Ковка и штамповка вольфрама

Вольфрам — металл с самой высокой температурой плавления 3410 +20°С. Теоретическая плотность его 19,3 г/см3 (19300 кг/м3), а температура начала рекристаллизации около 1550°С. С увеличением упрочнения температура рекристаллизации заметно снижается.

Основными легирующими компонентами в вольфрамовых сплавах являются рений, молибден, цирконий, ниобий, тантал, хром, кобальт, никель, титан.  Вольфрам используют преимущественно  для производства легированных сталей, твердых карбидных сплавов,  в химической промышленности и электротехнике. Вольфрам применяют в ядерной энергетике, ракетной и космической технике. Так, в США детали из сплавов, содержащих 89% вольфрама, 7% никеля и 4% хрома, используют в сопловой аппаратуре ракетного двигателя при рабочих температурах 2742—3298°С, а сплав вольфрама и никеля (Fansteel 99) применяют в качестве катода в плазменном генераторе с рабочими температурами-до 16500° С.

Повышение механических свойств сплавов вольфрама достигается добавлением молибдена, циркония, ниобия.

Вольфрам и сплавы на его основе обрабатывают ковкой и штамповкой на обычных молотах, ротационио-ковочных машинах и высокоскоростных машинах ударного действия (до 40 м/сек), реже на прессах.

Высокая температура плавления вольфрама затрудняет получение чистого и гомогенного металла в слитке. Слитки вольфрама повышенной чистоты изготовляют путем переплавок в вакуумных печах электроннолучевым способом. Заготовки весом  до 45 кг под ковку получали плазменным напылением на оправку порошка, продуваемого через вольтову дугу. Такой вольфрам имеет плотность 83% от теоретической. Последующим спеканием его плотность увеличивают до 93%.

Из спеченной заготовки, после обжатия на ротационно-ковочной машине, изготовляют  волочением вольфрамовую тончайшую проволоку с суммарной степенью деформации 99,9995%, прочность которой достигает 600 кг/мм2.

Резку исходного материала на заготовки можно производить дисками из мелкого карбида кремния с окружной скоростью 3,6—4,5 м/сек при водяном охлаждении, абразивными дисками, а также твердосплавным режущим инструментом.

Высокая температура рекристаллизации вольфрама вызывает  затруднения при его нагреве под обработку давлением. Кроме того, вольфрам, устойчивый на воздухе, с температуры 400° С начинает окисляться. При температурах выше 1300° С окислы начинают заметно испаряться.

При температурах 800—1000° С вольфрам реагирует с углеродом. Карбиды в вольфраме резко снижают его пластичность и даже приводят к хрупкости. С водородом вольфрам не взаимодействует.

Для нагрева под ковку применяют электропечи сопротивления с водородной атмосферой. Небольшие спеченные заготовки можно нагревать в алупдовых муфелях в атмосфере аргона. Небольшие заготовки перед штамповкой нагревали индукционным способом . Без нагрева вольфрам, как правило, ковкой не обрабатывают вследствие его низкой пластичности.

Вольфрам при температуре 200—300° С обладает хладноломкостью. Таким образом, его обработку давлением следует производить при более высоких температурах. Легирование вольфрамарением в количестве до 25—35% понижает температуру перехода из хрупкого в пластичное состояние и резко повышает пластичность при 20° С.

Горячую ковку вольфрама обычно производят в температурном интервале 1500—1700° С. Поковки из спеченных заготовок изготовляют и при более высоких температурах 1925° С.

Значительная теплопроводность и малая теплоемкость вольфрама обусловливают его быстрое остывание при обработке и, следовательно, необходимость в частых подогревах.

После измельчения литой структуры температуру нагрева обычно снижают до 1000° С и ниже, так как пластичность вольфрама по мере увеличения степени деформации с применением промежуточных отжигов увеличивается.

Вольфрам обрабатывают, как правило, без оболочек, но иногда применяют оболочки из ниобия.

Отжиг для снятия остаточных напряжений производят при температурах также около 1000° С.

8 Апрель 2014 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.