Termokings.ru

Домашний Мастер
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Штабик из вольфрама: производство и применение

Штабик из вольфрама: производство и применение

В последние годы вольфрам обрел широкую популярность, ведь его часто используют в производстве жаропрочной продукции, которая дополнительно будет подвергаться существенным нагрузкам.

Вольфрам представляет собой металл, плавление которого происходит при температуре в 3380 градусов по шкале Цельсия. К наиболее значимым свойствам материала относится плотность, коэффициент линейного расширения и электросопротивление.

  • Особенности производства
    • Сварка штабика из вольфрама
    • Ковка изделия
  • Вольфрамовая продукция

Штабик из вольфрама получается при изготовлении самого сплава, и потому он считается полуфабрикатом. Применяется материал при сборке жаростойких печей, к примеру, для варки высокопрочных сталей и всевозможных деталей из них. Продукт характеризуется пористой структурой и высоким уровнем устойчивости. Производится вольфрамовый штабик посредством нагревания большого количества водорода.

В свободном состоянии в природе вольфрам не встречается, присутствует лишь в составе различных соединений.

Руды, содержащие эти соединения, очень бедны, присутствие оксида вольфрама в наиболее богатых из них не превышает 3%. Для промышленного получения вольфрама требуется предварительное обогащение. Среди множества руд, содержащих вольфрам, промышленное значение имеют две группы:

  • вольфрамиты
  • шеелиты

Эти руды часто имеют в составе в незначительных количествах и другие вещества (золото, серебро, олово, ртуть и др.), несмотря на очень низкое содержание дополнительных минералов, порой попутное извлечение их при обогащении экономически целесообразно.

  1. Обогащение начинается с дробления и измельчения породы. Затем материал поступает на дальнейшую обработку, методы который зависят от типа руды. Обогащение вольфрамитовых руд обычно производится гравитационным методом, суть которого — в использовании совокупно действующих сил земного притяжения и центробежной силы, минералы разделяются по химико-физическим свойствам — плотности, размерам частиц, смачиваемости. Так отделяется пустая порода, а до требуемой чистоты концентрат доводится с помощью магнитной сепарации. Содержание вольфрамита в полученном концентрате составляет от 52 до 85%.
  2. Шеелит, в отличие от вольфрамита, не является магнитным минералом, поэтому магнитная сепарация к нему не применяется. Для шеелитовых руд алгоритм обогащения иной. Основным методом служит флотация (процесс разделения частиц в водной суспензии) с последующим использованием электростатической сепарации. Концентрация шеелита может на выходе составлять до 90%. Руды бывают и комплексными, содержащими вольфрамиты и шеелиты одновременно. Для их обогащения используются методы, сочетающие в себе гравитационные и флотационные схемы.

Если необходимо дальнейшее очищение концентрата до установленных норм, применяют различные процедуры в зависимости от типа примесей. Для снижения примеси фосфора шеелитовые концентраты обрабатывают на холоде соляной кислотой, одновременно при этом удаляются кальцит и доломит. Для удаления меди, мышьяка, висмута применяют обжиг с последующей обработкой кислотами. Существуют и другие методы очистки.

Для того чтобы перевести вольфрам из концентрата в растворимое соединение, используется несколько различных методов.

  1. Например, спекают концентрат с избытком соды, получая таким способом вольфрамит натрия.
  2. Может использоваться и другой метод — выщелачивание: вольфрам извлекают содовым раствором под давлением при высокой температуре с последующей нейтрализацией и осаждением.
  3. Еще один способ — обработка концентрата газообразным хлором. При таком процессе образуется хлорид вольфрама, который затем отделяется от хлоридов других металлов методом возгонки. Полученный продукт можно превратить в окисел вольфрама или пустить непосредственно на переработку в элементарный металл.

Основным результатом различных методов обогащения является получение триоксида вольфрама. Далее, именно он идет на производство металлического вольфрама. Из него же получают карбид вольфрама, который является главной составляющей многих твердых сплавов. Существует еще один продукт непосредственной переработки вольфрамовых рудных концентратов — ферровольфрам. Он обычно выплавляется для нужд черной металлургии.

Применение

Продукция имеет два основных назначения:

  • заготовка для производства стандартных полуфабрикатов;
  • легирующий элемент для различных сталей и сплавов.

В первом случае используется марка ШВЧ (вольфрам металлический высокой чистоты). При дальнейшем производстве изделий из вольфрама чистота химического состава играет важную роль. Из штабиков получают прутки и листы, которые являются базой для остального круглого и плоского проката соответственно.

Для второго случая наличие большего количества примесей не так страшно, так как W является лишь одной из составных частей производимого материала, поэтому там применяется вольфрам металлический для металлургических целей. Среди сплавов и сталей, в которых данный металл обязательно присутствует, можно выделить жаропрочные и твердые сплавы, инструментальные стали. W придает материалам прочность, износостойкость и жаропрочность.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Получение монолитного металла

Если первые две стадии промышленного производства вольфрама хорошо известны металлургам и применяются очень давно, то для получения монолита из порошка потребовалась разработка особой технологии. Большинство металлов получают простой плавкой и затем отливают в формы, с вольфрамом ввиду главного его свойства — тугоплавкости — такая процедура невозможна. Метод получения компактного вольфрама из порошка, предложенный в начале XX века американцем Кулиджем, с различными вариациями применяется и в наше время. Суть метода — порошок превращается в монолитный металл под воздействием электрического тока. Вместо обычной плавки для получения металлического вольфрама приходится проходить несколько этапов. На первом из них порошок прессуют в специальные бруски-штабики. Затем эти штабики подвергаются процедуре спекания, причем делается это в две стадии:

    1. Сначала при температуре до 1300ºС штабик предварительно спекается для увеличения его прочности. Процедура осуществляется в специальной герметичной печи с непрерывной подачей водорода. Водород применяют для дополнительного восстановления, он проникает в пористую структуру материала, и при дополнительном воздействии высокой температуры между кристаллами спекаемого штабика создается чисто металлический контакт. Штабик после этого этапа значительно упрочняется, теряя в размерах до 5%.
    2. Затем приступают к основной стадии — сварке. Этот процесс проводится при температуре до 3 тысºC. Штабик закрепляется зажимными контактами, и через него пропускается электрический ток. На этом этапе также применяется водород — он нужен для предотвращения окисления. Сила тока применяется очень высокая, для штабиков сечением 10х10 мм требуется ток около 2500 А, а для сечения 25х25 мм — около 9000 А. Напряжение при этом используется сравнительно небольшое, от 10 до 20 В. Для каждой партии монолитного металла вначале сваривается пробный штабик, с его помощью производят калибровку режима сварки. Продолжительность сварки зависит от размеров штабика и составляет обычно от 15 минут до часа. Этот этап, как и первый, тоже приводит к уменьшению размера штабика.

Плотность и зернистость полученного металла зависят от первоначальной зернистости штабика и от максимальной температуры сварки. Потеря размеров после двух этапов спекания составляет до 18% по длине. Окончательная плотность составляет 17–18,5 г/см².

Для получения вольфрама высокой очистки применяют различные присадки, испаряющиеся в процессе сварки, например окислы кремния и щелочных металлов. По мере нагрева эти присадки улетучиваются, увлекая вместе с собой другие примеси. Этот процесс способствует дополнительной очистке. При использовании правильного температурного режима и отсутствии следов влаги в водородной атмосфере при спекании с помощью таких присадок степень очистки вольфрама можно довести до 99,995%.

Характеристики и диаметры сортамента.

Содержание оксида вольфрама в этом сплаве составляет 99,55%, также в состав входят мышьяк, кремний, кальций, магний, никель, молибден и другие вещества. Он используется в основном при производстве отдельных марок сталей, выполняя роль легирующей добавки. Подходит этот материал и для изготовления электродов, как и многие другие вольфрамовые изделия. Они отличаются тугоплавкостью и образуют прочный шов на поверхности изделия.

Штабики из сплава ШВЧ отличаются чистотой, за счёт чего сохраняются все важные параметры материала. Однородная структура листов сказывается на их характеристиках также положительно. Размер штабиков, представленных в нашем ассортименте, 1х1,1х46 см.

Сварка вольфрам штабика

Вольфрам штабик зажимается для сварки между двумя контактами. После этого он проходит необходимое охлаждение водой и через него пропускают ток, который, нагревая, запускает в нем процесс плавления. Питание током проходит чаще всего с помощью трансформатора. Если же это происходит на большом производстве, то чаще всего используется генератор.

Если вольфрам штабик большой по своим размерам, то тогда стоит использовать такой способ сварки, как встык. Отходов при этом будет немного, а работе будет выполнена качественно. Но все, конечно же, зависит от плотности материала. Чем она ниже, тем сложнее обрабатывать такой металл.

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.

Вольфрамовый штабик

Все более популярно применение вольфрама. ПКФ «Цвет» обеспечивает заказчиков такой продукцией в достаточном количестве по вполне доступной стоимости. С сертификатами качества реализуется и вольфрамовый штабик. Эти документы гарантируют качество такого товара.

Описание продукции

Плавка штабика из вольфрама происходит при очень высокой температуре, свыше 3000 градусов. Готовое изделие отличается плотностью, высокими показателями электросопротивления, входит в основу металла и его сплавов, отличающихся особенной устойчивостью к влияниям внешней среды.

Продукция играет роль полуфабриката, так как это начальный результат плавки вольфрама — штабик – это разновидность цветного металла. У него особенно устойчивая пористая структура. Для качественного изготовления штабика по технологии требуется нагреть водород, что способствует увеличению прочности готового изделия. Далее сырьё переносят на поверхность из молибдена и отправляют в печь. Применение водород оберегает материал от окислительных процессов. Далее продукция охлаждается в холодильнике и становится пористой и прочной, готовой к использованию.

Сорт вольфрама зависит от размера его кристаллов. Важно учитывать сорт используемых штабиков, чтобы не допустить серьезных разрушений по причине того, что недостаточно был обработан штабик.

В прокованных с обеих сторон прямоугольных изделия обеспечивается увеличение их прочности. Уменьшение диаметра приводит к увеличению длины.

Обзор сфер применения изделий

Штабик вольфрамовый успешно используется там, где происходит воздействие высоких температур. Он входит в состав печей, используется при проведении сварочных работ, обеспечивая качество их выполнения.

Если вольфрамовый штабик перед использованием сварить, он успешно будет использован в процессе ковки. Важно учитывать, что штабик не обрабатывается в условиях комнатных температур, так как его структура становится очень хрупкой и легко повреждается. Минимальной температурой для выполнения обработки будет температура от 1300 градусов, для чего потребуется ротационная ковочная машина. Для пластичного материала легче всего будет выполняться обработка.

Из штабиков можно изготовить нити накаливания и сварочные электроды, которые устойчивы к нагреванию и высоким температурам.

ПКФ «Цвет» реализует такие изделия от изготовителя. Гарантирует качество и высокие показатели долговечности применяемой продукции.

Где применяется вольфрам?

Благодаря своим уникальным свойствам, 74 химический элемент стал незаменимым во многих промышленных отраслях.

  1. Основное применение вольфрама – в качестве основы для производства тугоплавких материалов в металлургии.
  2. С обязательным участием вольфрама производятся нити накаливания, являющиеся главным элементом приборов освещения, кинескопов, а также иных вакуумных труб.
  3. Также данный металл лежит в основе производства тяжелых сплавов, используемых в качестве противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий.
  4. Вольфрам является электродами при аргонно-дуговой сварке;
  5. Его сплавы отличаются высокой устойчивостью к воздействиям различных температур, кислой среде, а также твердостью и устойчивостью к истиранию, в связи с чем применяются при производстве хирургических инструментов, брони танков, торпедных и снарядных оболочек, деталей самолетов и двигателей, а также контейнеров для хранения ядерных отходов;
  6. Вакуумные печи сопротивления, температура в которых достигает предельно высоких величин, оборудованы нагревательными элементами, произведенными также из вольфрама;
  7. Использование вольфрама популярно для обеспечения защиты от ионизирующего излучения.
  8. Соединения вольфрама используются в качестве легирующих элементов, высокотемпературных смазок, катализаторов, пигментов, а также для преобразования тепловой энергии в электрическую (дителлурид вольфрама).
  • Видео 1
  • Видео 2
  • Видео 3

Читать еще:  Как анодировать алюминий в домашних условиях
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×