Η Αρχή Λειτουργίας του Φούρνου Τήξης με Κενό Αέρος με Αναλώσιμα Ηλεκτρόδια

Ένα τόξο αντιπροσωπεύει μια μορφή εκκένωσης αερίου τόξου, που διακρίνεται από μια εξαιρετικά χαμηλή τάση μεταξύ των ηλεκτροδίων, αλλά ένα σημαντικό ρεύμα που διασχίζει το αέριο. Αυτό το φαινόμενο δημιουργεί εκθαμβωτικό λευκό φως και έντονη θερμότητα στην περιοχή του τόξου, φτάνοντας θερμοκρασίες γύρω στους 5000K. Η υψηλή πυκνότητα ρεύματος προκύπτει από την εκπομπή θερμών ηλεκτρονίων από την κάθοδο, σε συνδυασμό με την αυθόρμητη εκπομπή ηλεκτρονίων. Συγκεκριμένα, ένα στρώμα θετικών ιόντων κοντά στην κάθοδο δημιουργεί ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο, ωθώντας την κάθοδο να εκπέμπει ηλεκτρόνια αυτόνομα. Αυτά τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με μόρια αερίου μεταξύ των ηλεκτροδίων, ιονίζοντάς τα και παράγοντας επιπλέον θετικά ιόντα και δευτερεύοντα ηλεκτρόνια. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, αυτά τα σωματίδια συγκρούονται με την κάθοδο και την άνοδο, με αποτέλεσμα υψηλές θερμοκρασίες. Η θερμοκρασία της καθόδου παραμένει χαμηλότερη από αυτή της ανόδου λόγω της δαπάνης ενέργειας στην εκπομπή ηλεκτρονίων. Επιπλέον, υψηλές θερμοκρασίες εμφανίζονται επίσης μεταξύ των ηλεκτροδίων λόγω της εξώθερμης ανασύνθεσης θετικών ιόντων και ηλεκτρονίων. Οι ηλεκτρικοί φούρνοι τόξου, που χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή, είναι βιομηχανικοί φούρνοι που χρησιμοποιούνται για την τήξη μετάλλων. Όταν λειτουργούν σε περιβάλλον κενού, ονομάζονται φούρνοι τόξου κενού.

Η τήξη με τόξο κενού λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλού ρεύματος και χαμηλής τάσης, χαρακτηριστικές των λειτουργιών σύντομου τόξου. Τυπικά, η τάση τόξου κυμαίνεται από 22 έως 65V, με αντίστοιχα μήκη τόξου 20 έως 50mm (το τελευταίο για μεγαλύτερα πλινθώματα). Από το επιτυχημένο πείραμα τήξης σύρματος πλατίνας το 1839, οι άνθρωποι έχουν ξεκινήσει πάνω από έναν αιώνα έρευνας για την τήξη πυρίμαχων μετάλλων. Ο φούρνος τόξου κενού εισήχθη επίσημα στη βιομηχανική χρήση το 1953. Μέχρι το 1956, το τιτάνιο τήχθηκε σε μη αναλώσιμους φούρνους στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε αρκετές ευρωπαϊκές χώρες, ενώ ο χάλυβας τήχθηκε σε αναλώσιμους φούρνους το 1955. Γύρω στο 1960, το βάρος των πλινθωμάτων που παρήχθησαν από φούρνους αυτοκατανάλωσης ξεπέρασε τους 30 τόνους, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό ορόσημο. Η τρέχουσα ανάπτυξη μπορεί να παραδειγματιστεί από τον φούρνο αυτοκατανάλωσης κενού που κατασκευάζεται από την αμερικανική εταιρεία Consarc. Για την ενίσχυση της παραγωγικότητας και της χρήσης του εξοπλισμού, δύο φούρνοι συχνά μοιράζονται μια κύρια παροχή ρεύματος, ένα σύστημα κενού και ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου.

1. Αρχή Λειτουργίας του Φούρνου Τήξης με Κενό Αέρος με Αναλώσιμα Ηλεκτρόδια

Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και της καθόδου των σταγονιδίων στο κάτω άκρο του ηλεκτροδίου, λαμβάνουν χώρα συγκεκριμένες φυσικές και χημικές αντιδράσεις, διευκολύνοντας την απομάκρυνση ορισμένων ακαθαρσιών αερίου. Ο φούρνος τήξης με κενό αέρος με αναλώσιμα ηλεκτρόδια χαρακτηρίζεται από τήξη μέσα σε έναν ψυχόμενο με νερό χάλκινο κρυσταλλωτή, ξεπερνώντας το μειονέκτημα της μόλυνσης του μετάλλου λόγω αλληλεπιδράσεων με πυρίμαχα υλικά. Υπό έντονη ψύξη με νερό, ο τηγμένος χάλυβας συμπυκνώνεται και κρυσταλλώνεται, αποδίδοντας πλινθώματα χάλυβα με ομοιόμορφες διατάξεις κόκκων, χωρίς κοιλότητες συρρίκνωσης και συμπαγείς δομές. Η διαδικασία τήξης μέσα σε έναν φούρνο τήξης με κενό αέρος με αναλώσιμα ηλεκτρόδια οδηγείται από ένα συνεχές ρεύμα (DC) χαμηλής τάσης, υψηλού ρεύματος τόξου.

Αρχικά, μια ζώνη πλάσματος τόξου σχηματίζεται μεταξύ του κάτω άκρου του αναλώσιμου ηλεκτροδίου και του κρυσταλλωτή, καθώς και μεταξύ του κάτω άκρου του αναλώσιμου ηλεκτροδίου και της λιωμένης δεξαμενής. Αυτή η ζώνη παρουσιάζει εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας το ακραίο τμήμα του αναλώσιμου ηλεκτροδίου να λιώσει πρώτο. Μη μεταλλικές εγκλείσεις μέσα στο αναλώσιμο ηλεκτρόδιο, όπως οξείδια και ενώσεις αζώτου, αποσυντίθενται ή απομακρύνονται μέσω της μείωσης του άνθρακα υπό συνθήκες κενού και υψηλής θερμοκρασίας, επιτυγχάνοντας περαιτέρω καθαρισμό. Δεδομένης της ικανότητας του φούρνου τήξης με κενό αέρος με αναλώσιμα ηλεκτρόδια να εξαλείφει το αέριο και τις μη μεταλλικές εγκλείσεις, μαζί με ορισμένες επιβλαβείς ακαθαρσίες χαμηλού σημείου τήξης, οι δυνατότητες ψυχρής και θερμής επεξεργασίας, η πλαστικότητα, οι μηχανικές ιδιότητες και οι φυσικές ιδιότητες ενισχύονται σημαντικά. Ιδιαίτερα αξιοσημείωτη είναι η βελτίωση στη διαφορά μεταξύ κάθετων και οριζόντιων ιδιοτήτων, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της σταθερότητας, της συνέπειας και της αξιοπιστίας των ιδιοτήτων του υλικού.

2. Ηλεκτρικός Εξοπλισμός του Φούρνου Τήξης με Κενό Αέρος με Αναλώσιμα Ηλεκτρόδια

Για την παραγωγή υψηλής ποιότητας ατράκτων, είναι απαραίτητη η σταθερή ισχύς τήξης, που απαιτεί μια παροχή ρεύματος DC με σταθερά χαρακτηριστικά ρεύματος.

1. Χαρακτηριστικά Σταθερού Ρεύματος: Η παροχή ρεύματος διατηρεί σταθερό ρεύμα εντός ενός εύρους τάσης λειτουργίας 20-40V, με τάση χωρίς φορτίο περίπου 70V.
2. Εύρος Ρύθμισης Ρεύματος: Το ρεύμα μπορεί να ρυθμιστεί εντός αναλογίας 1:10.
3. Ανοχή Βλαβών: Εάν το 10% των στοιχείων πυριτίου σε κάθε βραχίονα ανορθωτή καταστραφεί, το σύστημα θα εκπέμψει ένα σήμα, αλλά μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί στο ονομαστικό ρεύμα.
4. Ικανότητα Υπερφόρτωσης: Το σύστημα επιτρέπει υπερφόρτωση 10% για 1 λεπτό.

Συνοπτικά, οι φούρνοι τόξου κενού προσφέρουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. Τήξη Χωρίς Ρύπανση: Σε κατάσταση κενού, δεν υπάρχουν σκωρίες ή άλλα υλικά μεταξύ του αναλώσιμου ηλεκτροδίου και της ατράκτου, αποτρέποντας τη μόλυνση κατά την επανατήξη.
2. Αποτελεσματική Αφαίρεση Αερίων: Το τηγμένο μέταλλο εκτίθεται άμεσα στο κενό, με αποτέλεσμα εξαιρετικά αποτελέσματα αφαίρεσης αερίων που απομακρύνουν αποτελεσματικά το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο και άλλα αέρια.
3. Καθαρή Εσωτερική Δομή: Οι μη μεταλλικές εγκλείσεις στο τηγμένο μέταλλο, όντας ελαφρύτερες, επιπλέουν στην κορυφή του τηγμένου μετάλλου, οδηγώντας σε μια πολύ καθαρή εσωτερική δομή της ατράκτου.
4. Ομοιόμορφη Εσωτερική Δομή: Η ταχεία ψύξη σε ένα χάλκινο χωνευτήρι ψυχόμενο με νερό έχει ως αποτέλεσμα μια ομοιόμορφη εσωτερική δομή της ατράκτου χωρίς διαχωρισμό.
5. Τήξη Χάλυβα Κράματος Υψηλής Ποιότητας: Η κατάσταση κενού επιτρέπει την προσθήκη μεγάλης ποσότητας παραγόντων κράματος, επιτρέποντας την τήξη χάλυβα κράματος υψηλής ποιότητας.
6. Ενισχυμένη Παραγωγικότητα: Ο σύντομος χρόνος μετάβασης από χάλυβα σε χάλυβα βελτιώνει την παραγωγικότητα του εξοπλισμού και μειώνει το κόστος παραγωγής.
7.  Είμαστε επαγγελματίας κατασκευαστής ηλεκτρικών φούρνων. Για περαιτέρω ερωτήσεις ή εάν χρειάζεστε φούρνους τόξου βυθισμένου τόξου, ηλεκτρικούς φούρνους τόξου, φούρνους εξευγενισμού χυτών ή άλλο εξοπλισμό τήξης, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας στο  susan@aeaxa.com