Thanh hợp kim vonfram: Cấp, tính chất và ứng dụng công nghiệp

Thanh hợp kim nặng vonfram là gì

Thanh hợp kim vonfram, thường được gọi là thanh hợp kim nặng vonfram (WHA), là vật liệu tổng hợp hai pha-được sản xuất bằng quá trình thiêu kết pha-lỏng. Một khung gồm các hạt vonfram nguyên chất, thường chiếm 90 đến 97% trọng lượng, được liên kết bằng ma trận đồng niken-sắt hoặc niken{6}}dẻo. Thanh hoàn thiện hoạt động giống như kim loại hơn là gốm: nó có thể tiện, mài, ren, hàn đồng và đánh bóng, nhưng nó có mật độ từ 17,0 đến 18,5 g/cm3 so với 7,85 g/cm3 đối với thép cacbon. Các thợ máy đánh giá cao sự kết hợp giữa mật độ, độ cứng và khả năng làm việc vì nó giải quyết được các vấn đề mà thép, chì và cacbua xi măng mỗi loại chỉ giải quyết được một phần.

Vật liệu được cung cấp dưới dạng thanh tròn, thanh vuông, dải và tấm, ở trạng thái-thiêu kết, mài hoặc đánh bóng. Các dạng bán thành phẩm như phôi và thùng cũng được cán hoặc rèn từ cùng một loại hợp kim để tạo hình sau này.

Cấp tiêu chuẩn và đặc tính điển hình

Thanh truyền thường tuân theo bốn loại mật độ được xác định cho hợp kim nặng cơ sở vonfram trong ASTM B777. Khi hàm lượng vonfram tăng lên, mật độ và độ cứng tăng lên trong khi độ dẻo và độ giãn nở nhiệt giảm xuống. Các giá trị điển hình cho sản phẩm thiêu kết được hiển thị dưới đây.

Lớp học	Vonfram danh nghĩa (wt%)	chất kết dính	Mật độ (g/cm3)	Độ cứng điển hình (HRC)	Ứng dụng điển hình
Lớp 1	90 W	Ni-Fe hoặc Ni-Cu	16.85 - 17.25	24 - 28	Che chắn, đối trọng, cán dụng cụ
Lớp 2	92.5 W	Ni-Fe hoặc Ni-Cu	17.15 - 17.85	25 - 29	Thanh nhàm chán, ống mài, chấn lưu
Lớp 3	95 W	Ni-Fe hoặc Ni-Cu	17.75 - 18.35	27 - 32	Phần mở rộng của máy nghiền cuối, trục chính, che chắn bức xạ
Lớp 4	97 W	Ni-Fe	18.25 - 18.85	28 - 34	Che chắn mật độ cao, đối trọng hàng không vũ trụ

Mô đun đàn hồi khoảng 260 đến 380 GPa tùy thuộc vào loại, cao hơn nhiều so với 200 GPa của thép hợp kim, do đó các cụm dụng cụ ít bị lệch hơn khi chịu tải cắt.

Độ giãn nở nhiệt thấp, khoảng 4,5 đến 6,5 micromet trên mét trên kelvin, giúp giữ cho các mối hàn hàn và các thiết bị cố định chính xác ổn định về kích thước.

Độ dẫn nhiệt khoảng 100 đến 170 W/m-K, gấp khoảng hai đến ba lần so với thép hợp kim, do đó nhiệt thoát ra khỏi vùng cắt thay vì ngấm vào dụng cụ.

Các lớp chất kết dính đồng-niken không có-từ tính, điều này quan trọng đối với các thiết bị cố định được sử dụng bên cạnh thiết bị hình ảnh hoặc kẹp từ tính; các loại sắt niken-chỉ có từ tính nhẹ.

Ứng dụng dụng cụ: Tiện ích mở rộng dao phay cuối, thanh nhàm chán và trục xoay

Khi dụng cụ cắt phải tiếp cận sâu vào một hốc, yếu tố hạn chế hiếm khi nằm ở bản thân dao cắt mà là chuôi thép mảnh giữ nó. Việc thay thế chuôi bằng hợp kim nặng vonfram sẽ tăng thêm khối lượng và độ cứng mà không làm tăng đường kính, do đó độ rung động và điều hòa bị triệt tiêu và có thể thực hiện các vết cắt nặng hơn ở tốc độ trục chính cao hơn.

Phần mở rộng của máy nghiền cuối- tầm với dài mà không làm giảm độ cứng, được sử dụng trong công việc tạo hốc sâu, khuôn và khuôn.

Thanh nhàm chánMật độ cao hơn - làm tăng tần số tự nhiên của thanh và mở rộng khoảng thời gian cắt ổn định, cải thiện độ tròn của lỗ khoan và độ bóng bề mặt.

Giá đỡ và cán dụng cụ- đầu móc lỗ giảm chấn và giá đỡ rãnh giữ kích thước trên phần nhô ra dài.

Trục chính và ống mài- giảm chấn khối lượng của trục-tốc độ cao; tay áo chống lệch trong quá trình mài chính xác.

Bởi vì khung vonfram thiêu kết ổn định tốt hơn nhiệt độ đạt được khi hàn bằng lò không khí, thường là 700 đến 900 độ C, nên giá đỡ dụng cụ và phần mở rộng có thể được hàn trực tiếp mà không cần ủ hoặc mất độ bền thu được trong quá trình thiêu kết. Các thanh được gia công dễ dàng bằng dụng cụ cacbua, được mài bằng bánh xe kim cương hoặc CBN và được cắt bằng dây EDM hoặc tia nước mài mòn. Vật liệu chống sứt mẻ vì ma trận dẻo hấp thụ lực tác động có thể làm nứt thân cacbua hoặc gốm rắn, đồng thời-hình dạng gần như lưới của thanh thiêu kết giúp giảm chi phí vật liệu và hoàn thiện.

Che chắn bức xạ, đối trọng và phần cứng hàng không vũ trụ

Hợp kim nặng vonfram làm suy giảm bức xạ gamma và tia X{0}}một cách hiệu quả vì mật độ của nó từ 17,0 đến 18,5 g/cm3 vượt quá mật độ 11,34 g/cm3 của chì. Đối với cùng mật độ diện tích, tường hợp kim vonfram có thể mỏng hơn khoảng 1/3 so với tường chì hoặc độ dày tường nhất định có thể mang lại hệ số che chắn cao hơn đáng kể. Đây là lý do tại sao vật liệu này được gia công rộng rãi để che chắn cho lọ dược phẩm phóng xạ, tấm chắn ống tiêm, thùng vận chuyển, ống chuẩn trực và phụ kiện xạ trị. Không giống như chì, nó không bị rò rỉ và không được phân loại là kim loại nặng độc hại theo các quy định chung về sản phẩm, giúp đơn giản hóa việc xử lý, dán nhãn và xử lý-cuối{10}}thời hạn sử dụng.

Mật độ tương tự làm cho hợp kim trở thành câu trả lời tiêu chuẩn cho việc cân bằng khối lượng khi khối lượng bị hạn chế:

Đối trọng và khối lượng cân bằng dành cho-máy bay cánh cố định và trực thăng.

Đối trọng dành cho các công cụ khai thác giếng dầu, trong đó trọng lượng phải được tập trung bên trong một đầu dò hẹp.

Dải hợp kim vonfram được xử lý thành chốt đẩy và các bộ phận máy bay-có độ mài mòn cao khác.

Phôi và thùng được cung cấp dưới dạng bán thành phẩm để rèn hoặc cán thành các bộ phận có hình dạng.

Khi cần có điện cực hàn TIG, nguồn cung cấp thường được làm từ vonfram nguyên chất hoặc thanh vonfram thorated thuộc các loại được xác định bởi AWS A5.12, được tách biệt khỏi phạm vi hợp kim nặng vì điện cực hàn cần độ dẫn nhiệt và điện tối đa thay vì mật độ tối đa.

Thông số kỹ thuật đặt hàng và kiểm soát chất lượng

Một yêu cầu có thể sử dụng được đối với thanh hợp kim vonfram nêu rõ loại hoặc mật độ mục tiêu, đường kính và chiều dài, cấp dung sai, độ thẳng, tình trạng bề mặt và mục đích sử dụng cuối cùng. Các nhà cung cấp xác nhận vật liệu dựa trên việc kiểm tra mật độ bằng phương pháp Archimedes, thành phần hóa học của hàm lượng vonfram và chất kết dính, kiểm tra độ cứng và kiểm tra siêu âm để phát hiện các khoảng trống bên trong hoặc độ dốc mật độ. Giấy chứng nhận kết quả kiểm nghiệm được cấp theo từng lô hàng.

tham số	Phạm vi cung cấp điển hình
Đường kính	3 mm đến 100 mm trở lên, được nghiền hoặc-thiêu kết
Chiều dài	Lên đến 600 mm, cắt theo yêu cầu
Tình trạng bề mặt	Khi-thiêu kết, gia công, nghiền hoặc đánh bóng
Điều tra	Mật độ, thành phần hóa học, độ cứng, kiểm tra siêu âm
Các biểu mẫu liên quan	Thanh, dải, tấm, phôi, thùng

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Thanh có từ tính không?
Các loại có chất kết dính đồng-niken thực sự không có-từ tính, trong khi các loại sắt-niken chỉ thể hiện phản ứng từ tính rất yếu; cấp độ phải được nêu rõ nếu cần có độ trong suốt từ tính.

Hỏi: Thanh hợp kim vonfram có thể được gia công trong xưởng máy thông thường không?
Đúng. Các dụng cụ tiện và phay cacbua, mài kim cương hoặc CBN và EDM dây đều hoạt động tốt, miễn là vết cắt tránh quá nhiệt cục bộ và phôi được hỗ trợ nhờ khối lượng lớn.

Hỏi: Việc hàn có làm giảm độ bền của hợp kim không?
Không. Nhiệt độ hàn khoảng 700 đến 900 độ C vẫn ở dưới mức có thể làm thay đổi bộ xương vonfram thiêu kết, vì vậy các tổ hợp dụng cụ hàn đồng vẫn giữ được các đặc tính của chúng.

Hỏi: Tấm chắn hợp kim vonfram mỏng hơn tấm chắn chì bao nhiêu?
Bởi vì mật độ gấp khoảng một lần rưỡi so với chì, nên một bức tường mỏng hơn khoảng một phần ba sẽ mang lại độ suy giảm tương đương cho cùng một diện tích được chiếu.

Hỏi: Sự khác biệt giữa hợp kim nặng vonfram và thanh vonfram nguyên chất là gì?
Thanh vonfram nguyên chất là một-kim loại một pha rất cứng và giòn, trong khi hợp kim nặng bổ sung chất kết dính dẻo để vật liệu có thể được gia công và chống va đập ở mật độ thấp hơn một chút.

Hỏi: Những tài liệu nào đi kèm với việc giao hàng?
Mỗi lô được cung cấp một giấy chứng nhận báo cáo mật độ, thành phần hóa học, độ cứng và kết quả kiểm tra siêu âm, có thể truy nguyên theo số nhiệt.