Le four à arc électrique sous vide : fonctionnement dans un environnement sous vide

Un four à arc électrique fonctionne en utilisant une décharge d'arc dans un milieu gazeux. Cette décharge d'arc gazeux se distingue par plusieurs caractéristiques clés : une basse tension entre les électrodes, un courant substantiel traversant le gaz, une émission de lumière blanche vive et une température d'arc extrêmement élevée, atteignant environ 5000 K. L'immense densité de courant observée dans de telles décharges provient de deux sources principales : l'émission thermoïonique de la cathode et l'émission spontanée d'électrons. Plus précisément, la présence d'une couche d'ions positifs adjacente à la cathode génère un champ électrique puissant, incitant la cathode à émettre activement des électrons.

Lorsque ces électrons entrent en collision avec les molécules de gaz près de l'électrode, ils les ionisent, ce qui conduit à la génération d'une quantité importante d'ions positifs et d'électrons secondaires. Sous l'influence du champ électrique, ces particules chargées entrent séparément en collision avec la cathode et l'anode, ce qui entraîne la génération de températures élevées. Notamment, en raison de l'énergie dépensée dans l'émission d'électrons, la cathode maintient généralement une température inférieure à celle de l'anode. De plus, des températures élevées peuvent apparaître entre les électrodes en raison de la libération de chaleur combinée des ions positifs et des électrons.

Les fours à arc sous vide sont des fours industriels qui exploitent ce principe pour la fusion des métaux. Lorsqu'un four à arc électrique fonctionne dans un environnement sous vide, on parle de four à arc électrique sous vide. Le processus de fusion dans un four à arc sous vide implique des courants élevés et de basses tensions, fonctionnant généralement avec un arc court. Généralement, la tension d'arc varie de 22 à 65 V, avec une longueur d'arc correspondante de 20 à 50 mm (cette dernière étant applicable pour les gros lingots).

Depuis la fusion réussie du fil de platine en 1839, les chercheurs ont consacré le siècle suivant à l'exploration de la fusion des métaux réfractaires. En 1953, le four à arc électrique sous vide a été officiellement introduit dans les applications industrielles. Jusqu'en 1956, le titane était fondu dans des fours non consommables aux États-Unis et dans une grande partie de l'Europe, tandis que l'acier était fondu dans des fours consommables à partir de 1955. Vers 1960, le poids des lingots d'acier produits par les fours autoconsommables avait dépassé 30 tonnes, marquant une étape importante dans le développement de cette technologie.

Actuellement, pour améliorer l'efficacité de la production et l'utilisation des équipements, les deux types de fours partagent souvent une alimentation électrique principale, un système de vide et un système de contrôle actif communs. Le traitement thermique sous vide des pièces (ou des matériaux) offre de nombreux avantages, notamment une durée de vie améliorée des composants et des moules, l'absence d'oxydation et de décarburation, des finitions de surface lisses, une déformation minimale, des économies d'énergie, le respect de l'environnement et la capacité de modifier les propriétés mécaniques et métallurgiques.

En résumé, le four à arc électrique sous vide représente un outil industriel sophistiqué qui exploite les principes de la décharge d'arc gazeux dans un environnement sous vide pour obtenir des processus de fusion et de traitement thermique des métaux efficaces et de haute qualité.

 Nous sommes un fabricant professionnel de fours électriques. Pour toute demande de renseignements, ou si vous avez besoin de fours à arc submergés, de fours à arc électrique, de fours de raffinage en poche ou d'autres équipements de fusion, n'hésitez pas à nous contacter à  susan@aeaxa.com