Чтобы изготовить жаропрочное изделие, которое будет эксплуатироваться в тяжёлых условиях, используют вольфрам. Он начинает плавиться при температуре 3380 градусов. Такое свойство становится незаменимым при производстве нитей накаливания, всевозможных сварочных электродов. Штабик вольфрама обладает высокой прочностью, а также высоким электрическим сопротивлением. Вольфрам стал основой жаропрочных сплавов и твёрдых металлов.
Технология изготовления изделия
Вольфрамовый штабик принято считать полуфабрикатом, так как он получается во время изготовления металла. Процесс получения продукта связан с нагреванием водорода, который образуется в огромных количествах. Спекание материала выполняется в несколько этапов.
Для нагревания используется атмосфера водорода — таким образом повышается прочность изделия. Водород защищает деталь от окисления. При определённой температуре материал выдерживается в печи около 30 минут. Затем готовый продукт помещают в холодильник. Здесь он попадает под холодную воду, после чего проводится его охлаждение с использованием сухого водорода. В результате деталь приобретает:
- Красивый внешний вид.
- Пористую структуру.
- Прочную плёнку на поверхности.
Обработка вольфрама выполняется сварочным методом. Штабик зажимают между сварными контактами. Материал охлаждают водой и пропускают ток. В результате нагрева начинает происходить процесс плавления. Подача тока осуществляется электрическим трансформатором. В заводских условиях используется генератор.
В случае больших габаритов вольфрамового штабика, применяется стыковая сварка. Это повышает качество работы и уменьшает количество отходов. Важную роль при такой операции играет плотность материала. Очень сложно обрабатывать металл с низкой плотностью.
Производство методом ковки
Ковке подвергается только сваренный штабик. Его обработка проводится при высокой температуре. Он начинает деформироваться при температуре 1300 градусов. Операция выполняется на ковочной машине ротационного типа. После нагрева увеличивается пластичность материала, он легко обрабатывается.
Сегодня известно несколько видов вольфрама, отличающихся размером кристаллов, из которых состоит структура штабика. Большие кристаллы всегда располагаются на наружной поверхности. Мелкие кристаллы в основном встречаются в середине изделия.
Такая разница размеров во время ковочной обработки может стать причиной появления трещин, которые разрушают деталь. Чтобы такого не происходило, обрабатываются только прямоугольные штабики. Проковка таких изделий происходит со всех сторон, поэтому они отличаются высокой прочностью.
Области применения вольфрама
Обработка детали выполняется только при повышенной температуре. Поэтому из такого металла изготавливают:
- Сварочные электроды.
- Прутки.
Эти электроды не плавятся. Их используют для работы с высоколегированными сталями, а также различными металлическими сплавами.
Вольфрамовая проволока применяется для создания нагревательных спиралей в лампах накаливания. Из неё изготавливают термопары, определяющие значение высокой температуры.
Стадии обработки прутков
Если длина штабика не превышает 10−15 см, обработке подвергаются детали диаметром 7 мм. Для получения такого размера поднимают температуру до 1500 градусов. Дополнительным нагревателем выступает молибден.
Для получения изделия диаметром 4,5 мм рабочая температура уменьшается до 1300 °C. Сечение 2,75 мм получается при аналогичной температуре.
Все вольфрамовые прутки подразделяются на несколько групп. Они обозначаются:
- ВТ.
- ВЛ.
- ВИ.
- ВА.
- ВЧ.
Для изготовления прутков ВТ, ВЛ, ВИ используется очень высокая температура. Она намного ниже при получении вольфрамовых изделий ВЧ и ВА.
Основой этого материала стали вольфрамовые слитки, изготовленные методом плавления. Горячая обработка таких слитков не делается. Это связано с их структурой, в которую входят грубые кристаллы. При горячей обработке металл начинает трескаться.
Такие слитки обрабатываются горячим прессованием. Степень прессования составляет 90%. Сначала деталь прессуют при температуре 1900 градусов. Затем температуру понижают до 1500 градусов и выполняют повторную операцию. Готовую заготовку отправляют на горячую ковку.
Распространенность на мировом рынке
Больше всего изделий из вольфрама производит Китай. В год он изготавливают 41 тысячу тонн материала. В России эта цифра не превышает 3,5 тысячи тонн. Для получения такого объёма в больших количествах используется вторичное сырье:
- Остатки карбида вольфрама.
- Стружка.
- Порошковый материал.
- Опилки.
Сегодня наблюдается уменьшение выпуска вольфрамовых нитей. Появилось много альтернативных технологий, касающихся освещения. Вместо обычных лампочек, устанавливают светодиодные лампы. Большой популярностью пользуются люминесцентные осветительные приборы.
