Полоса вольфрамовая: технические характеристики и применение
Полоса вольфрамовая сортовой прокат, изготавливаемый методом горячей или холодной прокатки из вольфрамовых штабиков и прутков. Материал характеризуется высокой плотностью (от 19,1 до 19,3 г/см), тугоплавкостью и устойчивостью к агрессивным средам. Вольфрамовая полоса применяется в узлах, работающих при температурах до 3000 C в вакууме или инертной атмосфере.
Технические параметры и сортамент
Геометрические размеры полосы вольфрамовой регламентируются ТУ 48-19-72-92 и ГОСТ 23932-90. Стандартный диапазон толщины составляет от 0,5 до 12,0 мм, ширина от 10 до 200 мм. Длина поставки от 100 до 1000 мм. Предельные отклонения по толщине для проката высокой точности составляют 0,05 мм, для нормальной точности 0,10 мм.
| Марка | Толщина, мм | Ширина, мм | Плотность, г/см | Температура плавления, C |
|---|---|---|---|---|
| ВЧ | от 0,5 до 3,0 | от 10 до 100 | 19,3 | 3420 |
| ВА | от 1,0 до 6,0 | от 20 до 150 | 19,1 | 3400 |
| ВРН | от 2,0 до 12,0 | от 30 до 200 | 19,2 | 3410 |
Марки и химический состав
Вольфрамовая полоса выпускается в нескольких марках, различающихся содержанием основного металла и легирующих добавок:
- ВЧ (вольфрам чистый) содержание W не менее 99,95 %, минимальное количество примесей, применяется в электронной промышленности.
- ВА (вольфрам с алюминиево-кремниевой добавкой) содержит от 0,05 до 0,15 % Al и Si, обладает повышенной жаропрочностью.
- ВРН (вольфрам редкоземельный) легирован лантаном (до 1,5 %), используется в термоэмиссионных катодах.
- ВМ (вольфрам молибденовый) содержит от 5 до 30 % Mo, применяется в высокотемпературных печах.
Физико-механические свойства
Вольфрамовая полоса демонстрирует высокие прочностные характеристики при экстремальных температурах. Предел прочности при растяжении в холоднокатаном состоянии составляет от 800 до 1200 МПа, после рекристаллизационного отжига снижается до 400600 МПа. Твердость по Бринеллю от 250 до 350 HB. Модуль упругости 400 ГПа. Коэффициент линейного расширения 4,510 K. Теплопроводность 170 Вт/(мК).
Области применения
Вольфрамовая полоса востребована в отраслях, где требуется работа при высоких температурах и в агрессивных средах:
- Производство нагревателей для высокотемпературных вакуумных печей (рабочая температура до 2400 C).
- Изготовление экранов тепловой защиты в установках напыления и плазменной резки.
- Электроды для контактной сварки и электроэрозионной обработки.
- Детали рентгеновских трубок и электронно-лучевых пушек.
- Тигли и контейнеры для выращивания монокристаллов сапфира и кремния.
- Арматура для химических реакторов, работающих с расплавами щелочных металлов.
Особенности обработки
Вольфрамовая полоса обладает низкой пластичностью при комнатной температуре. Холодная гибка возможна только при толщине до 1,0 мм с радиусом изгиба не менее 5 толщин. Для механической обработки (сверление, фрезерование) требуется применение твердосплавного инструмента с охлаждением. Сварка выполняется в среде аргона или в вакууме с предварительным подогревом до 8001000 C. Резка производится абразивными кругами или методом электроэрозии.
Вопросы и ответы
Какую марку вольфрамовой полосы выбрать для нагревателей?
Для нагревательных элементов вакуумных печей оптимальна марка ВА, обладающая повышенной жаропрочностью и стойкостью к рекристаллизации. При температурах выше 2200 C рекомендуется марка ВРН.
Допустима ли эксплуатация вольфрамовой полосы на воздухе?
При температурах выше 400 C вольфрам активно окисляется. Эксплуатация на воздухе возможна только в защитной атмосфере (аргон, азот) или в вакууме. Для работы на воздухе применяют полосу с защитным покрытием.
Какие допуски на геометрию полосы по ТУ 48-19-72-92?
Для полосы толщиной до 3 мм допуск составляет 0,05 мм, для толщины от 3 до 6 мм 0,10 мм, для толщины свыше 6 мм 0,15 мм. Отклонение по ширине 1,0 мм.
Как вольфрамовая полоса ведет себя при циклических тепловых нагрузках?
Материал склонен к усталостному разрушению при резких перепадах температур. Для повышения ресурса рекомендуется плавный разогрев и охлаждение со скоростью не более 100 C/мин. Марка ВА демонстрирует наибольшую стойкость к термоциклированию.