Пруток вольфрамовый ВМ(20-30) в Минске

Пруток вольфрамовый ВМ(20–30): технические характеристики и применение

Пруток вольфрамовый марки ВМ(20–30) — металлопродукция из вольфрама технической чистоты, изготовленная методом порошковой металлургии с последующим спеканием и ротационной ковкой. Содержание основного элемента — не менее 99,95 % W. Суммарная массовая доля примесей (Fe, Ni, Cu, Al, Si, Ca, Mo) не превышает 0,05 %. Плотность материала — 19,1–19,3 г/см, что составляет 96–98 % от теоретической плотности монокристаллического вольфрама. Температура плавления — 3410 C, температура начала интенсивного окисления на воздухе — 400–500 C.

Диапазон диаметров прутков ВМ(20–30) охватывает сортамент от 2,0 до 30,0 мм. Прутки поставляются в виде прямых отрезков длиной 100–2000 мм либо в мотках для диаметров менее 5 мм. Предельные отклонения по диаметру соответствуют квалитетам h8–h11 в зависимости от способа финишной обработки: шлифование, травление или волочение. Кривизна прямых прутков не превышает 0,5 мм на 1 м длины.

Структура и физико-механические свойства

Спечённый и деформированный вольфрам марки ВМ(20–30) обладает волокнистой структурой с выраженной текстурой вдоль оси прутка. Ротационная ковка обеспечивает уплотнение материала и залечивание остаточной пористости. Механические характеристики определяются степенью деформации и диаметром:

• предел прочности при растяжении — 800–1400 МПа для диаметров 2–10 мм;
• предел прочности при растяжении — 600–900 МПа для диаметров 10–30 мм;
• относительное удлинение — 2–8 % в зависимости от диаметра и термообработки;
• твёрдость по Виккерсу — 3500–4500 МПа (HV 350–450);
• модуль упругости — 400–410 ГПа;
• коэффициент теплопроводности — 160–170 Вт/(мК) при 20 C.

Модуль упругости вольфрама — наивысший среди всех металлов, что определяет его применение в конструкциях, где требуется максимальная жёсткость при минимальной массе. Температурный коэффициент линейного расширения — 4,3–4,5 10 К в диапазоне 20–1000 C.

Технологические особенности изготовления

Производство прутков ВМ(20–30) включает восстановление триоксида вольфрама водородом, прессование заготовок, высокотемпературное спекание при 2200–2800 C и последующую горячую деформацию. Ротационная ковка при 1400–1600 C формирует мелкозернистую волокнистую структуру. Финальная операция — шлифование алмазным инструментом или электрохимическое травление для удаления поверхностного слоя с повышенным содержанием примесей.

Области применения

Прутки вольфрамовые ВМ(20–30) востребованы в тех отраслях, где требуется сочетание тугоплавкости, высокой плотности и стабильности механических свойств при температурах выше 1500 C:

• электроды для аргонодуговой сварки (TIG) в среде защитных газов;
• экраны и мишени в установках ионно-плазменного напыления;
• балансировочные грузы и инерционные массы в авиационных гироскопах и системах наведения;
• нагреватели высокотемпературных вакуумных печей сопротивления (до 2500 C);
• элементы рентгеновских трубок и коллиматоров гамма-излучения;
• заготовки для электроэрозионной обработки и прошивки отверстий в жаропрочных сплавах.

В сварочном производстве прутки ВМ(20–30) диаметром 2,0–4,0 мм применяются как нерасходуемые электроды после заточки рабочего торца под углом 15–30. В вакуумной металлургии из прутков изготавливают токоподводы и экраны, работающие в среде аргона или водорода. В авиастроении прутки используются для изготовления противовесов рулевых поверхностей и балансиров лопаток турбин.

Условия эксплуатации и ограничения

Вольфрам ВМ(20–30) сохраняет прочностные характеристики в вакууме и инертных средах до 2000 C. На воздухе без защитной атмосферы предельная рабочая температура ограничена 400 C из-за образования летучего триоксида WO. В контакте с углеродом при температурах выше 1200 C образуется хрупкий карбид WC, что требует исключения графитовых элементов в высокотемпературных узлах. Материал обладает низкой коррозионной стойкостью в окислительных средах и не подходит для работы в контакте с расплавленными щелочами и азотной кислотой.

Обработка прутков ВМ(20–30) возможна только методами шлифования, электроэрозионной или лазерной резки. Механическая обработка резанием твердосплавным инструментом применяется ограниченно из-за высокой твёрдости и склонности к хрупкому разрушению. При нагреве выше температуры рекристаллизации (1300–1400 C) наблюдается рост зерна и снижение пластичности.

Вопросы и ответы