December 7, 2025
Uma fornalha elétrica a arco opera utilizando uma descarga de arco dentro de um meio gasoso. Essa descarga de arco a gás se distingue por várias características principais: baixa voltagem entre os eletrodos, uma corrente substancial passando pelo gás, emissão de luz branca brilhante e uma temperatura de arco extremamente alta, atingindo aproximadamente 5000K. A imensa densidade de corrente observada em tais descargas decorre de duas fontes primárias: emissão termiônica do cátodo e emissão espontânea de elétrons. Especificamente, a presença de uma camada de íons positivos adjacente ao cátodo gera um campo elétrico potente, levando o cátodo a emitir ativamente elétrons.
À medida que esses elétrons colidem com as moléculas de gás perto do eletrodo, eles as ionizam, levando à geração de uma quantidade significativa de íons positivos e elétrons secundários. Sob a influência do campo elétrico, essas partículas carregadas colidem separadamente com o cátodo e o ânodo, resultando na geração de altas temperaturas. Notavelmente, devido à energia gasta na emissão de elétrons, o cátodo normalmente mantém uma temperatura mais baixa em comparação com o ânodo. Além disso, altas temperaturas podem surgir entre os eletrodos devido à liberação combinada de calor de íons positivos e elétrons.
Fornos a arco a vácuo são fornos industriais que aproveitam esse princípio para a fusão de metais. Quando uma fornalha elétrica a arco opera em um ambiente de vácuo, ela é referida como uma fornalha elétrica a arco a vácuo. O processo de fusão em uma fornalha a arco a vácuo envolve altas correntes e baixas voltagens, normalmente operando com um arco curto. Geralmente, a voltagem do arco varia de 22 a 65V, com um comprimento de arco correspondente de 20 a 50mm (este último sendo aplicável para grandes lingotes).
Desde a fusão bem-sucedida do fio de platina em 1839, os pesquisadores dedicaram o século seguinte à exploração da fusão de metais refratários. Em 1953, a fornalha elétrica a arco a vácuo foi oficialmente introduzida em aplicações industriais. Até 1956, o titânio era fundido em fornos não consumíveis nos Estados Unidos e em grande parte da Europa, enquanto o aço era fundido em fornos consumíveis a partir de 1955. Por volta de 1960, o peso dos lingotes de aço produzidos por fornos autoconsumíveis havia excedido 30 toneladas, marcando um marco significativo no desenvolvimento desta tecnologia.
Atualmente, para aumentar a eficiência da produção e a utilização do equipamento, ambos os tipos de fornos geralmente compartilham uma fonte de alimentação principal comum, sistema de vácuo e sistema de controle ativo. O tratamento térmico a vácuo de peças (ou materiais) oferece inúmeras vantagens, incluindo vida útil aprimorada de componentes e moldes, ausência de oxidação e descarburação, acabamentos de superfície lisos, deformação mínima, economia de energia, respeito ao meio ambiente e a capacidade de modificar propriedades mecânicas e metalúrgicas.
Em resumo, a fornalha elétrica a arco a vácuo representa uma ferramenta industrial sofisticada que aproveita os princípios da descarga de arco a gás em um ambiente de vácuo para alcançar processos eficientes e de alta qualidade de fusão de metais e tratamento térmico.
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