فرن القوس الكهربائي الفراغي: التشغيل في بيئة فراغية

إن فرن القوس الكهربائي يعمل عن طريق استخدام تفريغ القوس داخل وسط غازي. يتميز تفريغ القوس الغازي هذا بعدة خصائص رئيسية: جهد منخفض بين الأقطاب الكهربائية، تيار كبير يمر عبر الغاز، انبعاث ضوء أبيض ساطع، ودرجة حرارة قوس عالية للغاية، تصل تقريبًا إلى 5000 كلفن. تنبع كثافة التيار الهائلة الملحوظة في مثل هذه التفريغات من مصدرين أساسيين: الانبعاث الحراري الأيوني من المهبط والانبعاث التلقائي للإلكترونات. على وجه التحديد، يؤدي وجود طبقة أيونات موجبة مجاورة للمهبط إلى توليد مجال كهربائي قوي، مما يدفع المهبط إلى إطلاق الإلكترونات بنشاط.

عندما تصطدم هذه الإلكترونات بجزيئات الغاز بالقرب من القطب الكهربائي، فإنها تتأين، مما يؤدي إلى توليد كمية كبيرة من الأيونات الموجبة والإلكترونات الثانوية. تحت تأثير المجال الكهربائي، تتصادم هذه الجسيمات المشحونة بشكل منفصل مع المهبط والقطب الموجب، مما يؤدي إلى توليد درجات حرارة عالية. والجدير بالذكر أنه نظرًا للطاقة المبذولة في انبعاث الإلكترونات، فإن المهبط عادة ما يحافظ على درجة حرارة أقل مقارنة بالقطب الموجب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تنشأ درجات حرارة عالية بين الأقطاب الكهربائية بسبب إطلاق الحرارة المشترك من الأيونات الموجبة والإلكترونات.

أفران القوس الفراغي هي أفران صناعية تستخدم هذا المبدأ لصهر المعادن. عندما يعمل فرن القوس الكهربائي داخل بيئة فراغية، يشار إليه باسم فرن القوس الكهربائي الفراغي. تتضمن عملية الصهر في فرن القوس الفراغي تيارات عالية وجهود منخفضة، وعادة ما تعمل بقوس قصير. بشكل عام، يتراوح جهد القوس من 22 إلى 65 فولت، مع طول قوس مقابلة يتراوح من 20 إلى 50 ملم (الأخير ينطبق على السبائك الكبيرة).

منذ النجاح في صهر سلك البلاتين في عام 1839، كرس الباحثون القرن التالي لاستكشاف صهر المعادن المقاومة للحرارة. في عام 1953، تم إدخال فرن القوس الكهربائي الفراغي رسميًا في التطبيقات الصناعية. حتى عام 1956، تم صهر التيتانيوم في أفران غير قابلة للاستهلاك في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأجزاء كبيرة من أوروبا، بينما تم صهر الفولاذ في أفران قابلة للاستهلاك بدءًا من عام 1955. بحلول عام 1960 تقريبًا، تجاوز وزن سبائك الفولاذ المنتجة بواسطة الأفران ذاتية الاستهلاك 30 طنًا، مما يمثل علامة فارقة مهمة في تطوير هذه التكنولوجيا.

حاليًا، لتعزيز كفاءة الإنتاج واستخدام المعدات، غالبًا ما تشترك كلا النوعين من الأفران في مصدر طاقة رئيسي مشترك، ونظام فراغ، ونظام تحكم نشط. يوفر المعالجة الحرارية بالفراغ لقطع العمل (أو المواد) العديد من المزايا، بما في ذلك تحسين عمر خدمة المكونات والقوالب، والتحرر من الأكسدة وإزالة الكربون، والتشطيبات السطحية الملساء، والحد الأدنى من التشوه، وتوفير الطاقة، والصديقة للبيئة، والقدرة على تعديل الخصائص الميكانيكية والمعدنية.

باختصار، يمثل فرن القوس الكهربائي الفراغي أداة صناعية متطورة تستفيد من مبادئ تفريغ القوس الغازي داخل بيئة فراغية لتحقيق عمليات صهر المعادن والمعالجة الحرارية بكفاءة وعالية الجودة.

 نحن شركة تصنيع أفران كهربائية محترفة. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمور، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران تكرير المغرفة، أو معدات صهر أخرى، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا على  susan@aeaxa.com