Производство компактного вольфрама

Ковкий вольфрам в виде проволоки или жести получают только из вольфрамового порошка, восстановленного водородом. Содержание примесей в порошке не должно превышать 0,05 %. Крупность порошка обычно колеблется в пределах 0,5—6 мкм при средней величине 2-3мкм.

Процесс получение компактного вольфрама из порошка состоит из следующих переделов:

- прессование заготовок из порошка;

- спекание заготовок;

- механическая обработка спечённых заготовок с получением изделий (проволоки или ленты).

Из порошка при давлении 150-500 МПа в стальных прессформах прессуют штабики размерами по сечению от 10·10 до 40·50 мм и длиной 500-650 мм. В кчесве связующего материала используется раствор глицерина в спирте. Плотность прессованных штабиков составляет 12-13 г/см³ при пористости 30-40%.

Для формирования крупных заготовок массой 100-300 кг используют метод гидростатического прессования. В этом случае порошок вольфрама помещают в эластичную оболочку из резины или какого – либо полимерного материала и подвергают всестороннему сжатию с помощью жидкости, подаваемой под давлением в рабочую камеру. Это позволяет получать прессованные заготовки с равномерной плотностью и различной конфигурацию. Прессование при удельном давлении 200-250 МПа пористость заготовок составляет 30-35%.

Для дальнейшего упрочнения прессованные штабики подвергаются спеканию в атмосфере водорода. Спекание вольфрамовых штабиков осуществляется в две стадии: предварительное низкотемпературное спекание и высокотемпературное спекание.

Низкотемпературное спекание штабиков проводят при температуре 1150-1300^оС. в муфельных электропечах в атмосфере водорода. В качестве нагревателя используется молибденовая проволока. Спекания составляет 30-120 минут в зависимости от размеров штабика. После предварительного спекания получаются пористые и с недостаточной прочностью штабики, поэтому они подвергаются высокотемпературному спеканию или сварке.

Высокотемпературное спекание осуществляется при температуре 2990-3000^оС. Процесс нагревания штабика осуществляется за счёт пропускания через него электрического тока. Для этих целее штабик зажимают между двумя водоохлаждаемыми медными электродами и пропускают через него электрический ток. Аппарат для сварки монтируется на металлической плите и изолировании от атмосферы колпаком с двойными охлаждаемыми водой стенками. Пространство под колпаком заполняется водородом.

Режим сварки зависит от марки вольфрама и подбирается опытным путём. Сначала определяют ток переплавки пробного штабика, который вызывает его расплавление. Далее за нагреванием штабика следят по показаниям амперметра, постепенно повышая ток до достижения 88-93% тока переплава. Продолжительность плавки колеблется от 15 мин до 1часа.

Во время сварки при высокой температуре из вольфрама испаряются остатки примесей, плотность штабика повышается до 17-18,5 г/см³, а пористость снижается до 10-15%.

Механическая обработка компактного вольфрама, полученного спеканием, осуществляется ковкой при температуре 100-1400^оС в атмосфере водорода. В ковочных машинах сначала выковывают прутки диаметром 2-3 мм, которые затем подвергают горячему волочению в несколько стадий и получают вольфрамовую проволоку диаметром до 0,01 мм.

Листовой вольфрам получают горячей прокаткой в атмосфере водорода штабиков или других заготовок после первичной ковки.

Для производства крупных заготовок, предназначенных для проката, вытяжки труб и получения изделий методом литья, а также сплавов на основе вольфрама используется плавка вольфрама.

Плавку вольфрама осуществляют в вакуумных дуговых печах с расходуемым вольфрамовым электродом и охлаждаемым медным тиглем- кристаллизатором. Металл плавится в дуге возникающей между верхним расходуемым электродом (катодом) и расплавленным металлом, который является нижним электродом (анодом). Плавку ведут обычно на постоянном токе. После вакуумной переплавки содержание примесей в вольфраме колеблется в следующих пределах, %: О-10^-3 – 10^-4; Н- 10^-4 – 10^-5; N -10^-3 – 10^-4%; C- 0, 002.

Для переплавки вольфрама используется также электроннолучевая плавка. Нагревание и плавка вольфрамового штабика осуществляется электронным пучком. Плавка основана на превращении кинетической энергии электронов при их соударении с поверхность металла в тепловую энергию. В отличии от дуговых вакуумных печей электроннолучевой плавкой можно значительно перегревать жидкий металл и выдерживать его в таком состоянии любое заданное время. В условиях вакуума это создаёт благоприятные условия для более полной дегазации металла и удалению примесей, чем при дуговой плавке.

В результате электроннолучевой плавки вольфрам очищается от подавляющего количества примесей: O, N, C, H. Fe, Cu, Ni, Mn, Co.

Дата добавления: 2015-07-17