ESR og VAR: Omsmeltede rene stål til førsteklasses forme og kritiske dele

Hvorfor omsmelte overhovedet

Konventionel smeltning og blokstøbning efterlader to arvegods i stålet: indeslutninger (oxider og sulfider fra desoxidation og raffinering) og segregation (kemisk ujævnhed, når blokken fryser). Indeslutninger er der, hvor udmattelsesrevner starter, hvorfor sejhed adskiller sig mellem langs- og tværretningerne, og hvad der viser sig som en grubbe eller en stribe, når et formhulrum poleres til et spejl. Omsmeltning er industriens svar, når almindelig renhed ikke er nok.

ESR — elektroslagomsmeltning

En støbt eller smedet elektrode af det primære stål omsmeltes, dråbe for dråbe, gennem et bad af smeltet reaktiv slagge ind i en vandkølet kobberform. Slaggen udfører raffineringsarbejdet: den absorberer indeslutninger og fjerner svovl, når metallet passerer gennem den. Retningsbestemt størkning i formen producerer en tæt, ensartet blok med langt mindre segregation end den oprindelige.

De praktiske gevinster er renhed, ensartethed og tværgående sejhed — egenskaber ensartede nok til store formblokke, med polerbarhed, som almindeligt luftsmeltet værktøjsstål ikke kan matche. ESR er arbejdshestens omsmeltning til førsteklasses værktøjs- og formstål (ESR-kvalitet H13 er det etablerede valg til krævende trykstøbeforme), lejestål og stort smedelager.

VAR — vakuumbueomsmeltning

I VAR omsmeltes elektroden af en elektrisk bue inde i et vakuumkammer. Uden slagge og uden luft trækker vakuummet hydrogen og flygtige sporelementer ud, og intet nyt kan oxidere ind i metallet. Størkning kontrolleres nøje og giver meget lavt indeslutningsindhold og en sund, homogen blok.

VAR er standardruten for de mest kritiske roterende stål og luftfartsstål og kombineres ofte med andre vakuumtrin — vakuuminduktionssmeltning plus VAR ("dobbelt smeltning"), og for de mest krævende legeringer en tredje omsmeltning ("tredobbelt smeltning").

Hvad omsmeltning leverer — og ikke leverer

• Den sænker indeslutningstal og -størrelser (synligt som bedre bedømmelser mod ASTM E45 eller ISO 4967), forbedrer udmattelsesydelse og isotropi og hæver poleringsloftet for formstål.
• Den ændrer ikke kvaliteten: kemien fastsættes af den primære smelte. ESR eller VAR er en kvalitetsrute tilføjet til en kvalitet, ikke en kvalitet i sig selv — hvilket er grunden til, at omsmeltningsruten skal angives i købsordren og bør fremgå af materialedokumentationen i stedet for at blive antaget ud fra kvalitetsnavnet.
• Den koster: ekstra smeltning, mindre effektive udbytter og længere leveringstider gør omsmeltet lager klart dyrere end luftsmeltede ækvivalenter. Præcise præmier varierer for meget efter kvalitet og marked til at angive et universelt tal.

Hvor købere betaler for det

• Trykstøbeforme til højtryk, hvor termisk udmattelseslevetid følger renhed — logikken bag NADCA-kravene til H13 af førsteklasses kvalitet.
• Optiske og højglans plastforme, hvor en enkelt indeslutning kan skrotte et poleret hulrum.
• Lejer, tandhjul og roterende dele til luftfart, hvor udmattelseslevetid er certificeringskritisk.
• Store førsteklasses formblokke, hvor ensartethed gennem et tykt tværsnit er hele problemet.

Til almindelig konstruktions- eller maskindrift køber præmien intet målbart. Omsmeltning tjener sin pris præcis der, hvor svigt styres af den værste indeslutning i delen — og køberen bør kunne navngive den svigtmåde, før der betales.