Пръти от волфрамова сплав: степени, свойства и промишлени приложения

Какво представляват прътите от тежка сплав на волфрам

Пръчките от волфрамова сплав, обикновено наричани пръти от тежка волфрамова сплав (WHA), са дву{0}}фазови композити, произведени чрез течно{1}}фазово синтероване. Скелет от чисти волфрамови зърна, обикновено 90 до 97 процента от теглото, е свързан с пластична никел-желязо или никел-медна матрица. Готовият прът се държи по-скоро като метал, отколкото като керамика: може да бъде стругован, шлифован, резбован, запоен и полиран, но въпреки това има плътност от 17,0 до 18,5 g/cm3 срещу 7,85 g/cm3 за въглеродната стомана. Машинистите ценят тази комбинация от плътност, твърдост и обработваемост, защото решава проблеми, които стоманата, оловото и циментираният карбид решават само частично.

Материалът се доставя като кръгли пръти, квадратни пръти, ленти и плочи, в -спечено, шлифовано или полирано състояние. Полу{2}}завършените форми като заготовки и бъчви също се валцуват или изковават от същите сплави за оформяне надолу по веригата.

Стандартни степени и типични свойства

Прътовият материал обикновено следва четирите класа на плътност, определени за тежки сплави на базата на волфрам в ASTM B777. Тъй като съдържанието на волфрам се повишава, плътността и твърдостта се увеличават, докато пластичността и термичното разширение намаляват. Типичните стойности за синтерован продукт са показани по-долу.

Клас	Номинален волфрам (тегл.%)	Свързващо вещество	Плътност (g/cm3)	Типична твърдост (HRC)	Типични приложения
Клас 1	90 W	Ni-Fe или Ni-Cu	16.85 - 17.25	24 - 28	Екрани, противотежести, стебла на инструменти
клас 2	92.5 W	Ni-Fe или Ni-Cu	17.15 - 17.85	25 - 29	Бормашини, шлифовъчни втулки, баласт
Клас 3	95 W	Ni-Fe или Ni-Cu	17.75 - 18.35	27 - 32	Удължители за крайни фрези, шпиндели, радиационна защита
клас 4	97 W	Ni-Fe	18.25 - 18.85	28 - 34	Екраниране с висока плътност, аерокосмически противотежести

Модулът на еластичност е приблизително 260 до 380 GPa в зависимост от класа, доста над 200 GPa на легирана стомана, така че инструменталните модули се отклоняват по-малко при натоварване при рязане.

Термичното разширение е ниско, приблизително 4,5 до 6,5 микрометра на метър на келвин, което поддържа запоените съединения и прецизните приспособления стабилни по размери.

Топлинната проводимост е около 100 до 170 W/m-K, приблизително два до три пъти повече от легираната стомана, така че топлината напуска зоната на рязане, вместо да попива в инструмента.

Никел-медните свързващи вещества не са-магнитни, което има значение за приспособления, използвани до оборудване за магнитно затягане или изображения; марките никел-желязо са само леко магнитни.

Приложения за инструментална екипировка: удължители на фреза, бормашини и шпиндели

Когато режещият инструмент трябва да достигне дълбоко в кухина, ограничаващият фактор рядко е самият нож, а тънката стоманена дръжка, която го държи. Замяната на стеблото от тежка сплав на волфрам добавя маса и твърдост без увеличаване на диаметъра, така че бърборенето и хармоничните вибрации се потискат и по-тежките срезове могат да се извършват при по-високи скорости на шпиндела.

Удължители за крайна фреза- дълъг обхват без жертване на твърдостта, използван при дълбоки джобове, обработка на матрици и матрици.

Скучни барове- по-високата плътност повишава естествената честота на шината и разширява стабилния прозорец на рязане, като подобрява заоблеността на отвора и повърхността.

Държачи и стебла за инструменти- амортизирани пробивни глави и държачи за прорези, които поддържат размера на дълги надвеси.

Шпиндели и шлифовъчни втулки- масово затихване на-високоскоростни шпиндели; втулки, които издържат на деформация по време на прецизно шлайфане.

Тъй като синтерованият волфрамов скелет е стабилен много над температурите, достигнати при запояване във въздушна пещ, обикновено 700 до 900 градуса по Целзий, държачите на инструменти и удължителите могат да бъдат запоени директно без отгряване или загуба на силата, получена по време на синтероване. Прътите се обработват лесно с твърдосплавни инструменти, шлифоват се с диамантени или CBN колела и се нарязват с електроерозионна електрозия или абразивна водна струя. Материалът е устойчив на начупване, тъй като пластичната матрица абсорбира удара, който би напукал здрава карбидна или керамична опашка, а почти -чистата форма на синтерования прът намалява разходите за материал и довършителни работи.

Радиационна защита, противотежести и аерокосмически хардуер

Волфрамовата тежка сплав отслабва ефективно гама и рентгеновите лъчи, тъй като нейната плътност от 17,0 до 18,5 g/cm3 надвишава 11,34 g/cm3 на оловото. За същата повърхностна плътност стената от волфрамова сплав може да бъде около една трета по-тънка от оловната стена или дадена дебелина на стената може да осигури значително по-висок фактор на екраниране. Ето защо материалът се обработва широко в екрани за радиофармацевтични флакони, щитове за спринцовки, транспортни контейнери, колиматори и аксесоари за лъчетерапия. За разлика от оловото, то не се излугва и не е класифицирано като токсичен тежък метал съгласно общите продуктови разпоредби, което опростява манипулирането, етикетирането и изхвърлянето--на жизнения цикъл.

Същата плътност прави сплавта стандартен отговор за балансиране на масата, където обемът е ограничен:

Противотежести и балансиращи маси за-самолети и хеликоптери с фиксирани крила.

Противотежести за инструменти за каротаж на нефтени кладенци, където теглото трябва да бъде концентрирано вътре в тясна сонда.

Лента от волфрамова сплав, обработена в ежекторни щифтове и други високо{0}}износващи се части за самолети.

Заготовки и бъчви, доставяни като полу{0}}готов материал за коване или валцоване във формовани компоненти.

Когато се изискват електроди за TIG заваряване, доставката обикновено се прави от чист волфрамов или ториран волфрамов прът в класовете, определени от AWS A5.12, отделени от диапазона от тежки сплави, тъй като заваръчните електроди се нуждаят от максимална термична и електрическа проводимост, а не от максимална плътност.

Спецификации за поръчка и контрол на качеството

Използваемо запитване за прът от волфрамова сплав посочва класа или целевата плътност, диаметър и дължина, клас на толерантност, праволинейност, състояние на повърхността и крайна употреба. Доставчиците потвърждават материала спрямо проверка на плътността по метода на Архимед, химически състав на волфрам и съдържание на свързващо вещество, тестване на твърдост и ултразвукова проверка, която разкрива вътрешни кухини или градиенти на плътност. Към всяка партида се издава сертификат за резултатите от изпитването.

Параметър	Типичен обхват на доставка
Диаметър	3 mm до 100 mm и повече, шлифовани или като-спечени
Дължина	До 600 мм, рязане по поръчка
Състояние на повърхността	Като-синтерован, машинно обработен, шлифован или полиран
инспекция	Плътност, химичен състав, твърдост, ултразвуков тест
Свързани форми	Пръти, ленти, плочи, заготовки, варели

Често задавани въпроси

Въпрос: Пръчката магнитна ли е?
Класове със свързващо вещество никел-мед са ефективно не-магнитни, докато сортовете никел-желязо показват само много слаб магнитен отговор; класът трябва да бъде посочен, ако се изисква магнитна прозрачност.

В: Може ли прътът от волфрамова сплав да се обработва в обикновен машинен цех?
да Твърдосплавни инструменти за струговане и фрезоване, диамантено или CBN шлифоване и EDM с тел работят добре, при условие че срезовете избягват локално прегряване и детайлът се поддържа поради голямата си маса.

Въпрос: Запояването намалява ли якостта на сплавта?
Не. Температурите на запояване от около 700 до 900 градуса по Целзий остават под нивото, което би променило синтерования волфрамов скелет, така че запоените инструментални възли запазват свойствата си.

В: Колко по-тънък е щитът от волфрамова сплав от оловния щит?
Тъй като плътността е около един и половина пъти по-голяма от тази на оловото, стена, приблизително една трета по-тънка, дава сравнимо затихване за същата проектирана площ.

В: Каква е разликата между волфрамова тежка сплав и чист волфрамов прът?
Пръчката от чист волфрам е еднофазен-метал, който е много твърд и чуплив, докато тежката сплав добавя пластично свързващо вещество, така че материалът да може да се обработва машинно и да издържа на удар при малко по-ниска плътност.

Въпрос: Кои документи придружават доставката?
Всяка партида се доставя със сертификат, отчитащ плътността, химичния състав, твърдостта и резултатите от ултразвукова проверка, проследими до топлинното число.