November 9, 2025
एक आर्क गैस आर्क डिस्चार्ज का एक रूप है, जो इलेक्ट्रोड के बीच बेहद कम वोल्टेज लेकिन गैस से गुजरने वाले पर्याप्त करंट से अलग होता है। यह घटना आर्क क्षेत्र के भीतर चकाचौंध सफेद रोशनी और तीव्र गर्मी उत्पन्न करती है, जो लगभग 5000K तक पहुँच जाती है। उच्च करंट घनत्व कैथोड से गर्म इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के साथ-साथ सहज इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन से उत्पन्न होता है। विशेष रूप से, कैथोड के पास सकारात्मक आयनों की एक परत एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र स्थापित करती है, जिससे कैथोड स्वचालित रूप से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। ये इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड के बीच गैस अणुओं से टकराते हैं, उन्हें आयनित करते हैं और अतिरिक्त सकारात्मक आयन और द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, ये कण कैथोड और एनोड से टकराते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च तापमान होता है। इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में ऊर्जा व्यय के कारण कैथोड का तापमान एनोड की तुलना में कम रहता है। इसके अलावा, सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों के ऊष्मप्रवैगिकी पुनर्संयोजन के कारण इलेक्ट्रोड के बीच भी उच्च तापमान होता है। इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस, जो इस सिद्धांत का उपयोग करते हैं, धातु गलाने के लिए नियोजित औद्योगिक फर्नेस हैं। जब एक वैक्यूम वातावरण में संचालित किया जाता है, तो उन्हें वैक्यूम आर्क फर्नेस कहा जाता है।
वैक्यूम आर्क पिघलना उच्च करंट और कम वोल्टेज की स्थिति में संचालित होता है, जो शॉर्ट आर्क संचालन की विशेषता है। आमतौर पर, आर्क वोल्टेज 22 से 65V तक होता है, जिसमें 20 से 50 मिमी की संगत आर्क लंबाई होती है (बाद वाला बड़े पिंडों के लिए)। 1839 में सफल प्लैटिनम वायर गलाने के प्रयोग के बाद से, लोगों ने दुर्दम्य धातुओं को गलाने पर एक सदी से अधिक समय तक शोध शुरू किया है। वैक्यूम आर्क फर्नेस को आधिकारिक तौर पर 1953 में औद्योगिक उपयोग में पेश किया गया था। 1956 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका और कई यूरोपीय देशों में गैर-उपभोज्य फर्नेस में टाइटेनियम को गलाया गया था, जबकि 1955 में उपभोज्य फर्नेस में स्टील को गलाया गया था। लगभग 1960 में, स्व-उपभोग फर्नेस द्वारा उत्पादित पिंडों का वजन 30 टन से अधिक हो गया, जो एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर था। वर्तमान विकास का उदाहरण अमेरिकी कंपनी कंसार्क द्वारा निर्मित वैक्यूम स्व-उपभोग फर्नेस द्वारा दिया जा सकता है। उत्पादकता और उपकरण उपयोग को बढ़ाने के लिए, दो फर्नेस अक्सर एक मुख्य बिजली आपूर्ति, वैक्यूम सिस्टम और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली साझा करते हैं।
इलेक्ट्रोड के निचले सिरे पर बूंदों के निर्माण और उतरने के दौरान, विशिष्ट भौतिक और रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, जो कुछ गैस अशुद्धियों को हटाने की सुविधा प्रदान करती हैं। वैक्यूम उपभोज्य आर्क फर्नेस को पानी से ठंडा तांबे के क्रिस्टलाइज़र के भीतर गलाने की विशेषता है, जो दुर्दम्य सामग्रियों के साथ बातचीत के कारण धातु संदूषण की कमी को दूर करता है। तीव्र जल शीतलन के तहत, पिघला हुआ स्टील संघनित और क्रिस्टलीकृत होता है, जिससे समान अनाज व्यवस्था, कोई संकोचन गुहाएं और कॉम्पैक्ट संरचनाएं वाले स्टील पिंड मिलते हैं। वैक्यूम उपभोज्य आर्क फर्नेस के भीतर पिघलने की प्रक्रिया एक प्रत्यक्ष धारा (DC) कम-वोल्टेज, उच्च-करंट आर्क द्वारा संचालित होती है।
प्रारंभ में, उपभोज्य इलेक्ट्रोड के निचले सिरे और क्रिस्टलाइज़र के बीच, साथ ही उपभोज्य इलेक्ट्रोड के निचले सिरे और पिघले हुए पूल के बीच एक आर्क प्लाज्मा क्षेत्र बनता है। यह क्षेत्र बेहद उच्च तापमान प्रदर्शित करता है, जिससे उपभोज्य इलेक्ट्रोड का चरम भाग पहले पिघल जाता है। उपभोज्य इलेक्ट्रोड के भीतर गैर-धात्विक समावेशन, जैसे ऑक्साइड और नाइट्रस यौगिक, वैक्यूम और उच्च तापमान की स्थिति में कार्बन कमी के माध्यम से विघटित या हटा दिए जाते हैं, जिससे आगे शुद्धिकरण प्राप्त होता है। वैक्यूम उपभोज्य आर्क फर्नेस की गैस और गैर-धात्विक समावेशन को खत्म करने की क्षमता को देखते हुए, कुछ कम-पिघलने वाले बिंदु हानिकारक अशुद्धियों के साथ, कोल्ड और हॉट प्रोसेसिंग क्षमताएं, प्लास्टिसिटी, यांत्रिक गुण और भौतिक गुण काफी बढ़ जाते हैं। विशेष रूप से उल्लेखनीय ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज गुणों के बीच का सुधार है, जो सामग्री गुणों की स्थिरता, स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
उच्च गुणवत्ता वाले स्पिंडल का उत्पादन करने के लिए, स्थिर गलाने की शक्ति आवश्यक है, जिसके लिए स्थिर करंट विशेषताओं के साथ एक डीसी बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
संक्षेप में, वैक्यूम आर्क फर्नेस निम्नलिखित विशेषताएं प्रदान करते हैं:
