November 9, 2025
يمثل القوس شكلًا من أشكال تفريغ قوس الغاز ، يتميز بجهد منخفض للغاية بين الأقطاب الكهربائية مع وجود تيار كبير يعبر الغاز.هذه الظاهرة تولد ضوء أبيض لامع وحرارة شديدة داخل منطقة القوس، تصل إلى درجات حرارة حوالي 5000 كيلاتير. ويتمثل الكثافة الحالية العالية في انبعاث الإلكترونات الساخنة من الكاثود، إلى جانب انبعاث الإلكترونات العفوي.طبقة من الأيونات الإيجابية بالقرب من الكاثود تخلق حقل كهربائي قوي، مما يدفع الكاثود إلى إطلاق الإلكترونات بشكل مستقل. هذه الإلكترونات تتصادم مع جزيئات الغاز بين الألكترودات ، وتؤينها وتنتج أيونات إيجابية إضافية وإلكترونات ثانوية.تحت تأثير الحقل الكهربائي، هذه الجسيمات تصطدم مع الكاثود والمنطقة الجذرية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة.تبقى درجة حرارة الكاثود أقل من درجة حرارة الأندود بسبب إنفاق الطاقة في انبعاث الإلكتروناتوبالإضافة إلى ذلك، تحدث درجات حرارة عالية أيضا بين الأقطاب الكهربائية بسبب إعادة الجمع الحراري للأيونات الإيجابية والإلكترونات.هي أفران صناعية تستخدم في صهر المعادنعندما يتم تشغيلها في بيئة فراغ، فإنها تسمى أفران قوس فراغ.
يعمل ذوبان قوس الفراغ في ظل ظروف التيار العالي والجهد المنخفض ، وهي مميزة لعمليات القوس القصير. عادةً ما يتراوح جهد القوس من 22 إلى 65 فولت ،مع أطوال قوس متوافقة من 20 إلى 50 مم (هذا الأخير بالنسبة للبلاطات الكبيرة)منذ نجاح تجربة صهر أسلاك البلاتين في عام 1839، بدأ الناس أكثر من قرن من البحوث في صهر المعادن المقاومة للنيران.تم إدخال فرن القوس الفراغ رسميا في الاستخدام الصناعي في عام 1953بحلول عام 1956، تم صهر التيتانيوم في أفران غير قابلة للاستهلاك في الولايات المتحدة وعدة دول أوروبية، في حين تم صهر الصلب في أفران قابلة للاستهلاك في عام 1955.وزن البلاط المنتج من أفران الاستهلاك الذاتي تجاوز 30 طن، والذي يمثل علامة فارقة هامة. يمكن أن يكون التطور الحالي مثالًا على فرن الفراغ الاستهلاك الذاتي المصنعة من قبل الشركة الأمريكية Consarc.لتحسين الإنتاجية واستخدام المعدات، غالباً ما تتشارك فرنين إمدادات الطاقة الرئيسية ونظام الفراغ ونظام التحكم التلقائي.
أثناء تكوين وانزلاق قطرات في الطرف السفلي من الأقطاب الكهربائية ، تحدث تفاعلات فيزيائية وكيميائية محددة ، مما يسهل إزالة بعض شوائب الغاز.يتميز فرن القوس القابل للاستهلاك بالفراغ عن طريق الصهر داخل بلورات النحاس المبردة بالماء، والتغلب على عيب تلوث المعادن بسبب التفاعلات مع المواد المقاومة للحريق. تحت تبريد المياه المكثف، يتكثف الصلب المنصهر ويتبلور،من الفولاذ مع ترتيبات حبة موحدة، لا توجد تجاويف تقلص ، وهياكل مضغوطة. يتم تشغيل عملية الذوبان داخل فرن القوس المستهلك في الفراغ بواسطة قوس التيار المستمر (DC) منخفض الجهد والتيار العالي.
في البداية ، تتشكل منطقة بلازما قوس بين الطرف السفلي من الكهرباء المستهلكة والبلور ، وكذلك بين الطرف السفلي من الكهرباء المستهلكة والبركة المنصهرة.هذه المنطقة تظهر درجات حرارة مرتفعة للغاية، مما يتسبب في ذوبان الجزء الأقصى من الكهرباء المستهلكة أولاً. الإدراجات غير المعدنية داخل الكهرباء المستهلكة ، مثل أكسيدات و مركبات النيتروز ،تتفكك أو تتم إزالتها عن طريق تخفيض الكربون في ظروف فراغ ودرجة حرارة عاليةنظراً لقدرة فرن القوس القابل للاستهلاك في الفراغ على القضاء على الغازات والإدراجات غير المعدنية ، إلى جانب بعض الشوائب الضارة ذات نقطة الذوبان المنخفضة ،قدرات المعالجة الباردة والساخنة، والبلاستيكية، والخصائص الميكانيكية، والخصائص الفيزيائية تتحسن بشكل كبير.وهو أمر حاسم لضمان الاستقرار، الاتساق، والموثوقية من خصائص المواد.
لإنتاج أدوات عالية الجودة ، من الضروري أن تكون قوة الصهر مستقرة ، مما يتطلب إمدادات الطاقة المشتركة ذات الخصائص المستمرة.
باختصار ، أفران القوس الفراغية تقدم الخصائص التالية:
