Как производят вольфрамовые тигли

Как производят вольфрамовые тигли

Вольфрамовые тигли — незаменимый инструмент высокотемпературной металлургии, способный выдерживать экстремальную точку плавки металла 3410 °C. Их производят несколькими методами — вращением, штамповкой, ковкой и спеканием — каждый выбирается под конкретные конструктивные требования и объемы производства.

1. Метод вращения (спиннинг)

Процесс начинается с вольфрамовой заготовки, полученной порошковой металлургией. Заготовку горячо прокатвают в тонкие листы нужной толщины, затем вырезают круглые заготовки. Их устанавливают на горячий спиннинг-станок, где вращающаяся матрица формирует форму тигля. За один проход толщина стенки уменьшается примерно на 0,5 мм, пока заготовка остается концентричной матрице. После нескольких итераций достигается форма тигля.

Для предотвращения трещин и повышения пластичность заготовку нагревают водородно-воздушным пламенем до ~1000 °C. После деформации на 50–70% от конечной толщины проводят отжиг 1 час при 1000–1100 °C в водородной атмосфере для снятия внутренних напряжений перед следующим проходом.

2. Метод штамповки

Штамповка дает высокое качество поверхности, размерную точность и материалоемкость. Процесс включает три стадии:

• Выборка: резка, проколовка или обрезка сырой вольфрамовой пластины до нужного размера.
• Гибка: приложение давления для пластической деформации в нужную кривизну.
• Глубокая вытяжка: формирование полой детали прессованием материала в матрицу пуансоном, создавая стенки тигля.

Штамповка особенно подходит для легких, малосерийных изделий, где приоритеты — стоимость и скорость.

3. Метод ковки

Кованые тигли достигают максимальной плотности — обычно >19,0 г/см³, приближаясь к теоретической, и превосходной прочности на разрыв и устойчивости к деформации. Процесс включает:

1. Расчет требуемого размера и массы вольфрамового прутка; начальная относительная плотность 90–95%.
2. Нагрев прутка до 1400–1600 °C в водородной печи, затем множественные ковковые проходы до суммарной деформации 50–60% и формирования формы тигля.
3. Отжиг кованой заготовки и механическая обработка до конечных размеров.

4. Метод спекания

Спекание изостатическим давлением — самый распространенный маршрут для крупносерийного производства. Рабочий процесс:

1. Подготовка формы под нужный размер заготовки и засыпка вольфрамовым порошком по ГОСТу. Уплотнение поддерживается изостатическим давлением 180–250 МПа.
2. Заготовку помещают в высокочастотную индукционную печь. Скорость нагрева 80–150 °C/ч, достижение 2200–2400 °C на 4–8 часов для полной денсификации.
3. Охлаждение, затем механическая обработка спеканной заготовки до допусков.
4. Тщательный контроль внешнего вида, размеров и плотности.

Для качественных рефрактёрных металлов и детальных спецификаций посетите Advanced Refractory Metals (ARM).