.
شرح تفصيلي:
-
نظرة عامة على العملية:
-
تبدأ عملية VAR بقطب كهربائي ابتدائي، والذي عادةً ما يكون مصبوباً من عملية إنتاج سابقة. يتم وضع هذا القطب الكهربائي في فرن تفريغ حيث يتم تعريضه لقوس كهربائي يولده تيار مباشر (DC). تعمل الحرارة الشديدة الناتجة عن القوس على إذابة الجزء السفلي من القطب الكهربائي، مما يتسبب في تكوين قطرات وسقوطها في حوض منصهر في الأسفل. تتصلب هذه البركة باستمرار في قالب مبرد بالماء، مما يشكل السبيكة النهائية.آلية التنقية:
-
تلعب بيئة التفريغ دوراً حاسماً في تنقية المعدن. ففي ظل التفريغ، تتبخر العناصر ذات الضغط البخاري المرتفع مثل Pb وSn وBi وTe وTe وAs وCu، وبالتالي يقل تركيزها في السبيكة. بالإضافة إلى ذلك، يتم نقل شوائب الأكسيد منخفضة الكثافة بواسطة القطرات إلى حافة التصلب بالقرب من سطح القالب، مما يؤدي إلى فصل الشوائب بشكل فعال.
-
التفاعلات الفيزيائية والكيميائية:
-
عندما تمر القطرات المنصهرة عبر منطقة القوس، والتي يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تقترب من 5000 كلفن ثم تتصلب في قالب النحاس المبرد بالماء، تحدث سلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية. تعمل هذه التفاعلات على صقل المعدن وتحسين نقاوته وبنيته البلورية. وتستخدم هذه العملية بشكل أساسي الطاقة الحرارية لقوس التيار المستمر لإعادة صهر المعدن تحت التفريغ وتجميده في سبيكة، وبالتالي تحسين جودته.التطبيقات والاستخدامات الصناعية:
استُخدمت عملية VAR لأول مرة تجاريًا في الخمسينيات من القرن الماضي في تطبيقات الطيران، ومنذ ذلك الحين أصبحت راسخة لمجموعة واسعة من أنواع الفولاذ المتخصص والسبائك الفائقة. وتكتسب أهمية خاصة في الصناعات التي تتطلب نقاءً وأداءً عاليًا للمواد، مثل قطاعات الطيران والطاقة والقطاعات النووية. وقد تطورت هذه العملية لتلبية الطلبات المتزايدة على خصائص المواد الاستثنائية وغالبًا ما يتم دمجها مع طرق صهر أخرى لتحقيق مستويات أداء أعلى.