Где используют вольфрам: Вольфрам – свойства и область применения

alexxlab | 09.10.2020 | 0 | Разное

Содержание

Вольфрам - свойства и область применения

Из всех известных сегодня металлов вольфрам самый тугоплавкий. Он занимает 74-ю позицию периодической системы, имеет ряд схожих свойств с молибденом и хромом, находящимися с ним в одной группе. На вид вольфрам представляет твердое вещество серого цвета, с характерным серебристым блеском.

Основные характеристики вольфрама

Для практического применения наиболее важны высокие показатели следующих характеристик:

  • электрическое сопротивление;
  • коэффициент линейного расширения;
  • температура плавления.

Чистый вольфрам обладает высокой пластичностью, не растворяется в специальном кислотном растворе без предварительного нагрева хотя бы до 5000С. Он легко вступает в реакцию с углеродом, следствием которой является образование карбида вольфрама известного высокой прочностью. Также металл известен своими оксидами, наиболее распространенный из них вольфрамовый ангидрид. Его главное преимущество над остальными, возможность восстановления порошка к состоянию компактного металла, с побочным образованием низших оксидов.

Режущие пластины фирмы Sandvik Coromant с применением карбида вольфрама

Среди основных характеристик, делающих применение вольфрама затруднительным называют следующие:

  • высокая плотность;
  • ломкость и склонность к окислению при низких температурах.

Кроме того, высокая температура кипения, а также точка испарения затрудняют добычу компактного материала.

к содержанию ↑

Сплавы, содержащие вольфрам

Сегодня различают однофазные сплавы вольфрама. Это подразумевает внедрение одного или нескольких элементов. Наиболее известны соединения вольфрама с молибденом. Легирование этим элементом повышает прочность вольфрама при его растяжении. Также к однофазным сплавам относятся системы: вольфрам-титан/цирконий, ниобий, гафний.

Однако большей пластичности придает вольфраму рений, сохраняя остальные показатели на характерном ему высоком уровне. Но практическое применение таких соединений ограничено трудностями при добыче Re.

Поскольку вольфрам наиболее тугоплавкий материал, получить его сплавы трудно традиционным способом. При температуре плавления вольфрама другие металлы уже кипят или даже переходят в газообразную фазу. Современные технологии позволяют получать ряд сплавов с помощью электролиза. Например, вольфрам — никель — кобальт, который используется не для изготовления целых деталей, а с целью нанесения защитного слоя на менее прочные металлы.

Также в промышленности все еще остается актуальным способ получения вольфрамовых сплавов, используя методы порошковой металлургии. При этом требуется создание особых условий технологического процесса, который включает в себя наличие вакуума. Особенности взаимодействия металлов с вольфрамом делают предпочтительными соединения не парного характера, а с использованием 3, 4-х и более компонентов. Такие сплавы отличаются особенной твердостью, однако малейшее отклонение от процентного содержания того или иного элемента приводит к повышению хрупкости готового сплава.

к содержанию ↑

Вольфрам, как многие другие элементы редкой группы, не встречается в природе. Поэтому добыча металла не сопровождается строительством крупных промышленных комплексов. Сам процесс получения материала условно делят на такие этапы:

  1. Добыча руды, содержащей редкий металл.
  2. Создание условий для возможного выделения вольфрама от перерабатываемой массы.
  3. Концентрирование материала в виде раствора или осадка.
  4. Очищение полученного химического соединения.
  5. Получение чистого вещества.

Вольфрамовая руда

Более сложным оказывается процесс изготовления компактного металла, к примеру, вольфрамовой проволоки. Основная трудность заключается в том, что нельзя допустить даже малейшего попадания примесей, резко ухудшающих плавкие и прочностные свойства.

к содержанию ↑

Область применения вольфрама

С помощью этого металла изготавливают нити накаливания, рентгеновские трубки, нагреватели, экраны вакуумных печей, предназначающихся для использования в высокотемпературном режиме.

Рентгеновская трубка с нитью из вольфрама

Сталь, легированная вольфрамом имеет высокие прочностные качества. Продукция из таких видов сплава используется для изготовления инструментов широкого предназначения: медицина, бурение скважин, изделия для обработки материалов в машиностроении (режущие пластины, как на фото выше). Преимуществом соединения считается устойчивость к истиранию, маловероятность появления трещин в процессе эксплуатации. Наиболее известная в строительстве марка стали с использованием вольфрама называется «победит».

Лом вольфрама

Химическая промышленность также нашла применение вольфраму. Из него делают краски, катализаторы, пигменты.

Атомная промышленность использует тигли из этого металла, а также специальные контейнера для хранения радиоактивных отходов.

О нанесении покрытий из вольфрама уже вкратце упоминалось. Оно применяется для нанесения на материалы, работающие при высоких температурах в восстановительных и нейтральных средах, как защитная пленка.

Также известны прутки, используемые при дуговой сварке. Поскольку вольфрам неизменно остается тугоплавким металлом при выполнении сварочных работ он используется с присадочными проволоками.

Применение вольфрама | СпецМеталлМастер

Использование вольфрама (W) в разных отраслях промышленности позволяет изготовить качественные металлические конструкции. Они могут выдерживать даже низкие или высокие температуры, что обеспечивает безопасность и надежность технологических процессов.

Огромной популярностью пользуются и соединения вольфрама, в частности сплавы. Из них изготавливают танковую броню, детали для машино- и самолетостроения, а также внешние оболочки для снарядов или торпед.

Вольфрам, применение которого возможно даже для текстильной промышленности, - незаменимый тугоплавкий металл. Ежегодно объем его производства составляет до 30 тысяч тонн.

Для чего нужен вольфрам?

W – обязательная составляющая инструментальной стали. С ее помощью производят надежные инструменты для резки, обработки и вытачивания деталей и запчастей. Около 95 % этого элемента поглощает металлургия, остальное – другие отрасли промышленности. При этом применяют не только чистый, но и «грязный» элемент.

Например, сплав ферровольфрам считают «грязным» и самым бюджетным (экономным) сплавом. Он состоит из 20 % железа и 80 % вольфрама. Производят его в специальных электродуговых печах и применяют для потребностей черной металлургии.

Где используют вольфрам?

W и его сплавы обладают прекрасными физическими и химическими свойствами. Среди них можно выделить прочность, ковкость и инертность. Поэтому их можно использовать даже для хранения радиоактивных веществ. Например, таким сплавом есть сплав из Ni, Cu и W. Из него изготавливают специальные контейнеры, где можно сохранять радиоактивные отходы или вещества. Также его используют для потребностей радиотерапии. Ученые доказали: такой сплав на 40 % надежнее, чем сплав из свинца.

Одним из прочных сплавов является соединение кобальта (16 %) и карбида вольфрама. По твердости он может подменить даже алмаз во время сверления скважин различной глубины.

Нельзя обойти вниманием и псевдосплавы из W. Например, его смешивание с медью и серебром считают отличной основой для изготовления выключателя или рубильника электрического тока. По сравнению с простыми медными контактами их эксплуатируют до 6 раз дольше.

Что делают из вольфрама?

Область применения вольфрама различна. Особое место занимают вольфрамовые нити для электроламп. В этой отрасли W заменить практически невозможно. Например, из 1 кг W можно вытянуть проволоку длиной до 3,5 км, из которой получают до 23 тысяч нитей для ламп мощностью в 60 Вт. Это выгодно для всей мировой электропромышленности. Ведь всего 100 тонн W в год целиком удовлетворяет запросы потребителей на электролампы.

Отдельное применение нашли и химические соединения, в составе которых присутствует элемент. Например, для изготовления лаков и устойчивых к свету красок применяют фосфорно-вольфрамовые гетерополикислоты. А вот использование вольфрамата натрия делает ткани огнестойкими и водонепроницаемыми. При этом для производства лазера или светящейся краски тоже не обойтись без вольфрамата со щелочноземельным металлом и кадмием.

Кроме того, применение карбид вольфрама для изготовления режущих инструментов делает строительную отрасль одной из самих перспективных. Ведь с его помощью можно изготовить различные резцы, сверла и фрезы, а также долота для бурения.

Сферы и области применения вольфрама. Где применяется вольфрам?

sfera primeneniya stali

Углерод имеет самую высокую температуру плавления среди всех химических элементов в таблице Менделеева. Но речь пойдет не о нём, а о вольфраме, который занимает второе место. Благодаря своим свойствам отлично подходит для производства самых разнообразных деталей и механизмов. Прочитав эту статью, Вы сможете узнать об этих свойствах, и самое главное о том, какие сферы и области применения вольфрама существуют.

Физико-химические свойства вольфрама

Вольфрам – тугоплавкий, неметаллический элемент серого цвета. Он пластичен и тверд. Его твердость в несколько раз выше свинца. Сплавы вольфрама имеют высокий показатель теплопроводности, хорошую коррозийную стойкость и высокую прочность. Вольфрам, химически активное вещество, которое может вступать в реакцию с различными химическими элементами, такими как бром, йод, селен, азот, сера. Уникальные свойства данного элемента позволяют применять вольфрам и его сплавы в самых различных сферах промышленности.

Применение вольфрама в промышленности

Вольфрам начали активно применять в различных сферах промышленности не так уж и давно. На протяжении долгого времени он не мог найти практического применения, но сейчас больше половины всего вольфрама идет на производство вольфрамовых сплавов различной прочности. Перечислим сферы и области применения вольфрама более подробно:

- электротехническая промышленность. Вольфрам незаменим в данной сфере, так как из его изготавливают нити накалывания электрических ламп, катоды рентгеновских трубок и различные детали для радиоламп.

- химическая промышленность. В данной сфере вольфрам применяют в качестве сырья для изготовления пигментов, красок и смазочных материалов. Помимо этого, данный неметаллический элемент применяют как катализатор.

- военная промышленность. Вольфрам был одним из основных сырьевых материалов в данной сфере во времена Первой Мировой войны. Его применяют для производства пуль, орудийной стали и бронебойных снарядов.

- автомобильная промышленность. Вольфрам выступает в качестве легированного элемента некоторых видов стали. Он придает стали уникальных свойств и позволяет использовать её для производства автомобильных прочных рессор. Более подробно об этом можно узнать в нашей статье «Сферы и области применения стали».

- железнодорожная промышленность. Вольфрамовая сталь применяется для производства железнодорожных рельс и вагонов. Такие рельсы могут выдержать очень большие нагрузки. Кроме того, их срок эксплуатации намного больше, чем из других видов стали.

- металлургическая промышленность. Наиболее важное предназначение вольфрама в металлургии – это легирование им сталей, а также производство твердых сплавов.

Применение сплавов вольфрама

Вольфрам способен образовывать сплавы с кобальтом, железом, никелем и другими металлами. Как уже было сказано, вольфрам может вступать в реакции с различными химическими элементами и тем самым устранять негативное действие некоторых из них (серы, фосфора) в сплавах. В результате получаем вольфрамовые сплавы - твердые, химически стойкие и упругие.

К примеру, сплавы вольфрама с бором и углеродом по твердости очень близки к алмазам- самым твердым минералам.

Некоторые сплавы пригодны для производства деталей, которые можно использовать для работы при повышенных температурах. Сплавы вольфрама с молибденом применяют для производства сопел реактивных самолётов и проволоки. Военная промышленность активно использует тяжелые сплавы вольфрама для создания танков, гранат, оружия, снарядов. Вольфрам стал отличной заменой свинца в данной сфере.

Мы перечислили основные сферы и области применения вольфрама, и, как видно, этот химический элемент остается востребованным на протяжении многих лет в самых разных отраслях промышленности. Уникальные свойства вольфрама говорят о том, что в будущем он может стать популярнее вдвойне и его станут использовать в совершенно новых сферах.

Где применяется вольфрам высокой плотности? Классификация сплавов.

Вольфрам выделяется среди металлов не только тугоплавкостью, но и массой. Плотность вольфрама при нормальных условиях составляет 19,25 г/см³, это примерно в 6 раз больше, чем у алюминия. По сравнению с медью вольфрам тяжелее ее в 2 раза. На первый взгляд, большая плотность может показаться недостатком, потому что сделанные из него изделия будут тяжелыми. Но даже эта особенность металла нашла свое применение в технике. Полезные свойства вольфрама, обусловленные высокой плотностью:

  1. Возможность концентрировать большую массу в малом объеме.
  2. Защита от ионизирующего излучения (радиации).

Первое свойство объясняется внутренним строением металла. Ядро атома содержит 74 протона и 110 нейтронов, т. е. 184 частицы. В Периодической системе химических элементов, в которой атомы расположены по возрастанию атомной массы, вольфрам находится на 74 месте. По этой причине вещество, состоящее из тяжелых атомов, будет иметь большую массу. Способность защищать от радиации присуща всем материалам с высокой плотностью. Это обусловлено тем, что ионизирующее излучение, сталкиваясь с любым препятствием, передает ему часть своей энергии. Более плотные вещества имеют высокую концентрацию частиц в единице объема, поэтому ионизирующие лучи претерпевают больше столкновений и, соответственно, теряют больше энергии. Использование металла базируется на вышеуказанных свойствах.

Применение вольфрама

Вольфрам высокой плотности

Высокая плотность – огромное преимущество вольфрама среди других металлов.

Вольфрам находит широкое применение в разных областях промышленности.

Использование, основанное на большой массе металла

Значительная плотность делает вольфрам ценным материалом для балансировки. Изготовленные из него балансировочные грузики уменьшают нагрузку, действующую на детали. Таким образом продлевается их эксплуатационный период. Области применения вольфрама:

  1. Аэрокосмическая сфера. Запчасти из тяжелого металла уравновешивают действующие моменты сил. Поэтому вольфрам используется для изготовления лопастей вертолетов, пропеллеров, рулей направления. По причине того, что материал не обладает магнитными свойствами, он применяется в производстве бортовых электронных систем авиации.
  2. Автомобильная промышленность. Вольфрам применяется там, где необходимо сосредоточить большую массу в малом объеме пространства, например, в автомобильных двигателях, установленных на тяжелых грузовиках, дорогих внедорожниках, машинах, работающих на дизельном топливе. Также вольфрам является выгодным материалом для изготовления коленвалов и маховиков, грузов на шасси. Кроме высокой плотности, металл характеризуется большим модулем упругости, благодаря этим качествам он применяется для гашения колебаний на приводах.
  3. Оптика. Вольфрамовые грузики сложной конфигурации выступают балансирами в микроскопах и других высокоточных оптических инструментах.
  4. Производство спортинвентаря. Вольфрам используется вместо свинца в спортивном оборудовании, потому что, в отличие от последнего, не наносит вреда здоровью и окружающей среде. Например, материал применяется в производстве клюшек для гольфа.
  5. В машиностроении. Из вольфрама делают вибромолоты, которыми забивают сваи. В середине каждого прибора находится вращающийся груз. Он преобразовывает энергию вибраций в силу для забивания. Благодаря наличию вольфрама имеется возможность применять вибромолоты для уплотненного грунта значительной толщины.
  6. Для изготовления высокоточных инструментов. В глубоком сверлении применяются прецизионные приборы, держатель которых не должен поддаваться вибрациям. Этому требованию соответствует вольфрам, имеющий к тому же и высокий модуль упругости. Антивибрационные держатели обеспечивают плавную работу, поэтому их используют в расточных и шлифовальных оправках, в стержнях инструментов. На основе вольфрама изготавливают рабочую часть инструмента, так как он обладает повышенной твердостью.

Использование, основанное на способности защищать от радиации

Применение для защиты от радиации

Коллиматоры из вольфрама в хирургии.

  • По этому критерию вольфрамовые сплавы опережают чугун, сталь, свинец и воду, поэтому из металла делают коллиматоры и защитные экраны, которые используются при радиотерапии. Сплавы из вольфрама не подвержены деформации и отличаются высокой надежностью. Применение многолепестковых коллиматоров дает возможность направить излучение на определенный участок пораженной ткани. Во время терапии в первую очередь делают рентгеновские снимки, чтобы локализовать расположение и определить характер опухоли. Затем лепестки коллиматора перемещаются электродвигателем в нужное положение. Может быть задействовано 120 лепестков, с помощью которых создается поле, повторяющее форму опухоли. Далее на пораженный участок направляются лучи, имеющие высокую радиацию. При этом опухоль получает облучение посредством того, что многолепестковый коллиматор вращается вокруг пациента. Чтобы защитить от радиации соседние здоровые ткани и окружающую среду, коллиматор должен обладать высокой точностью.
  • Разработаны специальные кольцевые коллиматоры из вольфрама для радиохирургии, облучение которых направлено на голову и шею. Прибор осуществляет высокоточную фокусировку гамма-излучения. Также вольфрам входит в состав пластин для компьютерных томографов, экранирующих элементов для детекторов и линейных ускорителей, дозиметрического оборудования и приборов неразрушающего контроля, емкостей для радиоактивных веществ. Вольфрам используется в устройствах для бурения. Из него делают экраны для защиты погружающихся инструментов от рентгеновского и гамма-излучении.

Классификация вольфрамовых сплавов

Такие критерии, как повышенная плотность и тугоплавкость вольфрама, дают возможность использовать его во многих отраслях. Однако современным технологиям иногда требуются дополнительные свойства материала, которыми чистый металл не обладает. Например, его электропроводность меньше, чем у меди, а изготовление детали сложной геометрической формы затруднительно из-за хрупкости материала. В таких ситуациях помогают примеси. При этом их количество часто не превышает 10%. После добавления меди, железа, никеля вольфрам, плотность которого остается очень высокой (не меньше 16,5 г/см³), лучше проводит электрический ток и становится пластичным, что дает возможность хорошо его обрабатывать.

Сплавы вольфрама

ВНЖ, ВНМ, ВД

В зависимости от состава сплавы по-разному маркируются.

  1. ВНЖ — это сплавы вольфрама, которые содержат никель и железо,
  2. ВНМ — никель и медь,
  3. ВД — только медь.

В маркировке после заглавных букв следуют цифры, указывающие на процентное содержание. Например, ВНМ 3–2 – это вольфрамовый сплав с добавлением 3% никеля и 2% меди, ВНМ 5–3 содержит в примеси 5% никеля и 3% железа, ВД-30 состоит на 30% из меди.

 

применение, свойства и химические характеристики

Природа-мать обогатила человечество полезными химическими элементами. Некоторые из них скрыты в ее недрах и содержатся в относительно малом количестве, но их значение очень существенно. Одним из таких является вольфрам. Применение его обусловлено особыми свойствами.

История происхождения

XVIII век – век открытия таблицы Менделеева - стал основополагающим и в истории этого металла.

Ранее принималось существование некоего вещества, входящего в состав минеральных пород, которое мешало выплавке из них нужных металлов. К примеру, получение олова было затруднено, если в руде содержался такой элемент. Разность температур плавления и химические реакции приводили к образованию шлаковой пены, что уменьшало количество оловянного выхода.

В VIII веке металл был последовательно открыт шведским ученым Шееле и испанцами братьями Элюар. Произошло это вследствие химических экспериментов по окислению минеральных пород - шеелита и вольфрамита.

Зарегистрирован в периодической системе элементов в соответствии с атомным номером 74. Редкий тугоплавкий металл с атомной массой 183,84 – это вольфрам. Применение его обусловлено необычными свойствами, открытыми уже в течение XX века.

вольфрам применение

Где искать?

По количеству в недрах земли он является «малонаселяющим» и занимает 28-е место. Является компонентом около 22 различных минералов, однако существенное значение для его добычи имеют только 4 из них: шеелит (содержит около 80 % триоксида), вольфрамит, ферберит и гюбнерит (имеют в составе по 75-77 % каждый). В составе руд чаще всего содержатся примеси, в некоторых случаях производится параллельное «извлечение» таких металлов, как молибден, олово, тантал и проч. Наибольшие залежи находятся в Китае, Казахстане, Канаде, США, также есть в России, Португалии, Узбекистане.

Как получают?

В связи с особыми свойствами, а также малым содержанием в породах, технология получения чистого вольфрама достаточно сложная.

  1. Магнитная сепарация, электростатическая сепарация или флотация с целью обогащения руды до 50-60 % концентрации вольфрамового оксида.
  2. Выделение 99 % окиси путем химических реакций со щелочными или кислотными реагентами и поэтапного очищения получаемого осадка.
  3. Восстановление металла с помощью углерода или водорода, выход соответствующего металлического порошка.
  4. Изготовление слитков или порошковых спеченных брикетов.

Одним из важных этапов получения металлургической продукции является порошковая металлургия. Она основана на смешивании порошкообразных тугоплавких металлов, их прессовании и последующем спекании. Таким образом получают большое количество технологически важных сплавов, в том числе карбид вольфрама, применение которому найдено в основном в промышленном производстве режущих инструментов повышенной мощности и стойкости.

карбид вольфрама применение

Физические и химические свойства

Вольфрам – тугоплавкий и тяжелый металл серебристого цвета с объёмно-центрированной кристаллической решеткой.

  • Температура плавления - 3422 ˚С.
  • Температура кипения - 5555 ˚С.
  • Плотность - 19,25 г/см3.

Является хорошим проводником электрического тока. Не магнитится. Некоторые минералы (например, шеелит) люминесцентные.

Стоек к влиянию кислот, агрессивных веществ в среде высоких температур, коррозии и старению. Деактивации влияния отрицательных примесей в сталях, улучшению ее жаропрочности, коррозионной стойкости и надежности также способствует вольфрам. Применение таких железоуглеродистых сплавов оправдано их технологичностью и износостойкостью.

вольфрам свойства и применение

Механические и технологические свойства

Вольфрам – твердый, прочный металл. Его твердость составляет 488 НВ, предел прочности – 1130-1375 МПа. В холодном состоянии не пластичен. При температуре 1600 ˚С повышается пластичность до состояния абсолютной податливости к обработке давлением: ковке, прокатке, волочению. Известно, что 1 кг этого металла позволяет изготавливать нить общей длиной до 3 км.

Обработка резанием затруднена в силу чрезмерной твердости и хрупкости. Для сверления, точения, фрезерования используются твердосплавные вольфрамокобальтовые материалы, изготовленные методом порошковой металлургии. Реже, при низких скоростях и особых условиях, применяются инструменты из быстрорежущей легированной вольфрамсодержащей стали. Стандартные принципы резки неприменимы, так как оборудование чрезвычайно быстро изнашивается, а обрабатываемый вольфрам растрескивается. Применяются следующие технологии:

  1. Химическая обработка и пропитка поверхностного слоя, в том числе использование с этой целью серебра.
  2. Нагрев поверхности с помощью печей, газового пламени, электрического тока силой 0,2 А. Допустимая температура, при которой происходит некоторое повышение пластичности и, соответственно, улучшается резка, – 300-450 ˚С.
  3. Резание вольфрама с применением легкоплавких веществ.

Заточку и шлифование целесообразно проводить с помощью алмазных и эльборовых инструментов, реже – корундовых.

Сварка данного тугоплавкого металла производится в основном под действием электрической дуги, вольфрамовых или угольных электродов в среде инертных газов или жидких защит. Также возможно применение контактной сварки.

Этот особенный химический элемент обладает характеристиками, которые отличают его в общей массе. Так, к примеру, характеризуясь высокой теплостойкостью и износостойкостью, он повышает качество и режущие свойства легированных вольфрамсодержащих сталей, а высокая температура плавления позволяет изготавливать нити накала для лампочек и электроды для сварки.

вольфрам область применения

Применение

Редкость, необычность и важность обуславливают широкое использование в современной технике металла под названием Tungsten – вольфрам. Свойства и применение оправдывают высокую стоимость и востребованность. Высокие показатели температуры плавления, твердости, прочности, жаростойкости и стойкости к химическим воздействиям и коррозии, износостойкости и резальных особенностей – вот основные его козыри. Варианты использования:

  1. Нити накаливания.
  2. Легирование сталей с целью получения быстрорежущих, износостойких, жаростойких и жаропрочных железоуглеродистых сплавов, находящих применение для производства сверл и других инструментов, пуансонов, пружин и рессор, рельс.
  3. Изготовление «порошковых» твердых сплавов, применяемых в основном в качестве особо износостойких режущих, буровых или прессовочных инструментов.
  4. Электроды для аргонодуговой и контактной сварки.
  5. Изготовление деталей для рентгеновской и радиотехники, различных технических ламп.
  6. Специальные светящиеся краски.
  7. Проволока и детали для химической промышленности.
  8. Различная практичная мелочевка, к примеру, мормышки для рыбалки.

Приобретают популярность различные сплавы, в состав которых входит вольфрам. Область применения таких материалов порой удивляет – начиная от тяжелого машиностроения и заканчивая легкой промышленностью, где изготавливаются ткани с особыми свойствами (например, огнестойкие).

резание вольфрама с применением легкоплавких веществ

Универсальных материалов не существует. Каждый известный элемент и созданные сплавы отличаются своей уникальностью и необходимостью для определенных сфер жизни и промышленности. Однако некоторые из них обладают особыми свойствами, делающими ранее неосуществимые процессы возможными. Одним из таких металлов является вольфрам. Применение его недостаточно широко, как у стали, но каждый из вариантов предельно полезен и необходим человечеству.

Где используют вольфрам? Что делают из вольфрама?

Автор J.G. На чтение 2 мин.

Где используют вольфрам? Что делают из вольфрама? Ответы на свои вопросы Вы узнаете в этой статье.

Что за металл вольфрам?

Вольфрам – это химический элемент, принадлежащий к VI группе периодической системы Менделеева. Находится под атомным номером 74, с атомной массой в 183,85. Он являет собой основу из твердых и жаропрочных сплавов. Из него и его сплавов изготавливают износоустойчивые сплавы и инструментальные стали.

Где используют вольфрам?

* Изготавливают детали для авиационных двигателей

* Изготавливают нити накаливания

* Изготавливают детали для электровакуумных приборов

* Благодаря своей высокой плотности, элемент используют для приготовления артиллерийских снарядов, противовесов, пуль, а также сверхскоростных роторов гироскопов

* Из монокристаллов вольфрамата изготавливают сцинтилляционные детекторы для рентгеновского излучения. Также они широко используются в ядерной медицине и физике

* Из дителлурид вольфрама WTe2 преобразовывают тепловую энергию в электрическую

* Элемент используют как электрод для аргоново-дуговой сварки.

Также достаточно широкий и спектр применения соединений вольфрама:

* Композитные материалы и твердые сплавы, в основе которых карбид вольфрама, используются в процессе механической обработки конструкционных неметаллических материалов и металлов в сфере машиностроения. Это фрезерование, точение, строгание и долбление. Также эти соединения используются для бурения скважин и в горнодобывающей промышленности

* Сульфид вольфрама WS2 выступает в роли высокотемпературной смазки

* Трехокись вольфрама применяется при производстве твердого электролита и топливных, высокотемпературных элементов

* Соединения вольфрама используются в текстильной, лакокрасочной промышленности, а также в качестве пигмента и катализатора в органическом синтезе

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали где используется вольфрам.

Вольфрам применение — Знаешь как

Вольфрам, получение анализ свойства минералыМировое производство вольфрама — примерно 30 тыс. т в год . С начала нашего века оно не раз испытывало резкие взлеты и столь же крутые спады. И сейчас вольфрам является сугубо стратегическим металлом.Из вольфрамовой стали и других сплавов, содержащих вольфрам или его карбиды, изготовляют танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей.Вольфрам — непременная составная часть лучших марок инструментальной стали. В целом металлургия поглощает почти 95% всего добываемого вольфрама.

Характерно, что она широко использует не только чистый вольфрам, но главным образом более дешевый ферровольфрам — сплав, содержащий 80% W и около 20% Fe; получают его в электродуговых печах).Вольфрамовые сплавы обладают многими замечательными качествами. Так называемый тяжелый металл (из вольфрама, никеля и меди) служит для изготовления контейнеров, в которых хранят радиоактивные вещества. Его защитное действие на 40% выше, чем у свинца. Этот сплав применяют и при радиотерапия, так как он создает достаточную защиту при сравнительно небольшой толщине экрана.

Сплав карбида вольфрама с 16% кобальта настолькотверд, что может частично заменить алмаз при бурении скважин. Псевдосплавы вольфрама с медью и серебром — превосходный материал для рубильников и выключателей электрического тока высокого напряжения: они служат в шесть раз дольше обычных медных контактов.О применении вольфрама в волосках электроламп говорилось в начале статьи. Незаменимость вольфрама в этой области объясняется не только его тугоплавкостью, но и пластичностью.? Из одного килограмма вольфрама вытягивается проволока длиной 3,5км, т. е. этого килограмма достаточно для изготовления нитей накаливания 23 тыс. 60-ваттных лампочек.

Именно благодаря этому свойству мировая электротехническая промышленность потребляет всего около 100 т вольфрама в год.IВ последние годы важное практическое значение приобрели химические соединения вольфрама. В частности, фосфорно-вольфрамовая гетерополикислота применяется для производства лаков и ярких, устойчивых на свету красок. Раствор вольфрамата натрия Na24 придает тканям огнестойкость и водонепроницаемость, а вольфраматы щелочноземельных металлов, кадмия и редкоземельных элементов применяются при изготовлении лазеров и светящихся красок.

ПОЧЕМУ «ВОЛЬФРАМ»? Это слово немецкого происхождения.Известно, что раньше оно относилось не к металлу, а к главномуминералу вольфрама — вольфрамиту. Есть предположение, чтоэто слово было чуть ли не бранным. В XVI—XVII вв. «вольфрам»считали минералом олова. (Он действительно часто сопутствует оловянным рудам.) Но из руд, содержащих вольфрамит, олова выплавлялось меньше, кто-то словно «пожирал» его.Так и появилось название, отразившее «волчьи повадки» вольфрама,— по-немецки Wolf — волк, а древне германское Ramm — барай.

«ВОЛЬФРАМ» ИЛИ «ТУНГСТЕН»? В известном химическом реферативном журнале США или в справочных изданиях по всем химическим элементам Меллора (Англия) и Паскаля (Франция) тщетно было бы искать металл под названием «вольфрам». Элемент № 74 называется в них иначе — тунгстен. Даже символ W (начальная буква слова Wolfram) получил всеобщее распространение лишь в последние годы: еще недавно в Италии и Франции писали Тu (начальные буквы от слова tungstene).Откуда такая путаница? Ее основы заложены историей открытия элемента № 74.В 1783 г. испанские химики братья Элюар сообщили об открытии нового элемента.

Разлагая саксонский минерал «вольфрам» азотной кислотой, они получили «кислую землю»— желтый осадок окиси какого-то металла, растворимый в аммиаке. В исходный минерал эта окись входила вместе с окислами железа и марганца. Братья Элюар предложили назвать новый элемент вольфрамом, а сам минерал — вольфрамитом.Итак, кто открыл вольфрам? Братья Элюар? И да, и нет. Да — потому, что они первые сообщили об этом открытии в печати. Нет — потому, что за два года до этого — в 1781 г.— знаменитый шведский ученый Карл Вильгельм Шееле обнаружил такую же точно «желтую землю», обрабатывая азотной кислотой другой минерал. Его называли просто «tungsten», т. е. «тяжелый камень» (по-шведски tung — тяжелый, sten — камень). Шееле далее нашел, что эта «земля» отличается от аналогичной молибденовой по цвету и некоторым другим свойствам, а в минерале она связана с окисью кальция. В честь Шееле минерал тунгстен переименовали в «шеелит».Остается добавить, что один из братьев Элюар был учеником Шееле и в 1781 г. работал в его лаборатории… Кто же открыл вольфрам?Обе стороны проявили в этом вопросе должное благородство; Шееле никогда не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своем приоритете.

НАЗВАНИЕ «ВОЛЬФРАМОВАЯ БРОНЗА» ОБМАНЧИВО. Нередко приходится слышать о вольфрамовых бронзах. Что это эа металлы? Внешне они очень красивы. Золотистая вольфрамовая бронза имеет состав Na2O x WO2 x WO3, а синяя — Na2O x WO2 x 4WO3; пурпурно-красная и фиолетовая занимают промежуточное положение — соотношение WO3 к WO2 в них меньше четырех, но больше единицы. Как видно из формул, эти вещества не содержат ни меди, ни цинка, ни олова, т. е., строго говоря, они вовсе не бронзы. Они вообще не сплавы, так как здесь нет чисто металлических соединений: и вольфрам, и натрий окислены. Бронзу они, однако, напоминают не только цветом и блеском, но и твердостью, устойчивостью к химическим реагентам и большой электропроводностью.

ПЕРСИКОВЫЙ ЦВЕТ. Приготовить эту краску было очень трудно; она не красная и не розовая, а какого-то промежуточного цвета и с зеленоватым оттенком. По преданию, для того чтобы ее открыть, пришлось провести около 8000 опытов с различными металлами и минералами. В XVII в. в персиковый цвет окрашивали наиболее дорогие фарфоровые изделия для китайского императора на заводе в провинции Шаньсн. Когда секрет изготовления этой краски был открыт, оказалось, что ее основу составляет окись вольфрама.

ПОХОЖЕ НА СКАЗКУ. Это случилось в 1911 г. В провинцию Юньнань приехал из Пекина студент по имени Ли. Целыми днями пропадая в горах, он искал какой-то камень, по его словам —оловянный. Но ничего не находил.У хозяина дома, где поселился студент, была молодая дочь Сяо-ми. Девушка жалела неудачливого искателя особых камней и вечером, подавая ему ужин, рассказывала незамысловатые истории. В одной из них речь шла о необыкновенной печи, построенной из темных камней, срывавшихся со скалы прямо на задний двор их дома. Печь оказалась очень удачной — она исправно служила хозяевам многие годы. Сяо-ми даже подарила студенту один из этих камней — коричневый, обкатанный, тяжелый, как свинец. Оказалось, что это был чистый вольфрамит…Об

ИЗОТОПАХ ВОЛЬФРАМА. Природный вольфрам состоит изпяти стабильных изотопов с массовыми числами 180, 182, 183, 184 самый распространенный, его доля 30,64%) и 186. Из довольно многочисленных искусственных радиоактивных изотопов элемента№ 74 практическиважны только три: вольфрам-181 с периодом полураспада 145 дней, вольфрам-185 (74,5 дня) и вольфрам-187 (23,85 часа). Все три эти изотопа образуются в ядерных реакторах при обстреле нейтронами природной смеси изотопов вольфрама.

ВОЛЬФРАМ И ГЕЛИОТЕХНИКА. В конце 1975 г. было обнаруже-но еще одно весьма полезное свойство вольфрама. Как оказалось, поверхность вольфрамовой пленки, осажденной из газовой фазы, отлично поглощает солнечную энергию, испуская при этом совсем немного тепла. В гелиотехнических установках вольфрамовая пленка может работать даже в условиях поверхности Меркурия, раскаленной до 300—400° С. Большинство материалов в таких условиях теряет с инфракрасным излучением большую часть поглощенной энергии, но вольфрамовая пленка надежно работает и при более высокой температуре (около 500° С). Как оказалось, это свойство объясняется своеобразным строением такой пленки. Она покрыта тончайшими волосками-дендритами, и в этом «мехе» хорошо задерживаются солнечные лучи. Он же препятствует инфракрасному излучению.

Вы читаете, статья на тему вольфрам применение

фактов о вольфраме | Живая наука

Вольфрам считается одним из самых твердых материалов в природе. Он очень плотный, и его практически невозможно растопить. Чистый вольфрам - это серебристо-белый металл, который в мелкодисперсном порошке может гореть и самовоспламеняться. Природный вольфрам содержит пять стабильных изотопов и 21 другой нестабильный изотоп.

Вольфрам используется по-разному, потому что он очень прочный и долговечный. Он очень устойчив к коррозии, имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех элементов.Однако его сила приходит, когда он превращается в соединения. Чистый вольфрам очень мягкий.

Только факты

Вот свойства вольфрама, согласно Лос-Аламосской национальной лаборатории:

  • Атомный номер: 74
  • Атомный символ: W
  • Атомный вес: 183,84
  • Точка плавления: 6192 F. (3422 C)
  • Точка кипения: 10 030 F (5555 C)

История

Первое использование вольфрама было более 350 лет назад.По данным Королевского химического общества, китайские производители фарфора использовали вольфрамовый пигмент уникального персикового цвета.

Намного позже, в 1779 году, Питер Вулф исследовал минерал из Швеции и обнаружил, что он содержит металл нового типа, но на этом исследования не пошли. В 1781 году Вильгельм Шееле продолжил исследования этого нового металла и выделил кислый белый оксид. Однако ни одному из этих людей не приписывают открытие элемента.

Хуан и Фаусто Эльхуяр удостоены этой чести.В семинарии в Вергаре в Испании они исследовали этот загадочный металл. В 1783 году они выделили оксид металла из вольфрамита, а затем, в отличие от других, восстановили его до металлического вольфрама, нагревая его углеродом.

Источники

Большинство ресурсов вольфрама находится в Китае, Южной Корее, Боливии, Великобритании, России и Португалии, а также в Калифорнии и Колорадо. По данным BBC, хотя он находится во многих местах, 80 процентов мировых поставок контролируется Китаем.

Элемент естественным образом встречается в минералах шеелит, вольфрамит, хуэбнерти и ферберит. Его получают из минералов путем восстановления оксида вольфрама водородом или углеродом.

После получения вольфрам часто добавляют в сплавы. Для формования самых твердых сплавов используются алмазы. Только алмазы тверже некоторых вольфрамовых сплавов.

Использует

Одним из наиболее распространенных и самых твердых соединений вольфрама является карбид вольфрама. Из-за своей прочности при изготовлении смесей вольфрам используется для упрочнения пильных полотен и изготовления сверл.По данным BBC, для вырезания всего одного сверла из вольфрама с использованием системы алмазной резки может потребоваться около 10 минут. Некоторые ювелиры также используют карбид вольфрама для изготовления обручальных колец и других колец.

Еще одно соединение вольфрама, которое особенно полезно, - это дисульфид вольфрама. По данным лаборатории Джефферсона, он используется в качестве сухой смазки при температурах до 932 градусов по Фаренгейту (500 градусов по Цельсию).

Некоторые другие применения вольфрама включают в себя работу по испарению металла, производство красок, изготовление уплотнений стекло-металл и создание электронных и телевизионных трубок.

Военные используют вольфрам для изготовления пуль и ракет, используемых для «кинетической бомбардировки». Этот тип атаки использует сверхплотный материал для пробивания брони вместо взрывчатки.

Его устойчивость к нагреванию полезна при использовании в нагревательных элементах для электрических печей, космических аппаратов, сварки и других высокотемпературных применений. По этой же причине он также использовался при создании различных типов освещения. Чем горячее может стать нить накала без плавления, тем ярче лампа.В 1908 году изобретатель Уильям Д. Кулидж обнаружил, что вольфрам является идеальным материалом для нити накала. Однако сегодня в большинстве ламп используются более энергоэффективные материалы. Однако он все еще используется в рентгеновских волокнах и в электрических контактах различной электроники.

Биологически некоторые бактерии используют вольфрам для восстановления карбоновых кислот до альдегидов.

Кто знал?

Этот элемент используется для обмана. «Вольфрам может не иметь блеска золота, но у него есть его плотность (в пределах 0,36 процента), что означает, что если вы покроете кирпич из вольфрама золотым покрытием - и вы проверите кирпич, чтобы узнать, весит ли он столько же, сколько золото, - это будет почти правильно », - сказала Live Science Аманда Симсон, доцент кафедры химического машиностроения Университета Нью-Хейвена.«Таким образом, вольфрам был обнаружен в поддельных золотых кирпичах».

Вольфрам происходит от шведского слова tungsten , что означает «тяжелый камень».

Химический символ вольфрама - буква W, что может показаться странным, поскольку в этом слове нет буквы W. На самом деле буква W происходит от другого названия элемента, вольфрама. Название вольфрам происходит от минерала, в котором элемент был обнаружен, вольфрамита. Вольфрамит означает «пожиратель олова», что вполне уместно, поскольку минерал мешает плавлению олова.

Дополнительные ресурсы

Эта статья была обновлена ​​3 февраля 2020 г. с целью корректировки точки кипения вольфрама.

.

Вольфрам - Википедия, бесплатная энциклопедия

Внешний вид
серовато-белый, блестящий
Общая недвижимость
Наименование, символ, номер вольфрам, Вт, 74
Произношение / ˈtʌŋstən /;
или / wʊlfrəm / WOOL -frəm
Категория элемента переходный металл
Группа, период, блок 6, 6, д
Стандартный атомный вес 183.84
Электронная конфигурация [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2 [1]
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 32, 12, 2 (Изображение)
Физические свойства
Этап цельный
Плотность (около комнатной) 19,25 г · см −3
Плотность жидкости при т. Пл. 17.6 г · см −3
Температура плавления 3695 К, 3422 ° С, 6192 ° F
Температура кипения 5828 К, 5555 ° С, 10031 ° F
Критическая точка 13892 К, МПа
Теплота плавления 35,3 кДж · моль −1
Теплота испарения 806,7 кДж · моль −1
Молярная теплоемкость 24.27 Дж · моль −1 · K −1
Давление пара
P (Па) 1 10 100 1 к 10 к 100 к
при Т (К) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Атомные свойства
Степени окисления 6 , 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2
(слабокислый оксид)
Электроотрицательность 2.36 (шкала Полинга)
Энергия ионизации 1-я: 770 кДж · моль −1
2-я: 1700 кДж · моль −1
Атомный радиус 139 вечера
Ковалентный радиус 162 ± 19 часов
Разное
Кристаллическая структура объемно-центрированная кубическая
Магнитный заказ парамагнитный [2]
Удельное электрическое сопротивление (20 ° С) 52.8 нОм · м
Теплопроводность 173 Вт · м −1 · K −1
Тепловое расширение (25 ° C) 4,5 мкм · м −1 · K −1
Модуль Юнга 411 ГПа
Модуль сдвига 161 ГПа
Объемный модуль 310 ГПа
Коэффициент Пуассона 0,28
Твердость по шкале Мооса 7.5
Твердость по Виккерсу 3430 МПа
Твердость по Бринеллю 2570 МПа
Регистрационный номер CAS 7440-33-7
Наиболее стабильные изотопы
Основная статья: Изотопы вольфрама
· г

Вольфрам / ˈtʌŋstən /, также известный как wolfram / ˈwʊlfrəm / ( WUUL -frəm ), представляет собой химический элемент с химическим символом W и атомным номером 74.Слово tungsten происходит от шведского языка tungsten , которое напрямую переводится как тяжелый камень , [3] , хотя на шведском языке его обычно называют volfram .

Вольфрам - твердый, редкий металл в обычных условиях, когда он не соединен. В природе на Земле он встречается только в химических соединениях. Он был идентифицирован как новый элемент в 1781 году и впервые выделен как металл в 1783 году. Его важные руды включают вольфрамит и шеелит. Свободный элемент отличается своей прочностью, особенно тем, что он имеет самую высокую температуру плавления среди всех нелегированных металлов и второй по величине из всех элементов после углерода.Также примечательно его высокая плотность, в 19,3 раза превышающая плотность воды, сравнимая с плотностью урана и золота и намного выше (примерно в 1,7 раза), чем у свинца. [4] Вольфрам с небольшими количествами примесей часто бывает хрупким [5] и твердым, что затрудняет работу. Однако очень чистый вольфрам, хотя и твердый, более пластичен, и его можно разрезать ножовкой из твердой стали. [6]

Нелегированная элементная форма используется в основном в электротехнике. Многие сплавы вольфрама находят множество применений, в первую очередь в нити накаливания лампочек, рентгеновских трубках (как нить накала, так и мишень), электродах при сварке TIG и суперсплавах.Твердость и высокая плотность вольфрама позволяют использовать его в военных целях для создания проникающих снарядов. Соединения вольфрама чаще всего используются в промышленности в качестве катализаторов.

Вольфрам - единственный металл из третьей переходной серии, который, как известно, встречается в биомолекулах, где он используется в некоторых видах бактерий. Это самый тяжелый элемент, используемый любым живым организмом. Вольфрам мешает метаболизму молибдена и меди и в некоторой степени токсичен для животных. [7] [8]

[править] История

В 1781 году Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что новую кислоту, вольфрамовую кислоту, можно получить из шеелита (в то время называемого вольфрамом).Шееле и Торберн Бергман предположили, что возможно получить новый металл, восстановив эту кислоту. [9] В 1783 году Хосе и Фаусто Эльхуяр обнаружили кислоту, сделанную из вольфрамита, которая была идентична вольфрамовой кислоте. Позже в том же году в Испании братьям удалось выделить вольфрам путем восстановления этой кислоты древесным углем, и им приписывают открытие этого элемента. [10] [11]

Во время Второй мировой войны вольфрам играл важную роль в политических делах.Португалия, как главный европейский источник этого элемента, находилась под давлением с обеих сторон из-за ее залежей вольфрамитовой руды в Панаскейре. Устойчивость вольфрама к высоким температурам и его упрочнение сплавов сделали его важным сырьем для военной промышленности. [12]

[править] Этимология

Название «вольфрам» (от нордического tungsten , что означает « тяжелый камень ») используется в английском, французском и многих других языках в качестве названия элемента.Вольфрам - старое шведское название минерала шеелита. Другое название «вольфрам» (или «вольфрам»), используемое, например, в большинстве европейских (особенно германских и славянских) языков, происходит от минерала вольфрамита, и это также является происхождением его химического символа, W . [6] Название «вольфрамит» происходит от немецкого « wolf rahm » («волчья сажа» или «волчий крем») - названия, данного вольфраму Йоханом Готтшалком Валлериусом в 1747 году. Это, в свою очередь, происходит от из « Lupi spuma », имя Георга Агрикола, использованное для элемента в 1546 году, что переводится на английский как «волчья пена» или «сливки» (этимология не совсем определена) и является ссылкой на большое количество олово, расходуемое минералом при его добыче. [13]

[править] Характеристики

[править] Физические свойства

В необработанном виде вольфрам представляет собой твердый металл серо-стального цвета, который часто является хрупким и труднообрабатываемым. Если сделать вольфрам очень чистым, он сохраняет свою твердость (которая превышает твердость многих сталей) и становится достаточно пластичным, чтобы с ним можно было легко обрабатывать. [6] Его обрабатывают ковкой, вытяжкой, экструзией или спеканием.

Из всех металлов в чистом виде вольфрам имеет самую высокую температуру плавления (3422 ° C, 6192 ° F), самое низкое давление пара (при температурах выше 1650 ° C, 3000 ° F) и самую высокую прочность на разрыв.

.

Как One Job Shop решила проблему вольфрама

Обладая плотностью, сравнимой с плотностью золота и урана и почти вдвое большей, чем у свинца, вольфрам является лучшим выбором для использования в противовесах и балласте, а также в качестве защиты от излучения, баллистических пенетраторов, инструментов с гашением вибрации и спортивных товаров, таких как клюшки для гольфа. Многие приложения, в которых используются уникальные качества вольфрама, находятся в аэрокосмической промышленности, где компактные, точно расположенные концентрации массы способствуют устойчивости самолета и плавной работе органов управления полетом и двигателей.Детали обычно представляют собой сплавы, сформированные из порошков вольфрама, никеля и железа, а затем спеченные. Эти прочные, стабильные абразивные сплавы могут создавать проблемы при обработке.

Это именно те задачи, на которых преуспевает компания Alro Machine.

Стив Янг, президент Alro Machine Company (слева) и его отец, основатель компании Рон, изучают крупные и труднообрабатываемые аэрокосмические компоненты, которые являются специализацией компании.

Компания Alro, производитель обработанных и собранных деталей для аэрокосмической промышленности, была основана в 1960 году в Линденхерсте, Лонг-Айленд, как мастерская по производству винтовых машин.Она развивалась и выросла, чтобы стать поставщиком запчастей и услуг как для самолетов, так и для вертолетов. Он также обеспечивает механическую обработку для поддержки технического обслуживания и ремонта компонентов и узлов. На момент написания этой статьи основателю компании Рону Янгу был 81 год, и он все еще работал в магазине ежедневно вместе со своим сыном Стивом, президентом компании.

Стив Янг говорит, что Alro Machine приняла сознательное решение сосредоточиться на обработке твердых и тяжелых металлов. Цех не имел возможности поддерживать обработку алюминия и тяжелых металлов.«Так что нам просто нужно было выбрать одну и следовать ей, и мы выбрали бизнес хэви-метала», - говорит г-н Янг.

Сегодня цех обрабатывает закаленную сталь, вольфрам и титан для изготовления ассортимента деталей для авиакосмической промышленности. «Мы перерезали вольфрам для Lockheed-Martin; детали называются балластом, и компания использует их в качестве противовесов для балансировки самолета. Мы также производим вольфрамовые детали для головок несущих винтов вертолетов, - говорит г-н Янг.

Однако переход к обработке тяжелых металлов в качестве специальности был нелегким решением.Это диктовало выбор всех основных факторов в процессе обработки. Например, для обработки вольфрамовых сплавов компании требовался обрабатывающий центр с исключительной жесткостью и высоким крутящим моментом при низких оборотах шпинделя. Пластины со сменными пластинами и другие режущие инструменты должны были иметь исключительно острые режущие кромки. Оснастка для оснастки должна была иметь устойчивость к вибрации и повторяемость, а возможность быстрой замены была несомненным плюсом.

Из этих вариантов, однако, наиболее важным для консолидации ее приверженности обработке тяжелых металлов было приобретение HMC, специально предназначенного для этой задачи.Этот станок, Mitsui Seiki HU-100A, был выбран из-за жесткости, высокого крутящего момента при низких оборотах шпинделя, подачи охлаждающей жидкости под высоким давлением и других характеристик. Поставленный в 2012 году, он стал решающим поворотным моментом для Alro Machine.

Успех с вольфрамом выявил еще один важный фактор: глубокие инстинкты Alro как мастерской. К ним относятся творческий подход, но при этом практичный в решении проблем, универсальность, не теряющая внимания, а также приверженность и вознаграждение простым выполнением каждой работы правильно.

Как режут вольфрам?

Считается, что обрабатываемость вольфрама схожа с обрабатываемостью серого чугуна, поскольку он дает короткую стружку и является абразивным. Однако, согласно ATI, поставщику тяжелых вольфрамовых сплавов Densalloy, материалы с более низким процентным содержанием вольфрама более пластичны, чем составы с высоким процентным содержанием, и имеют тенденцию разделять характеристики механической обработки нержавеющих сталей сравнимой твердости. Обладая высокой упругой жесткостью, вольфрамовые сплавы требуют больших усилий резания, чем обычно для большинства металлов, поэтому для эффективной обработки необходимы жесткая оснастка и соответствующий крутящий момент шпинделя.Некоторые сплавы вольфрама с низким содержанием вольфрама пластичны до такой степени, что при обработке они образуют непрерывную стружку, что требует адекватного контроля стружки.

Бригадир цеха Вальтер Дзиковски проверяет надгробную плиту, на которой находится специально разработанная и изготовленная станция для установки фрезерного инструмента весом 50 фунтов.

Мастер цеха Вальтер Дзиковски подтверждает эту оценку вольфрама. «Мы используем вольфрам с чистотой 97%, и он очень прочный. Его резать намного сложнее, чем титан; Я мог резать титан весь день, но я бы не хотел использовать вольфрам.Вы можете резать сталь намного быстрее и толкать ее, но не вольфрам. Вы должны дать ему время, чтобы его отрезать ». Он добавляет, что абразивность вольфрама и тепло, выделяемое при высокоскоростной обработке с большой подачей, изнашивают инструменты.

Г-н Дзиковски говорит, что ключевым фактором успешной обработки вольфрама является контроль вибрации. «Первое, что нужно сделать - это установка - как мы держим деталь. Мы не можем позволить детали вибрировать, потому что вольфрам такой твердый и плотный. Если есть вибрация, ваши инструменты будут сколачиваться.«Точно так же станок, используемый для резки вольфрама, должен быть жестким и устойчивым к вибрации, - отмечает он.

Выбор инструмента не менее важен. «Я считаю, что вам нужна высокопрочная режущая кромка, правильный сплав и покрытие», - говорит г-н Дзиковски. «Из-за высокой плотности материала заготовки его необходимо разрезать. Инструменты должны быть острыми; тупой инструмент просто отталкивает материал ». В цехе в основном используется инструмент Kennametal и Sandvik, и он полагается на экспертов по применению этих поставщиков, которые предлагают параметры резки для конкретных вольфрамовых сплавов.

Охлаждающая жидкость также является важным фактором при обработке вольфрама. Г-н Дзиковски считает, что лучшим теплоносителем для вольфрама будет серное масло. Однако он объясняет, что было бы нецелесообразно заменять бак с 2000 литров охлаждающей жидкости, особенно на станке, используемом для резки различных материалов. В результате Alro Machine обогащает охлаждающую жидкость до 20% масла и воды - соотношение, которое г-н Дзиковски считает полезным для стойкости инструмента.

Крепеж для ротора Деталь

Эта гиря из вольфрамового сплава является составной частью головки несущего винта вертолета.Alro Machine использует специальный фрезерный инструмент для обработки дна центральной полости за один проход. Фрезерование кармана в задней части внутренней части с помощью удлиненного чистового инструмента - это проверка вибростойкости станка, сборки инструмента и крепления.

Обычно сложная работа с вольфрамом связана с обработкой груза для головки несущего винта вертолета. Эта заготовка имеет размеры примерно 9 на 6,5 на 2,7 дюйма и состоит из высокопрочного вольфрамового сплава.Цех имеет значительный опыт работы с этим типом заготовок. Недавно было завершено 280 штук партиями по 50 или 60 штук.

Большая часть детали полая, с карманом в задней части внутренней части, для которого требуется инструмент для чистовой обработки, чтобы достигнуть высоты около 6 дюймов. Из-за глубины эта операция особенно чувствительна к выкрашиванию инструмента из-за вибрации. «Мы используем модульный инструмент Kennametal со сменной фрезой диаметром 1 дюйм, которая ввинчивается в твердосплавный хвостовик», - говорит г-н Дзиковски.Чтобы увеличить жесткость и минимизировать вибрацию, в цеху устанавливается хвостовик в держателе HSK с горячей посадкой.

Alro Machine решила проблему жесткости и воспроизводимости деталей, создав массивную надгробную плиту, изготовленную на заказ, которая удерживает две детали с двух сторон. Надгробие оснащено системой крепления Jergens. Каждая заготовка прикручивается болтами к пластине с втулкой, которая фиксируется в ответном приемнике на надгробной плите. Штифт с расширяемыми шариками на концах вставляется во втулку для точного выравнивания заготовки.Г-н Дзиковски сообщает, что система крепления выравнивает детали с точностью до ± 0,001 дюйма. Это приспособление позволяет быстро загружать и выгружать заготовки, сокращая время наладки.

Специальная оснастка

Этот инструмент, как показано на монтажной станции на вершине пьедестала зажимные, имеет две долбежные резцы, которые 13 дюймов в диаметре.

Цех фрезерует глубокую центральную прорезь вольфрамовой гири с помощью специального инструмента Kennametal, состоящего из двух параллельных долбежных фрез, установленных на одном хвостовике HSK 100.В собранном виде инструмент имеет диаметр 13 дюймов - слишком большой, чтобы поместиться в магазин смены инструмента станка. «Мы пришли к идее установить станцию ​​для монтажа резака на надгробие», - говорит г-н Дзиковски. Чтобы использовать эту фрезу, станок запрограммирован на вращение надгробной плиты в нужное положение и (после того, как стружка смывается с инструмента воздухом и водой) маневрирует отверстием шпинделя на выступающий конус резцедержателя. По окончании операции станок заменяет инструмент на монтажной станции.Раньше 50-фунтовый резак приходилось загружать и выгружать вручную - задача для двух человек. Такой тип решения проблем характерен для мышления Alro Machine как цеха работы.

Этот резак специальной конструкции обрабатывает дно паза между двумя сторонами детали. «В какой-то момент резец на всю ширину входит в нижнюю часть, поэтому для прохождения сквозь вольфрам требуется большой крутящий момент», - говорит г-н Дзиковски.

Станок для твердого металла

Изначально Alro Machine использовала эту фрезу на горизонтальном станке, у которого не было достаточного крутящего момента на низких оборотах шпинделя.Дзиковски вспоминает. При работе фрезы со скоростью 250 футов в минуту, необходимой для выработки мощности, достаточной для выполнения резки, этому станку потребовалось два черновых и два чистовых прохода для завершения паза.

«Это невозможно было сделать за один проход, потому что, когда фреза ударилась о дно паза, общая ширина каждой пары пластин, полностью контактирующих с заготовкой, была слишком большой для станка», - объясняет г-н Дзиковски. Относительно высокая скорость резания ускоряла износ инструмента, требуя частой замены пластин.Это тоже привело к болтовне. Кроме того, по словам г-на Дзиковски, скорость резания приводила к чрезмерному нагреву, который часто приводил к деформации сторон детали из параллели.

Детали шасси из высокопрочной стали 300М относятся к числу крупных и сложных деталей, производимых на заводе Mitsui-Seiki HU-100A HMC. Возможности установки по оси Z и крутящему моменту позволяют цеху сверлить в заготовках прецизионные отверстия диаметром до 4 дюймов.

Столкнувшись с этими ограничениями, Alro Machine решила искать станок, который мог бы обрабатывать вольфрам, а также выполнять другие тяжелые операции.Исследование магазина показало, что крутящий момент является доминирующей проблемой. По этой причине магазин приобрел Mitsui Seiki HU-100A. Этот четырехосевой HMC, разработанный для обработки тяжелых металлов и твердых материалов, оснащен шпинделем с частотой вращения 6000 об / мин, который обеспечивает крутящий момент 1990 фунт-футов при непрерывной скорости 106 об / мин. При весе 70 000 фунтов машина сконструирована с квадратными стальными коробами и занимает в цехе пространство размером 26 на 19 футов. Шпиндель поддерживает державки HSK 100 с конусом. Ход по осям X, Y и Z равен 51,2, 47.24 и 39,4 дюйма соответственно. Для обеспечения устойчивости и контроля вибрации машина установлена ​​на бетонном фундаменте толщиной 3 фута.

Один проход вместо четырех

Alro Machine теперь фрезерует паз в вольфрамовой массе вертолета за один проход со скоростью 102 sfm (30 об / мин) на Mitsui HMC. «Мы можем работать с той же подачей, что и на другой горизонтальной установке, но на гораздо более низких оборотах, при этом обеспечивая достаточный крутящий момент», - говорит г-н Дзиковски. При менее напряженных параметрах обработки стороны детали остаются параллельными, не подвергаясь воздействию чрезмерного тепла.По словам г-на Дзиковски, более низкие скорости резания также уменьшают эффект абразивности вольфрама, увеличивая срок службы пластины. «Мы экономим около 30% на стоимости пластин с новым станком», - добавляет он. Экономия времени цикла для операции фрезерования паза примерно на 40 процентов ниже, несмотря на более низкие скорости резания, поскольку паз выполняется за один проход вместо четырех.

При наличии постоянного заказа на эти вольфрамовые гирьки магазин обычно обрабатывает их партиями по 50 или около того штук. Сборка всех четырех деталей, установленных на надгробие, занимает 16 часов.Большое время цикла побудило цех выполнять работу без присмотра. Увеличенный срок службы инструмента при более низкой скорости шпинделя позволяет одному набору пластин прослужить весь цикл резания. «Когда мы отпускаем это на ночь, мы просто запускаем цикл и отправляемся домой. Утром у нас есть четыре хороших произведения », - говорит г-н Дзиковски.

Производство - это образ жизни

По словам Янга, решение задач по обработке сложных материалов - это больше, чем бизнес-стратегия. Он утверждает, что это образ жизни, который поддерживается сочетанием мотивов, включая семейные традиции.«Мой отец основал компанию 53 года назад, и он здесь каждый день. Многие магазины нашего размера исчезли », - говорит он. Другой мотив - чувство патриотизма. «Вы же не хотите, чтобы производство было чем-то, чем раньше занимались Соединенные Штаты. Я думаю, мы все еще сможем сделать это здесь ». Наконец, есть повод для гордости. «Это сложные дела, которые мы хотим делать и дальше. Есть ощущение, что что-то сделано и сделано хорошо. Думаю, поэтому мы все еще здесь », - заключает он.

.

Что о них следует знать

Вольфрам и карбид вольфрама становятся все более популярными вариантами украшений, особенно если речь идет о кольцах. Давайте посмотрим на характеристики этих двух материалов и посмотрим, что вам следует знать о них при покупке ювелирных изделий.

Объявление

Объявление

Что такое вольфрам?

Вольфрам - чрезвычайно твердый металл, плавящийся при очень высокой температуре.Кроме того, он очень плотный, и украшения из него кажутся удивительно тяжелыми.

Ring band

Сделать вмятину или зарубку на кольце из карбида вольфрама в нормальных условиях очень сложно.

Из-за своей прочности вольфрам является предпочтительным материалом для покупателей, ищущих украшения, которые прослужат очень долго.

Однако физические свойства, которые делают этот металл таким прочным, также являются причиной, по которой ювелирам трудно работать с вольфрамом.

Что такое карбид вольфрама?

Когда вольфрам смешивают с углеродом, полученное соединение называется карбидом вольфрама.Этот материал даже прочнее вольфрама.

Карбид вольфрама, используемый в ювелирном производстве, обычно смешивают с небольшим количеством никеля.

(Продолжение текста под объявлением)

Объявление

Карбид вольфрама не только тверже, чем вольфрам, но его еще сложнее превратить в кольцо или другое ювелирное изделие.

Что следует знать о карбиде вольфрама

Давайте посмотрим на наиболее важные характеристики карбида вольфрама, о которых следует помнить при покупке:

Гипоаллергенен: Карбид вольфрама не вызывает аллергических реакций при ношении.Хотя карбид вольфрама, используемый в ювелирных изделиях, обычно содержит некоторое количество никеля, этот металл обычно составляет небольшую часть конечной смеси.

Вот почему вам не следует беспокоиться о раздражении кожи, если у вас аллергия на никель и вы планируете носить украшения из карбида вольфрама.

Однако убедитесь, что продавец гарантирует, что предлагаемые украшения из карбида вольфрама гипоаллергенны. У разных производителей разные стандарты в отношении того, что содержится в их продуктах, поэтому всегда проверять.

Нет царапин: Одним из главных преимуществ карбида вольфрама является его устойчивость к царапинам. В обычных условиях на кольце из карбида вольфрама очень сложно сделать вмятину или зарубку.

Чрезвычайная прочность карбида вольфрама означает, что если у вас есть украшения из этого материала, они будут полироваться очень долго и не потеряют свой блеск со временем, в отличие от золота или серебра.

Многие компании, продающие украшения из карбида вольфрама, гарантируют, что их продукция не поцарапается, и предлагают заменить их, если вы заметите какие-либо царапины.

Невозможно изменить размер: Долговечность карбида вольфрама имеет свою цену: размер колец, изготовленных из этого материала, нельзя изменить. Вот почему следует тщательно выбирать размер, чтобы новое кольцо не было слишком плотно и свободно.

Если, однако, размер вашего пальца со временем меняется, вы можете обменять свое кольцо из карбида вольфрама на кольцо другого размера: некоторые поставщики предлагают такую ​​возможность, поэтому обязательно проверяйте это при покупке.

Карбид вольфрама vs.Вольфрам

Люди часто используют термины вольфрам и карбид вольфрама как синонимы. Однако есть различия в свойствах этих двух материалов.

Во-первых, вольфрам легче царапается, чем карбид вольфрама. Кольца, сделанные только из вольфрама, на самом деле не устойчивы к царапинам, поэтому не стоит ожидать, что они останутся такими же блестящими, как кольца из карбида вольфрама.

Во-вторых, украшения из вольфрама часто содержат кобальт, тогда как изделия из карбида вольфрама обычно смешиваются с никелем.Проблема в том, что при попадании кобальта на кожу металл может вызвать раздражение.

Кроме того, кобальт может окисляться и вызывать изменение цвета украшений из вольфрама.

Покупка ювелирных изделий из вольфрама и карбида вольфрама

Первое, что вам следует сделать при покупке ювелирных изделий из вольфрама, - это убедиться, что вы знаете, какое изделие вам предлагается - вольфрам или карбид вольфрама.

Как мы уже видели, эти два материала различаются по прочности и химическому составу.Если вам важна долговечность, убедитесь, что покупаемые вами украшения сделаны из карбида вольфрама, а не только из вольфрама.

Вам также следует спросить обо всех других металлах, которые содержит конкретная вольфрамовая деталь. Есть некоторые дешевые украшения из вольфрама, и часто причина в том, что они сделаны из кобальта, а не из никеля (мы уже обсуждали, почему кобальт не предпочтительнее).

Даже если на ювелирных изделиях написано «карбид вольфрама», вы все равно должны проверять, что они содержат, поскольку некоторые изделия могут быть сделаны из кобальта: необычно низкая цена - один из признаков того, что это может быть так.

Как правило, избегайте покупки ювелирных изделий из вольфрама и карбида вольфрама, если не указано, что они содержат. Кстати, это правило касается любых покупаемых вами украшений.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *