§1. вольфрамовые прутки
Одним из самых популярных изделий, изготовленных из тугоплавкого металла вольфрама, являются вольфрамовые прутки. Стаби служит сырьем для производства прутков. Для изготовления вольфрамовых прутков стаб выковывается на ротационном станке.
Если длина штабеля составляет от 10 до 15 см, то при первой ковке можно получить вольфрамовые прутки диаметром до 7 мм. В качестве нагревателя обычно используется молибден, а ковка производится при температуре от 1390 до 1480 С, что соответствует температуре заготовки, которая составляет 1450-1500 С. После второй ковки получаются прутки диаметром 4 мм.
Если в качестве исходной заготовки используются слитки алюминиевого сплава, полученные путем выплавки или расплавленные под давлением (при сварочных работах), то горячая ковка не производится. В связи с этим такие брикеты имеют мягкую крупнокристаллическую структуру и могут образовывать трещины.
В этом случае вольфрамовые слитки проходят процесс двойного горячего прессования, который может деформировать их до 90%. После холодной ковки заготовки подвергаются горячей ковке для создания вольфрамовых прутков. Первое прессование происходит при температуре 1800-1900 C, а второе – при 1350-1500 C.
Заявление
Вольфрамовые стержни используются в нескольких отраслях промышленности. Наибольшей популярностью пользуются нерасходуемые сварочные электроды. Для этого используются вольфрамовые стержни марок BT, TI и MB. Эти изделия также можно использовать для нагрева воздуха с помощью калориферов.
§2. вольфрамовые электроды
Одним из наиболее важных элементов, необходимых для проведения дуги, является дуговая сварка. Наиболее распространенным видом сварки является дуговая сварка. Она относится к термической подкатегории сварки, где для расплавления материала используется химическая энергия.
Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным технологическим процессом в процессе соединения. Тепловая энергия создается электрической дугой, которая горит между электродом и изделием (деталью), заготовкой. Дуга представляет собой мощный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов, паров металлов. Электрод подводит электрический ток к точке сварки для образования дуги.
Электродные сварочные аппараты
Сварочным электродом служит покрытый (или непокрытый) проволочный стержень. Существует множество различных электродов, которые можно использовать для сварки. Химический состав, длина и диаметр электродов влияют на их елочную структуру.
Плавящиеся сварочные электроды плавятся во время процесса, и их металл пополняет ванну вместе с расплавленным железом детали. Эти электроды изготавливаются из меди и стали.
При сварке неплавящиеся электроды не светятся. К электродам этой категории относятся вольфрамовые и угольные электроды. При использовании неплавящихся вольфрамовых электродов для сварки необходимо подавать присадочный материал – обычно стальную проволоку или пруток. Этот материал нагревается и соединяется с расплавленным материалом заготовки, образуя сварочную ванну.
Сварочный электрод может быть покрыт или не покрыт различными способами. Важную роль играет покрытие. Оно может придать металлу, используемому для сварки, определенные свойства, например, стабильное горение дуги. Само покрытие может быть кислотным и рутиловым, основным или целлюлозным; составы компонентов покрытия могут быть легирующими, стабилизирующими или шлакообразующими.
Электроды из вольфрама для сварки
При сварке вольфрамовые электроды используются вместе с проволокой, поскольку они не плавятся. С присадкой тория ЭВТ эти электроды используются в основном для сварки цветных металлов и сплавов из них (вольфрама или циркония).
Сварка вольфрамовыми электродами, питаемыми аргоном, довольно распространена. В таком климате сварка более комфортна. Вольфрамовые электроды могут быть изготовлены из чистого вольфрама или содержать добавки, улучшающие качество сварного шва и соединения.
Розжиг дуги происходит в три этапа:
- Короткое замыкание электрода относительно заготовки
- Оттягивание электрода на небольшое расстояние
- Стабильный дуговой разряд
Воспламенение и стабильность дуги вольфрамовых электродов улучшаются благодаря добавлению циркония. Торидинг (вольфрамовый электрод EVT-15) продлевает срок службы сварочных патронов и способствует зажиганию дуги.
Добавление иттрия в вольфрамовые электроды делает их пригодными для использования в различных токовых средах. скажем, дуга в цепи переменного тока. Во втором сценарии для питания сварочной дуги используется переменный ток.
Цветные металлы, такие как титан и молибден, оказались особенно хорошо приспособленными к этому виду сварки. Это разновидность дуговой сварки, при которой электрический ток служит источником высокой температуры.
При аргонодуговой сварке основными элементами являются вольфрамовый электрод и газ аргон. Аргон подается на вольфрамовый электрод и защищает его от атмосферной газовой смеси (азот, водород).
Под такой защитой сварочный вольфрамовый электрод не окисляется и быстро не сгорает. Поскольку газ аргон инертен, его можно использовать для сварки широкого спектра металлов и сплавов.
Стандарты для вольфрамовых электродов
В России производятся нерасходуемые вольфрамовые электроды, которые соответствуют стандартам и техническим условиям. Одним из них является ГОСТ 23949-80 “Электроды сварочные вольфрамовые нерасходуемые”. Технические условия; ТУ 48-19-27-3088 “Стержни из вольфрама.
§3. вольфрамовая проволока
Одним из наиболее часто используемых видов продукции является вольфрамовая проволока. Для ее производства используются вольфрамовые стержни диаметром 2,75 мм.
При температуре 1000 С в начале процесса и 400-600 С в конце. При нагреве проволока воспламеняется, а плашки не тушатся. Нагрев происходит пламенем газовой горелки или электронагревателя.
Проволока диаметром до 1,26 мм вытягивается на прямом цепенамоточном станке с длиной цепи 1000 мм. Диаметр бобины 1100 – 800 м; диаметр 0,35 – 0,5 – 0,25 на одной вязальной машине.
Результатом ковки и волочения является кристаллизованная структура. Такие структуры повышают прочность вольфрамовой проволоки.
После волочения вольфрамовая проволока покрывается графитовой смазкой. Поверхность проволоки должна быть очищена. Очистка производится путем отжига, химического или электролитического травления. Полировка вольфрамовой проволоки может увеличить механическую прочность на 20-25%.
Применение
Вольфрамовая проволока также используется для изготовления термопар, которые работают при температурах до 3000 C. Вольфрамовая проволока используется для изготовления элементов сопротивления для нагревательных печей.
Сырьем является вольфрамо-рениевый сплав с 5% рения и 5/20 цинка. Применение проволоки марок BA, M и vPH показано в диапазоне “Сорта”.
Спирали для ламп накаливания или других источников света изготавливаются из вольфрамовой проволоки BA, в зависимости от группы, качества поверхности и диаметров металла.
§4. вольфрамовый порошок
При создании компактного вольфрама (см. главу 2) карбида вольфрама WC, который также представляет собой порошок, в качестве сырья используется чистый вольфрамовый порошок.
В порошках вольфрама основной примесью является кислород (0,05 – 0,3%). В ферритовых порошках металлические примеси присутствуют в очень малом количестве. Иногда порошки и добавки из других металлов улучшают определенные свойства конечного продукта. В качестве добавок используют алюминий, торий и другие.
Порошок вольфрама, который используется для изготовления проволоки и обработки гвоздей (0,32% K2O; 0,45% Al 2O3), содержит равномерно распределенную кремнеземную добавку (13% SiCO2; 0,01% Al O4).
§5. вольфрамовые полосы (листы, ленты, фольга, пластины)
Для создания плоского проката из вольфрама используются два процесса – плоская ковка и прокатка. В качестве заготовок используются вольфрамовые стержни различных размеров.
Затем вольфрамовые стержни подвергаются плоской ковке с помощью пневматического молота. Ковка осуществляется при температуре 1500-1700 С, которая по мере деформации снижается до 1200-1300 градусов. Операцию ковки продолжают до получения поковок толщиной 8-10 мм (при сечении 25х25 шлейфа) или 4-5 мм.
После прокатки поковки прессуются на специализированных станах. В начале процесса прокатки заготовки нагреваются до 1300-1450 C, затем температура снижается до 1000-12000 C. С помощью горячей прокатки можно получать вольфрамовые листы, полосы и плиты толщиной до 0,6 мм.
Более мелкие листы, полосы и пластины изготавливаются методом холодной прокатки. Прокатка в пакетах используется для создания тонких вольфрамовых листов и лент (фольги) толщиной до 0,125 мм. Несколько вольфрамовых лент и более толстых молибденовых пластин, уложенных друг на друга, образуют пакет.
Молибденовые пластины деформируются быстрее и являются более пластичными. По сравнению с вольфрамовыми пластинами они тоньше. Молибденовые пластины заменяются после одного или нескольких переходов для поддержания постоянной толщины пакета.
Слитки этого металла можно использовать в качестве заготовок для вольфрамовых лент, пластин и листов (см. главу 2). На прессе для этого используются металлические стержни. Пресс создает прямоугольные заготовки шириной 50-60 мм и толщиной 20-25 мм.
Пластины из вольфрама V-MP
Вольфрамовые листы В-МП широко используются в промышленности. Листы и плиты В-МП производятся из порошка вольфрама марки ПВ1, содержащего 99,98% W ГОСТ 23922-79 “Листы вольфрамовые марки В-МП. Технические условия.
Экстремальные температуры требуют использования вольфрамовых листов. Тепловые экраны, опоры и другие крепежные компоненты – это лишь некоторые из конструкций для высокотемпературных печей, которые изготавливаются из вольфрамовых листов.
Распыляемые вольфрамовые мишени, имеющие форму пластины, для тонкой металлизации полупроводниковых компонентов. В атомной энергетике вольфрамовые пластины используются для ослабления потока радиоактивного излучения.
§6. сплавы вольфрама с рением
Вольфрамо-рениевые сплавы и изделия из них рассматриваются в другой главе. Подробно описаны сплавы ВР5 и ВР20. Температура плавления вольфрама снижается путем его сплавления с другими металлами.
Рений в качестве добавки может оказывать влияние на организм при использовании рения. 5% рения повышает жаропрочность и пластичность вольфрама. При содержании рения 20-30% достигается оптимальное сочетание прочности и пластичности с высокой технологичностью. Вольфрам-рениевые сплавы имеют низкую скорость испарения при рабочих температурах.
Порошковая металлургия и плавка используются для получения вольфрама и сплавов рения.
Элементы, изготовленные из этих сплавов, могут измерять температуру. Вольфрам-рениевая проволока ВР5 (5% Re, остальное W) используется для изготовления высокотемпературных термопар.
Главной особенностью термопар является диапазон измеряемых температур. Исходя из того, что сплавы ВР 5/20 являются жаропрочными и имеют высокую температуру измерения 2000 С. Но термопары содержат инертную среду.
Термопары из вольфрамо-каучуковой проволоки типа BP5, BP20, 0,2, 0,3 и 0,5 мм – наиболее широко используемые термопары.
§7. карбиды вольфрама
Соединения вольфрама с углеродом, известные как карбиды, чрезвычайно важны. W2C и Wc, два карбида, образованные вольфрамом. Эти карбиды отличаются друг от друга по химическому поведению в различных кислотах и растворимости в кислотах других тугоплавких металлов.
Металлическая проводимость и положительный коэффициент электрического сопротивления – два свойства карбидов вольфрама. Прочные межатомные связи в кристаллах карбида придают им тугоплавкость и высокую твердость.
Для производства карбидов используются карбиды вольфрама W C и W2C.
Твердые сплавы
Существует две группы твердых сплавов на основе карбида вольфрама:
- Литые твердые сплавы (часто называемые литыми карбидами вольфрама);
- Спеченные твердые сплавы.
Литье используется для создания твердых сплавов. Для создания сплава обычно используется смесь вольфрамового порошка, карбида с низким содержанием углерода (до 3% C) или WCW, не содержащего урана. Мелкозернистая структура этого типа карбида повышает прочность и износостойкость сплава.
Спеченный твёрдый сплав
W C монокадбит вольфрама и цементирующий металл-связка, в качестве которого обычно выступает кобальт или, реже, никель. Порошковая технология – это другой выбор. Порошок кобальта или никеля и порошок карбида вольфрама соединяются, затем прессуются для создания нужной формы.
Они обладают хорошей вязкостью в дополнение к высокой твердости и износостойкости. Лучшими инструментальными материалами для обработки металлов являются спеченные твердые сплавы. Они используются для создания сверлильных инструментов, штампов и волокон.
Следует различать следующие твердые сплавы в группе, для которых используется карбид вольфрама (карбамид): ВК – железо-коррозионные твердые сплавы. В промышленности часто используются сплавы ВК8 и ВК6. Они используются при сверлении и металлообработке.
Как/чем сверлить вольфрам?
Если достану, попробую. Вспомнил, вспомнил. Еще в школе я читал о том, как несколько сотых процента меняют свойства материалов (а этот попроще).
§
Для их фрезерования я использовал медную трубку и старый абразивный диск (желтый и красный). Я изменял скорость вращения шпинделя, чтобы найти наиболее “хлюпающий” звук, который получился на скорости около 500 об/мин. Профессиональный мастер Дисоп был на 100% прав, когда сказал, что сверлить отверстия в W-сплавах крайне сложно и требуется скорость проходки 2 мм (см. беспорядок №2 выше). Насыпав новый абразив и промыв отходы, я смог просверлить сквозное отверстие глубиной 3,8 мм (без паузы).
Как и при сжигании селитры, которая хорошо работает, если в зону обдува попадает кислород (мне однажды пришлось с этим работать), вам также нужны инструменты для предотвращения электрокоррозии.
Но есть и маленький кусочек счастья: отверстие успешно лудится вольфрамом с использованием фосфористой бронзы и пропановой горелки без каких-либо проблем (флюс – поташ).
Уважаемый unforgiven48, сердечники бронебойных снарядов изготавливаются из вольфрамо-уранового сплава.
Изменено 13.06.2022 15:19 пользователем Tataff
§
Возможно, суть на самом деле не в этом.
( Здесь был запрос относительно источника вольфрама.
Однажды, работая на заводе и обнаружив, что тиристоры (силовые) содержат кристаллы кремния или какого-то другого металла, я принял решение отпилить кусок на токарном станке. Я отпиливал его около 30 минут, прежде чем оторвать, потому что это было неожиданно. Вольфрам и вольфрам очень похожи. Однажды я прочитал, что коэффициенты теплового расширения кремния и вольфрама удивительно похожи.
Его чистота мне неизвестна. Он был обработан очень плохо.
Области применения вольфрама
Обработка заготовки производится только в горячем состоянии. Из какого металла состоит деталь?
- Сварочные электроды.
- Стержни.
Эти электроды не плавятся и предназначены для работы с различными металлами, включая высоколегированные стали.
Нагревательные катушки ламп накаливания изготавливаются из вольфрамовой проволоки. Из него же изготавливают термопары, измеряющие температуру.
Обрабатываемость резанием вольфрама и тугоплавких материалов
Цены на жаропрочную и нержавеющую сталь значительно ниже, чем на традиционные конструкционные стальные сплавы.
Обработка высокотемпературных сплавов имеет ряд особенностей, обусловленных спецификой их химической структуры и состава. Высокие силы резания и высокая температура зоны резания – две наиболее важные из них.
Эти характеристики делают тугоплавкие металлы уникальными. Механические характеристики тугоплавких металлов довольно сильно меняются при температуре в относительно небольшом диапазоне. Хотя скорость увеличения предела текучести тугоплавких металлов с понижением температуры одинакова, скорость его уменьшения различна. Поскольку зарождение и рост микротрещин происходит легче, чем деформация скольжения, скорость роста предела текучести приводит к более хрупкому разрушению металла при низких температурах.
В этом отношении тугоплавкие металлы можно разделить на две группы на основании их различной чувствительности к хрупкому разрушению: первая группа включает молибден и титан, а вторая – ниобий.
М.В. В каждой группе, по мнению Мальцева и американского ученого Дж. Бехтольда, чьи исследования были освещены в “Нью-Йорк Таймс”, элементы с меньшими атомными номерами более подвержены хрупкому разрушению, чем вещества со значительными номерами. Объяснение этим вариациям неизвестно. Эти колебания могут быть результатом сегрегации различных частиц на границах зерен и различной растворимости примесей внедрения. При воздействии газообразной среды, помимо прочего, становится очевидной непереносимость тугоплавких металлов к загрязнению газами (кислородом, азотом и водородом).
Физические характеристики тугоплавких металлов существенно различаются в зависимости от количества присутствующих примесей.
На поведение металлов при механической обработке влияют тепловые свойства материала. Небольшой сдвиг фазы возникает из-за низкого коэффициента теплового расширения в зоне резания. Объемная теплоемкость имеет решающее значение, поскольку она используется при механической обработке. Его доля в объемной теплоемкости стали составляет 69-75%. Вольфрам нагревается быстрее, чем сталь, и заготовка в целом намного горячее.
Рассмотрение особенностей тугоплавких металлов, в частности бериллия и даже вольфрама, убедительно показывает чрезвычайно большие трудности при обработке этих материалов. Сравнение обрабатываемости вольфрамовых, молибденовых и ниобиевых сплавов с жаропрочным металлом ХН77ТЮП дает следующие коэффициенты скорости: Кулоновский сплав ВМ23.4; сварка из углеродистой стали.
В литературе имеются противоречивые данные о наилучших режимах резания вольфрама; их необходимо проверить и выявить новые.
В лаборатории было обнаружено, что для обточки вольфрама можно использовать резцы из быстрорежущей стали R18 и ’12’5′. A=10-12, a=12,5 мм. В итоге получилась фреза с двумя зубьями, с a = 10-11 и f1 = 45 градусов и окружностью 2 + 2 + 3 – 15 угловых градусов! Фрезы были доведены на чугунной плите с порошком карбида бора после заточки алмазным кругом ASB из быстрорежущих сталей, EB. Удаление дефекта размером h3 = 0,6 мм на задней поверхности было интерпретировано как затупление.
Согласно исследованиям, срок службы режущих инструментов крайне мал и не превышает нескольких минут. Кроме того, при обработке тугоплавких металлов режущие свойства инструмента не могут быть описаны его стойкостью. Поэтому режущие качества следует оценивать в первую очередь по отношению к площади обработанной поверхности. Стойкость инструмента увеличивается более чем в четыре раза (с 22’103 мм2) при снижении скорости резания с 60 до 5 м/мин. Таким образом, попытка сделать что-то более долговечным также делает его в 10 раз менее производительным. Но только рациональная теория может служить основой для принятия рациональных решений.
Скорости резания для увеличения количества обработанной поверхности.
В частности, лучшими считаются вольфрамо-кобальтовые сплавы марок ВК60М и ВК10ОМ с особо мелкозернистой структурой.
Зависимости износостойкости инструмента и их взаимодействие приобретают сложный характер в зависимости от режимов резания вольфрама. Работа в небольшом диапазоне скоростей резания (= 30-40 м/мин для сплава ВК15М и = 45-60 м) или подачи воздуха (s=1,4 мм) приводит к наименьшей износостойкости. Это является характерной особенностью обработки вольфрама.
Увеличение скорости резания приводит к уменьшению площади обработанной поверхности. При резании вольфрама на низких скоростях ( = 5-20 м/мин) выходит очень тонкая линия, что вызывает сильный износ абразивного инструмента. Обрабатываемая поверхность имеет шероховатость R0 = 80-40 мкм. При увеличении скорости резания до определенных значений процесс становится более качественным, стружка сходит в виде крупных сегментов или слитой стружки. В слитой стружке выделяется тепло, которое повышает температуру части штанги ниже зоны перехода хрупкого состояния в пластическое. Этим можно объяснить максимальную площадь при оптимальных скоростях резания. Средняя температура в зоне резания при обточке и вытягивании из нее материала при скоростях 35-45 м/мин составляет около 700 градусов Цельсия. Вольфрам технической чистоты, полученный методом порошковой металлургии, имеет максимальную температуру перехода из хрупкого состояния в пластичное (450-500 С).
Стружка имеет красноватый оттенок и приваривается к передней поверхности, если скорость резания выше идеальной. Резец быстро стареет. Следует отметить, что при любых скоростях точения резец подвергается одновременному износу на передней и задней поверхностях.
Для сил резания, возникающих при токарной обработке вольфрама высокой плотности (до 50%), особенно характерны силы резания с отрицательным углом наклона граней. Глубина резания должна составлять не более 1,5 мм.
Нелегированный вольфрам имеет очень грубую поверхность после химической обработки, и даже при малом увеличении можно увидеть регулярные ряды трещин. Вероятность образования трещин значительно возрастает при фрезеровании. Неизбежные большие осевые и радиальные усилия при сверлении или нарезании резьбы при закручивании. Любая операция резания сопряжена с серьезным риском растрескивания тонких, незакрепленных участков. При токарной обработке и других непрерывных процессах резания, выполняемых на относительно высоких скоростях.
Инструменты из быстрорежущей стали Р18 лучше всего работают при резании на низких скоростях (до 10 м/мин), но при увеличении скорости резания свыше 10 м/с наблюдается резкое снижение их стойкости. Идеальный угол изгиба для фрез из стали Р18 составляет 20 градусов. Такой угол изгиба способствует образованию и сходу стружки, одновременно снижая силы резания. Задний угол резцов должен составлять 15 градусов, а главный угол в плане 1 – 45 градусов. Для режущих кромок с углом 1/8 от центра к краям на расстоянии 0,25-1 дюйм, вспомогательный угол равен 0′, а радиус при вершине – 0,3-04 мм (рис. 2).
Резцы из различных сплавов можно легко обрабатывать с помощью вольфрама, который был пропитан. При этом не возникает заметной адгезии, поскольку ни вольфрам, ни пропитывающие элементы не взаимодействуют химически с режущим инструментом и не изменяют его кромки механически. Пропитывающий материал служит в качестве смазки.
Для точения вольфрама, пропитанного серебром, требуется меньшее усилие резания, чем для точения значительного числа других металлов и даже значительной части остальных. Из-за присущей материалу хрупкости максимальная глубина, глубина и скорость подачи должны быть ограничены при низких силах резания и скорости подачи. При токарной обработке импрегнированного вольфрама более вероятно возникновение вибрации. Однако с практической точки зрения ограничения, вызванные вибрацией резца, не имеют серьезных последствий.
Автор : Администрация
Производство методом ковки
Не подвергается ковке – это ковка. В этом случае она нагревается в процессе обработки. Она начинает деформироваться при температуре 1300 градусов. На ротационном ковочном станке выполняется эта операция. После нагрева материал становится более податливым, с ним легко работать.
Если во время ковки возникает разница в размерах, это может привести к появлению трещин. Чтобы этого не произошло, штабели выкладываются только прямоугольной формы. Ковка происходит со всех сторон, поэтому изделия обладают высокой прочностью.
Распространенность на мировом рынке
Большая часть продукции из вольфрама производится в Китае. Ежегодно производится 41 тыс. тонн материала. В России ежегодно производится 3,5 тыс. тонн. Этот объем производится в основном из вторичного сырья:
- Остатки карбида вольфрама.
- Чипсы.
- Пылевидный материал.
- Опилки.
Сегодня вольфрамовых нитей производится не так много, как раньше. Что касается освещения, то появились новые альтернативные технологии. Вместо обычных лампочек висят светодиодные светильники. В настоящее время очень распространены люминесцентные светильники.
Технология изготовления изделия
В связи с тем, что вольфрамовый штабик образуется в процессе производства металла, он является полуфабрикатом. нагрев водорода, образующегося при нагревании Спеченный материал обрабатывается поэтапно.
Для нагрева используется водородная атмосфера – это повышает прочность изделия. Водород защищает деталь от окисления. Материал выдерживается в печи около 30 минут. После этого готовое изделие помещают в холодильник.
- Приятный внешний вид.
- Пористая текстура.
- Прочная поверхностная пленка.
Сварка используется для обработки вольфрама. Контакты свариваются вместе, сжимая стек. Она плавится при прохождении через нее тока. Плавление происходит в результате нагрева. Электропроводка питает электрический трансформатор. На заводе используется генератор.
Стыковая сварка применяется, когда вольфрамовая шашка имеет большие размеры. В результате работа получается более качественной и меньше отходов. Плотность материала имеет решающее значение. Обработка металла с низкой плотностью очень сложна.