Brevet FR2538000A1 — publié le 19840622

t O 00 L'invention concerne les procédés de fusion par arc sous vide, et plus particulièrement un procédé de fusion par arc conçu pour éviter la formation de condensat métallique sur la paroi du creuset, au-dessus du métal fondu - Dans la fusion par arc sous vide de superalliages, tels que "Inco 718 ", il existe un problème qui se manifeste de lui-même sous la forme de "taches blanches" qui apparais- sent sur le lingot coulé et sur la billette ou le produit qui en est tiré lorsque le métal est attaqué La matière provoquant ces "taches blanches" a été identifiée comme étant un "rebord' ou condensat métallique qui se forme sur le creuset en cuivre froid, au-dessus du métal fondu Ce condensat se détache périodiquement de la paroi froide et tombe dans le métal fondu Le bain de fusion doit être maintenu dans un état relativement calme pour empêcher la formation d'une phase de Laves agglomérée, Ni 2 Nb, qui se forme pendant la solidification du métal fondu Le Ni 2 Nb est considérablement plus lourd que le métal constituant la matrice et est sujet à une agglomération au fond du bain de métal Il peut être considéré comme un fluide très collant qui tourne en roulant sur le fond du bain, sensiblement à la manière de l'eau sur le fond d'un bidon d'essence Si le Ni 2 Nb s'agglomère, la ségrégation résul- tante se manifeste sous la forme de grosses taches noires qui apparaissent à l'attaque Il est important de main- tenir un bain calme, ce qui interdit toute agitation magné- tique ou autre agitation du bain pour mélanger dans le bain le "rebord" ou condensat tombé. Il est apparu que le condensat présente une concentration élevée des éléments les plus volatils de la. composition de l'alliage, ainsi que des éléments les plus abondants. On a découvert que si le volume du récipient au- dessus du bain de métal fondu est rempli d'un gaz non con- densable plutôt que du gaz formé par le métal volatilisé, l'accumulation de ce "rebord" ou cette "corniche" criti- cable est notablement réduite, voire totalement supprimée. Si le gaz non condensable présente une grosse molécule qui ne se comporte pas cosmae un gaz parfait, il tend à repousser les molécules de métal volatil vers -la surface du bain de métal fondu I 1 est également apparu que des molécules ou des ions de gaz à haute énergie, frappant la paroi du creuset métallique, tendent à nettoyer la paroi du condensat. L'invention concerne un procédé destiné à limiter le dépôt de condensat métallique sur la paroi d'un réci- pient dans la fusion par arc sous vide, -le procédé consis- tant à établir une atmosphère constituée d'un gaz non condensable dans le récipiento Le gaz non condensable est constitué de préférence d'une combinaison de gaz dont l'un améliore la thermoconductibilité de l'atmosphère de fusion pour réduire la chaleur dans le bain et accroître l'écoulement de la chaleur vers l'1 électrode Une combi- naison préférée de gaz comprend une partie importante d'argon et une partie minime d'hélium o La combinaison des gaz est constituée de préférence d'environ 4 parties d'argon et 1 partie d'hélium, en volume. On a décrit jusqu'à présent certains objets, buts et avantages de l'invention Celle-ci sera à présent décrite plus en détail. A titre d'exemple de la mise en oeuvre de l'in- vention, une électrode de 5 tonnes d'alliage "Inco 718 " est placée dans un creuset de cuivre faisant partie d'un four à arc sous vide à électrode consommable Le creuset est évacué et une atmosphère constituée de 20 % d'hélium et 80 % d'argon est introduite dans le creuset sous une pression de 1333 Pa L'électrode consommable est alors fondue de la manière habituelle pour former finalement dans le creuset un lingot qui est refroidi et retiré du creuset Ce lingot ne présente pratiquement pas de "taches blanches" - Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention. 2538 soo REVENDICATIONS 1 Procédé pour éliminer du métal condensé sur les parois d'un récipient fermé de fusion, au-dessus d'un bain de superalliage non ferreux fondu, pendant la fusion du métal, caractérisé en ce qu'il consiste à évacuer le récipient, puis à établir dans le récipient, au-dessus du bain de métal fondu, une atmosphère constituée d'un gaz non condensable, pendant l'opération de fusion, cette atmosphère étant suffisante pour supprimer la formation et la condensation, au-dessus du bain de fusion, de gaz métalliques provenant de ce bain. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz non condensable présente une pression supérieure à la pression partielle des gaz métalliques à la surface du bain de fusion. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz non condensable est un mélange de gaz dont au moins l'un améliore la thermoconductibilité de l'atmosphère de fusion afin de réduire la chaleur du bain et d'accroître l'écoulement de chaleur vers l'électrode. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz non condensable est un mélange d'argon et d'hélium. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mélange est constitué d'environ 20 % d'hélium et 80 % d'argon. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mélange est constitué en grande partie d'argon et en faible partie d'héliumo 7 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz non condensable est un mélange de gaz dont au moins l'unaméliore la thermoconductibilité de l'atmos- phère de fusion pour réduire la chaleur du bain et accroître l'écoulement de la chaleur vers l'électrode. 8 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz non condensable est un mélange d'argon et d'hélium. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mélange comprend environ 20 % d'hélium et % d'argon. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mélange est constitué en grande partie d'argon et en faible partie d'hélium.