Пруток вольфрамовый ВНЖ3-2 — жаропрочный сплав для высокотемпературных узлов
Пруток вольфрамовый ВНЖ3-2 — это полуфабрикат из вольфрамового сплава с никелево-железным связующим, легированный медью. Материал относится к группе тяжелых вольфрамовых сплавов (ТВС) с содержанием вольфрамовой основы около 95 % и относится к категории псевдосплавов, получаемых методом порошковой металлургии с последующей горячей механической обработкой. Обозначение ВНЖ3-2 расшифровывается как вольфрам — никель — железо с содержанием никеля 3 % и железа 2 %, остальное — вольфрам.
Структура сплава формируется из тугоплавких вольфрамовых зерен, соединенных пластичной металлической связкой. Такое сочетание обеспечивает уникальный комплекс свойств: высокую плотность (17,0–17,2 г/см), повышенную прочность при сохранении технологической пластичности и способность работать при температурах до 1000 C без существенной потери механических характеристик. В отличие от чистого вольфрама, ВНЖ3-2 не склонен к хрупкому разрушению при комнатной температуре, что упрощает механическую обработку и монтаж изделий.
Технические характеристики прутков ВНЖ3-2
Прутки из сплава ВНЖ3-2 поставляются в горячекатаном или кованом состоянии с последующей правкой. Механические свойства нормируются в зависимости от диаметра: для прутков малых сечений требования к прочности выше, что связано с более полной проработкой структуры при деформации. Типовые значения характеристик для прутков диаметром до 40 мм:
- предел прочности при растяжении — 700–900 МПа;
- относительное удлинение — 5–15 %;
- плотность — 17,0–17,2 г/см;
- твердость по Бринеллю — 280–340 HB;
- температура начала интенсивного окисления — 500–600 C.
Материал поставляется в соответствии с техническими условиями на прутки из тяжелых вольфрамовых сплавов. Допуски на диаметр и кривизну регламентируются нормативной документацией, поверхность должна быть без расслоений, трещин и плен. По согласованию с потребителем возможна поставка прутков в шлифованном виде с допуском h9–h11 для использования без дополнительной обработки.
Применение прутков ВНЖ3-2
Высокая плотность и способность поглощать гамма-излучение определяют основное назначение прутков ВНЖ3-2 — изготовление защитных элементов и контейнеров для транспортировки радиоактивных материалов. В медицинской технике из прутков изготавливают коллиматоры и экраны для радиотерапевтических установок, а также контейнеры для хранения изотопов.
В машиностроении прутки ВНЖ3-2 применяются для производства противовесов и балансировочных грузов в авиационной и ракетной технике, где при ограниченном объеме требуется максимальная масса. Из материала изготавливают инерционные элементы гироскопов, виброгасители и утяжелители для бурового инструмента. В электротехнической промышленности сплав используется для контактов и электродов, работающих в условиях дуговой эрозии.
Обработка и эксплуатационные особенности
Прутки ВНЖ3-2 хорошо поддаются токарной и фрезерной обработке твердосплавным инструментом. При сверлении глубоких отверстий рекомендуется применять охлаждение и пониженные режимы резания. Сварка сплава ограничена из-за склонности к пористости в зоне шва, поэтому соединения преимущественно выполняются резьбовыми или паяными методами. Допускается нанесение гальванических покрытий для защиты от коррозии в агрессивных средах.
| Диаметр, мм | Плотность, г/см | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Состояние поставки |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | 17,1–17,2 | 800–900 | 8–15 | Горячекатаный |
| 21–40 | 17,0–17,2 | 750–850 | 6–12 | Горячекатаный |
| 41–80 | 17,0–17,1 | 700–800 | 5–10 | Кованый |
При эксплуатации изделий из ВНЖ3-2 следует учитывать склонность сплава к окислению при нагреве свыше 600 C на воздухе. Для длительной работы при высоких температурах требуется защитная атмосфера или вакуум. В условиях нормальных температур материал устойчив к атмосферной коррозии и воздействию большинства органических растворителей.
Вопросы и ответы
Чем отличается ВНЖ3-2 от чистого вольфрама?
ВНЖ3-2 содержит никель и железо в качестве связующей фазы, что придает сплаву пластичность и обрабатываемость, отсутствующие у чистого вольфрама. Плотность сплава несколько ниже (17,0–17,2 г/см против 19,3 г/см), но прочность при комнатной температуре сопоставима, а технологичность значительно выше.
Какие диаметры прутков ВНЖ3-2 доступны для заказа?
Стандартный сортамент включает прутки диаметром от 5 до 80 мм. По индивидуальному запросу возможна поставка прутков большего сечения, а также шлифованных прутков с повышенной точностью по диаметру.
Можно ли сваривать прутки ВНЖ3-2 между собой?
Сварка плавлением не рекомендуется из-за образования пор в шве. Для соединения применяются резьбовые соединения, пайка твердыми припоями или механическое крепление. Допускается точечная сварка в среде инертного газа для неответственных узлов.
Какой инструмент использовать для механической обработки ВНЖ3-2?
Рекомендуется твердосплавный инструмент с положительным передним углом. Скорость резания при точении — 40–60 м/мин, подача — 0,1–0,3 мм/об. Применение СОЖ улучшает качество поверхности и стойкость инструмента.
