Вольфрамовый прокат
Вольфрамовый прокат - группа полуфабрикатов из вольфрама, в которую входят листы, прутки, проволока, пластины, фольга, специальные стержни. В коммерческих каталогах рядом с ними размещают сварочные электроды, порошковое сырье. Строго по металлургической терминологии вольфрамовый порошок к прокату не относится: он служит исходным материалом для получения компактных заготовок методом порошковой металлургии.
Плотность чистого вольфрама составляет около 19,25 г/см³, температура плавления - около 3420 °C, атомная масса - 183,84. По плотности материал примерно в 2,45 раза тяжелее стали с плотностью 7,85 г/см³.
Вольфрамовый прокат применяют для нагревательных элементов вакуумных печей, деталей электронной техники, токопроводящих элементов, сварочных электродов, деталей высокотемпературного оборудования. Форму полуфабриката выбирают по конкретной операции: лист - под плоскую деталь, пруток - под цилиндрическую заготовку, проволоку - под спираль либо тонкий проводник.
| Продукция | Конкретные марки | Характерный норматив | Основное назначение |
|---|---|---|---|
| Вольфрамовый лист | чистый W, В-МП | ASTM B760-07(2023), ТУ 14-22-150-2001 | экраны, пластины, детали печей |
| Вольфрамовый пруток | ВА, ВРН, ВЛ, СВИ-1, ВТ | профильные ТУ | электроды, нагреватели, детали |
| Вольфрамовая проволока | ВА, ВРН, ВМ, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15 | ГОСТ 19671-91 | источники света, спирали |
| Вольфрамовые электроды | ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВТ-15 | ГОСТ 23949-80 | TIG-сварка |
| Вольфрамовый порошок | ПВН, ПВВ, ПВТ | ТУ 48-19-72-92 | получение компактного W, твердых сплавов |
Почему вольфрам получают через порошковую металлургию
Температура плавления около 3420 °C делает обычную схему выплавки слитка значительно сложнее по сравнению со сталью, алюминием либо медью. Поэтому промышленный маршрут часто начинается с металлического порошка.
Вольфрамовый порошок прессуют в заготовку, затем спекают. Полученный компактный металл подвергают ковке, прокатке, волочению либо механической обработке. ASTM B760-07(2023) прямо предусматривает для нелегированного листового вольфрама консолидацию методом порошковой металлургии либо вакуумно-дугового получения металла.
Типовая технологическая последовательность выглядит так:
порошок -> прессование -> спекание -> деформация -> термообработка -> калибровка -> готовый полуфабрикат
Для проволоки после получения прутковой заготовки выполняют многократное волочение. Для листов используют прокатку. С уменьшением сечения увеличивается степень деформации, меняется структура металла.
Вольфрамовый порошок
Вольфрамовый порошок - исходный материал для производства штабиков, прутков, листовых заготовок, электродов, компонентов твердых сплавов. ТУ 48-19-72-92 устанавливают марки ПВН, ПВВ, ПВТ. ПВН обозначает низкоактивный порошок, ПВВ - высокоактивный, ПВТ - технический.
Средний размер частиц по Фишеру для ПВН составляет 3,5-6,0 мкм, для ПВВ - 0,8-1,7 мкм, для ПВТ - 3,5-6,0 мкм. Для ПВН содержание частиц крупнее 4 мкм не должно превышать 40%. Насыпная плотность ПВН, ПВТ установлена в диапазоне 3,0-15,5 г/см³.
| Параметр | ПВН | ПВВ | ПВТ |
|---|---|---|---|
| Средний размер по Фишеру, мкм | 3,5-6,0 | 0,8-1,7 | 3,5-6,0 |
| Fe, не более, % | 0,008 | 0,006 | 0,020 |
| Mo, не более, % | 0,040 | 0,020 | 0,200 |
| C, не более, % | 0,003 | 0,003 | 0,003 |
| K, не более, % | 0,020 | 0,020 | 0,020 |
| O + H2O при прокаливании, не более, % | 0,25 | 0,35 | 0,20 |
Вольфрамовый порошок ПВВ с размером 0,8-1,7 мкм имеет более мелкую фракцию по сравнению с ПВН 3,5-6,0 мкм. Это напрямую влияет на прессуемость, кинетику спекания, структуру компактной заготовки.
Формирование компактной заготовки
После дозирования порошок загружают в пресс-форму. Полученная прессовка еще не имеет плотности компактного вольфрама 19,25 г/см³. Необходимое уплотнение формируется после высокотемпературного спекания, последующей деформации.
Металл после спекания может проходить ковку либо прокатку. Для прутка используют последовательное уменьшение поперечного сечения. Для проволоки применяют волоки с калиброванным отверстием.
ASTM B760-07(2023) предусматривает для листового нелегированного вольфрама горячекатаное, снятое от напряжений, холоднокатаное состояние.
Вольфрамовый лист
Вольфрамовый лист - плоский полуфабрикат для экранов, пластин, нагревательных элементов, деталей высокотемпературной техники. Международный ASTM B760-07(2023) распространяется на нелегированные вольфрамовые плиты, листы, фольгу. Норматив регламентирует химический состав, толщину, ширину, длину, плоскостность.
В российском сортаменте для листовых изделий встречается марка В-МП по ТУ 14-22-150-2001. Для полос ВА применяют ТУ 48-19-106-91, для фольги ВА - ТУ 48-19-188-91 либо ТУ 48-19-292-78.
Вольфрамовый лист отличается большой массой даже при небольшой геометрии. Массу рассчитывают:
m = B × L × t × ρ × 10⁻⁹
где:
-
B - ширина, мм;
-
L - длина, мм;
-
t - толщина, мм;
-
ρ - плотность, кг/м³.
При ρ = 19250 кг/м³ лист 100×100×1 мм имеет массу:
m = 100 × 100 × 1 × 19250 × 10⁻⁹ = 0,1925 кг
Лист 200×300×2 мм:
m = 200 × 300 × 2 × 19250 × 10⁻⁹ = 2,31 кг
| Размер листа, мм | Расчетная масса |
|---|---|
| 100×100×0,5 | 0,096 кг |
| 100×100×1 | 0,193 кг |
| 100×200×2 | 0,770 кг |
| 200×300×2 | 2,310 кг |
| 200×300×5 | 5,775 кг |
| 300×300×10 | 17,325 кг |
Для расчета закупки следует использовать фактическую геометрию, плотность конкретного материала.
Обработка листа
Для получения плоских заготовок вольфрам после спекания деформируют горячей прокаткой. При дальнейшей обработке возможны снятие напряжений, холодная прокатка. Именно эти три состояния предусмотрены ASTM B760 для нелегированного листового материала.
При заказе листа указывают толщину, ширину, длину, состояние после прокатки, требования к плоскостности. Для детали 98×98×4 мм, которая будет шлифоваться с четырех торцов, заготовка 100×100×4 мм обеспечивает припуск по 1 мм на каждую сторону.
Вольфрамовый пруток
Вольфрамовый пруток - цилиндрический полуфабрикат для электродов, нагревательных элементов, деталей вакуумных печей, токопроводящих стержней. В российской технической документации применяются марки ВА, ВРН, ВЛ, СВИ-1, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15, ВТ-30, ВТ-50, ОЧВ.
Для ВА применяют ТУ 48-19-39-95, для лантанированного ВЛ - ТУ 48-19-27-88, для иттрированного СВИ-1 - ТУ 48-19-221-83, для ВТ-7, ВТ-10, ВТ-30, ВТ-50 - ТУ 48-19-533-92.
По одному из действующих сортаментов ВА выпускается диаметром 1,0-12,0 мм с содержанием W 99,95%, ВЛ - диаметром 1,0-10,0 мм с содержанием оксида лантана 0,85-1,10%. Для СВИ-1 указан диапазон 1,0-10,0 мм, содержание оксида иттрия 1,5-2,3%.
| Марка | Диаметр, мм | Конкретная особенность |
|---|---|---|
| ВА | 1,0-12,0 | W 99,95% |
| ВЛ | 1,0-10,0 | La2O3 0,85-1,10% |
| СВИ-1 | 1,0-10,0 | Y2O3 1,5-2,3% |
| ВТ-7 | 1,0-12,0 | ThO2 0,7-1,0% |
Для СВИ-1 ТУ 48-19-221-83 указывают применение при сварке активных металлов в атмосфере аргона либо гелия.
Расчет массы прутка
Масса круглого стержня:
m1 = 0,7854 × d² × ρ × 10⁻⁶
При плотности 19250 кг/м³:
m1 ≈ 0,01512 × d²
| Диаметр, мм | Масса 1 м, кг |
|---|---|
| 1 | 0,015 |
| 2 | 0,060 |
| 3 | 0,136 |
| 5 | 0,378 |
| 8 | 0,968 |
| 10 | 1,512 |
| 12 | 2,177 |
Вольфрамовый пруток диаметром 10 мм длиной 500 мм весит примерно 0,756 кг. Пруток 5 мм длиной 300 мм - около 0,113 кг.
Вольфрамовая проволока
Вольфрамовая проволока по ГОСТ 19671-91 предназначена для источников света. Стандарт распространяется на тянутую продукцию группы А марок ВА, ВМ, ВРН, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15, полученную порошковой металлургией.
Для ВА массовая доля вольфрама установлена не менее 99,95%, для ВРН - 99,90%. Для ВТ-7 содержание оксида тория составляет 0,70-0,99%, ВТ-10 - 1,00-1,49%, ВТ-15 - 1,50-2,00%.
ГОСТ приводит параметры для диаметров от 10 до 1500 мкм. Для проволоки ВА диаметром 17,5-25,5 мкм временное сопротивление разрыву установлено в диапазоне 2671-4165 Н/мм². Для 25,5-50 мкм - 2156-4108 Н/мм², для 50-77 мкм - 2058-3773 Н/мм².
| Диаметр ВА, мкм | Временное сопротивление, МПа |
|---|---|
| 17,5-25,5 | 2671-4165 |
| >25,5-50 | 2156-4108 |
| >50-77 | 2058-3773 |
| >77-128 | 1871-3577 |
| >128-250 | 1871-3430 |
Вольфрамовая проволока марки ВА диаметром 20-79 мкм проходит контроль структуры после отжига при 1850 °C с нижним отклонением 50 °C. Для 79-178 мкм используется 1800 °C, для 178-285 мкм - 1750 °C.
Требования к проволоке
ГОСТ 19671-91 не допускает заусенцы, расслоения, трещины, перегибы, локальные утолщения. Для диаметра свыше 500 мкм разрешены риски, если они не выводят размер за установленное предельное отклонение. Цвет поверхности установлен от черного до серого; свыше 500 мкм допускаются цвета побежалости от фиолетового до темно-синего.
Для диаметра менее 400 мкм материал наматывают на катушки без узлов, петель. Для диаметра 10-18 мкм минимальная длина одного отрезка ВА либо ВРН составляет 500 м; для 46-79 мкм - 300 м; для 130-200 мкм - 100 м.
Вольфрамовые электроды
Вольфрамовые электроды используются как неплавящийся токопроводящий элемент при дуговой сварке. ГОСТ 23949-80 устанавливает марки ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВТ-15.
ЭВЧ изготовляют из чистого вольфрама. ЭВЛ содержит оксид лантана. ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3 содержат оксид иттрия. ЭВТ-15 содержит диоксид тория.
| Марка | W, не менее, % | Активирующая добавка | Содержание добавки, % | Цвет по ГОСТ |
|---|---|---|---|---|
| ЭВЧ | 99,92 | без добавки | - | без маркировки |
| ЭВЛ | 99,95 | La2O3 | 1,1-1,4 | черный |
| ЭВИ-1 | 99,89 | Y2O3 | 1,5-2,3 | синий |
| ЭВИ-2 | 99,95 | Y2O3 | 2,0-3,0 | фиолетовый |
| ЭВИ-3 | 99,95 | Y2O3 | 2,5-3,5 | зеленый |
| ЭВТ-15 | 99,91 | ThO2 | 1,5-2,0 | красный |
Эти значения, а также цветовая маркировка установлены ГОСТ 23949-80.
Размеры сварочных электродов
Для ЭВЛ предусмотрены диаметры 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 мм. Для размеров 1,0-4,0 мм предельное отклонение составляет +/-0,1 мм, для 5,0-10,0 мм - +/-0,2 мм. Длины - 75 +/-1, 150 +/-1, 200 +/-2, 300 +/-2 мм.
Для ЭВИ-1 стандарт предусматривает диаметры 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 мм. Для ЭВИ-2, ЭВИ-3 используются размеры от 2,0 до 10,0 мм в зависимости от марки.
Непрямолинейность электрода не должна превышать 0,25% его длины. Внутренние трещины, расслоения не допускаются. Глубина поперечных рисок после бесцентрового шлифования ограничена половиной предельного отклонения по диаметру.
Отличие электрода от обычного прутка
Вольфрамовый пруток может служить заготовкой общего назначения. Сварочный электрод имеет установленный химический состав, диаметр, прямолинейность, состояние поверхности, маркировку.
Например, ЭВЛ 2,0×150 мм по ГОСТ 23949-80 должен иметь диаметр 2,0 +/-0,1 мм, длину 150 +/-1 мм, содержание W не менее 99,95%, La2O3 1,1-1,4%. Обычный пруток ВЛ по ТУ 48-19-27-88 следует оценивать по требованиям именно этих технических условий, а не автоматически приравнивать к готовому сварочному электроду.
Расчет массы электродов
Для чистого вольфрама расчет выполняют по плотности 19,25 г/см³.
Электрод 2×150 мм:
m = 0,7854 × 2² × 150 × 19,25 × 10⁻³ ≈ 9,07 г
Электрод 3×150 мм:
m ≈ 20,41 г
Электрод 4×150 мм:
m ≈ 36,29 г
Реальная масса легированных марок незначительно отличается из-за активирующей добавки.
Лист, пруток либо проволока - что выбрать
Для плоской детали размером 100×80×2 мм рационален вольфрамовый лист с припуском под контур. Производство такой детали из круглого прутка приведет к удалению большей части исходного металла.
Для цилиндрического электрода диаметром 6 мм рационален вольфрамовый пруток диаметром 6 мм либо ближайший размер с припуском, если требуется шлифование.
Для нагревательной спирали диаметром проволоки 100 мкм нужен тянутый полуфабрикат. Пруток такого назначения потребовал бы невозможного по экономике объема последующего волочения на стороне потребителя.
Расчет массы вольфрамового проката
Высокая плотность заметно влияет на вес партии. Для предварительного расчета используют 19 250 кг/м³.
| Форма | Формула |
|---|---|
| Лист | m = B × L × t × ρ × 10⁻⁹ |
| Круглый пруток | m = 0,7854 × d² × L × ρ × 10⁻⁶ |
| Проволока | m = 0,7854 × d² × L × ρ × 10⁻⁶ |
При размере прутка 8×1000 мм масса составляет около 0,968 кг. Стальной пруток той же геометрии при плотности 7850 кг/м³ весит около 0,395 кг.
Контроль материала
Для листа контролируют химический состав, геометрические размеры, плоскостность, состояние поверхности. ASTM B760 предусматривает требования к содержанию C, O, N, Fe, Ni, Si, а также к размерам плоского проката.
Для проволоки проверяют диаметр, непрерывность отрезка, состояние поверхности, механические характеристики. ГОСТ 19671-91 отдельно устанавливает требования к структуре ВА после рекристаллизации.
Для сварочных электродов проверяют диаметр, длину, прямолинейность, отсутствие внутренних трещин. ГОСТ 23949-80 предусматривает токовихревой контроль отсутствия внутренних расслоений, трещин.
Для порошка контролируют химический состав, средний размер частиц, содержание крупной фракции, насыпную плотность. Для ПВН, ПВВ, ПВТ конкретные показатели установлены ТУ 48-19-72-92.
Что указывать при заказе
При заявке на вольфрамовый прокат в Санкт-Петербурге фиксируют вид продукции, марку, геометрию, нормативный документ.
Примеры корректных обозначений:
-
вольфрамовый лист В-МП, 2×200×300 мм, ТУ 14-22-150-2001;
-
вольфрамовый пруток ВА, диаметр 5 мм, ТУ 48-19-39-95;
-
вольфрамовая проволока ВА, 100 мкм, ГОСТ 19671-91;
-
вольфрамовые электроды ЭВЛ, 2×150 мм, ГОСТ 23949-80;
-
вольфрамовый порошок ПВВ, средний размер частиц 0,8-1,7 мкм, ТУ 48-19-72-92.
Для листа дополнительно задают ширину, длину, состояние после прокатки. Для прутка - диаметр, длину. Для проволоки - диаметр в микрометрах, массу либо длину. Для электрода - марку, диаметр, длину. Для порошка - марку, требуемую массу партии.
Наши преимущества
| Параметр | Что можно зафиксировать в спецификации |
|---|---|
| Вольфрамовый лист | марка, толщина, ширина, длина, ТУ либо ASTM |
| Вольфрамовый пруток | ВА, ВЛ, ВРН, СВИ-1, диаметр, длина |
| Вольфрамовая проволока | ВА, ВРН, ВТ, диаметр 10-1500 мкм по назначению |
| Вольфрамовые электроды | ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ, ЭВТ-15, конкретный диаметр |
| Вольфрамовый порошок | ПВН, ПВВ, ПВТ, конкретная дисперсность |
| Контроль | химический состав, геометрия, состояние поверхности |
Купить вольфрамовый прокат в Санкт-Петербурге можно по спецификации с конкретной маркой, размером, нормативным документом. Для партии под последующую мехобработку требуется учитывать плотность 19,25 г/см³, припуск, форму исходного полуфабриката.
Частые вопросы
Какая плотность у вольфрама?
Для чистого металла используют значение около 19,25 г/см³. Лист 100×100×1 мм весит примерно 192,5 г.
Какая температура плавления?
Температура плавления чистого вольфрама составляет около 3420 °C.
Какие марки применяют для проволоки?
ГОСТ 19671-91 устанавливает ВА, ВРН, ВМ, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15. Для ВА содержание W составляет не менее 99,95%.
Какие вольфрамовые электроды предусмотрены ГОСТ?
ГОСТ 23949-80 устанавливает ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВТ-15. Диаметры в зависимости от марки находятся в диапазоне 0,5-10 мм.
Чем ПВВ отличается от ПВН?
ПВВ имеет средний размер частиц 0,8-1,7 мкм. Для ПВН установлен диапазон 3,5-6,0 мкм.
Сколько весит пруток диаметром 10 мм?
При плотности 19,25 г/см³ один метр весит примерно 1,512 кг.
Вольфрамовый порошок относится к прокату?
Нет. С металлургической точки зрения порошок является исходным сырьем порошковой металлургии. После прессования, спекания, деформации из него получают прутки, листы, проволоку, другие компактные полуфабрикаты.