Использование вольфрама тогда и сейчас

Взгляд на вольфрам Ca. 2007 г., с разрешения ITIA

Международная ассоциация вольфрамовой промышленности (ITIA) — уважаемая организация, членами которой уже много лет являются наши коллеги из Nippon Tungsten. В то время как мы в Metal Cutting являемся экспертами в том, как резать вольфрам и использовать его для создания прецизионных деталей из кованого стержня и тонкой проволоки, ITIA больше сосредоточена на аспектах порошка и тоннажа вольфрама.

Тем не менее, очень уважаемый ITIA представляет интерес для всех, кто занимается вольфрамовым бизнесом, где уникальные свойства, включая высокую температуру плавления вольфрама (6192°F или 3422°C), его низкое давление паров (температуры> 3000°F или> 1650°C), а его высокая прочность на растяжение сделала этот материал пригодным для широкого круга применений.

На самом деле, когда мы наткнулись на старую статью информационного бюллетеня ITIA под названием «День семьи с вольфрамом», просто ради развлечения мы решили сделать своего рода обновление. Спустя более десяти лет после того, как статья была написана, вот наш взгляд на то, сколько вольфрамовых ламп примерно в 2007 году испытала теоретическая семья из четырех человек (отец, мать и двое детей), которые выдержали испытание временем.

Утром дома

Тот день в 2007 году начался с того, что отец проснулся очень рано (и тихо, чтобы не беспокоить жену и детей) от тихой вибрации мобильного телефона под подушкой.

Тип телефона, изображенного в статье, давно ушел в прошлое — его заменили самые тонкие смартфоны. Однако механизм крошечной вольфрамовой детали, вращаемой электрическим микромотором внутри телефона для создания вибрации, является одним из применений вольфрама, который все еще используется сегодня.

Пока папа на цыпочках ходил по дому, он заметил различное освещение, в том числе мягкое свечение прикроватной лампы, использующей 15-ваттную лампу накаливания с вольфрамовой нитью накаливания, и яркие галогенные прожекторы в ванной с высокоэффективными вольфрамовыми проводами.

Сегодняшняя реальность такова, что лампы накаливания с нитью накаливания уходят в прошлое, и даже компактные люминесцентные лампы быстро уступают по эффективности светодиодному освещению. (Несмотря на то, что проволочная нить накаливания является одним из тех применений вольфрама, которые полезны для нашего бизнеса, мы не относимся к отрицателям светодиодов!)

Использование вольфрама в дороге

Наконец, в своей машине по дороге в аэропорт отец включил противообледенитель стекол, в котором использовались вольфрамовые нити, встроенные в переднее и заднее ветровые стекла.

Это приложение так и не прижилось в автомобилях, произведенных в США, но широко использовалось в Европе. Кроме того, сегодня компания Metal Cutting поставляет вольфрамовые нити для изготовления ветровых стекол аэрокосмической техники.

Отец отметил, что его 10-цилиндровый автомобильный двигатель работал на удивление плавно для дизеля; это произошло из-за почти 22 фунтов (10 кг) вольфрамовых деталей, размещенных вокруг коленчатого вала для снижения вибрации. Это мышление пошло по пути 10-цилиндровых дизелей в целом в пользу гораздо более легких и энергоэффективных автомобилей.

Едва избежав столкновения на шоссе, папа быстро нагнулся на автомобильный гудок — приложение, которое тогда и сейчас требует подачи электрического тока и зависит от переключателей, сделанных из чистого вольфрама, которые, в свою очередь, зависят от опыта в том, как резать вольфрам. .

На рассвете тонкий слой вольфрамовой бронзы на его зеркале заднего вида уменьшал яркость фар позади него. Это тоже одно из применений вольфрама, которое используется сегодня.

Когда пошел снег, папа подумал о своем зяте, который жил в Финляндии, где шины, шипованные из цементированного карбида вольфрама, были — и до сих пор — полезны в ледяную зимнюю погоду, где местные власти разрешают их использование. Твердость и стойкость шипов к истиранию помогают предотвратить занос автомобиля.

Конечно, современные автомобили включают в себя постоянно растущий спектр технологий активной безопасности, предназначенных для повышения как безопасности, так и производительности.

Подъезжая к аэропорту, папа увидел грузовики с табличками, что они оснащены современным оборудованием для снижения выбросов. Катализаторы DeNOx, использовавшиеся тогда и сейчас на многих дизельных двигателях грузовых автомобилей, снижают концентрацию оксидов азота в выхлопных газах.

Эти катализаторы изготовлены из вольфрамсодержащей керамики — двух материалов, которые хорошо работают вместе, учитывая сверхвысокую температуру плавления вольфрама.

Кроме того, отверстия идеального размера в дизельных форсунках для этих грузовиков сделаны с использованием собственных вольфрамовых электродов Metal Cutting. Мы шлифуем отверстия до диаметра допусков 0,5 микрона, чтобы максимизировать полное сгорание и уменьшить выбросы твердых частиц.

Использование вольфрама в воздухе

Поднявшись в самолет и найдя свое место возле одного из крыльев, папа заметил турбины двигателя. Лопасти турбины в высокотемпературной зоне двигателя изготавливались и до сих пор изготавливаются из вольфрамсодержащих суперсплавов — еще одно применение, в котором выгодна высокая температура плавления вольфрама.

Во время взлета он выглянул в иллюминатор и заметил работу закрылков и элеронов. В 2007 г. и сегодня вольфрамовые противовесы из тяжелого металла являются частью механизма, контролирующего усилие, действующее на закрылки.

По иронии судьбы, в то время как сегодня мы платим за весь багаж и должны доплачивать за тяжеловесные сумки, сами самолеты заполнены тяжелыми противовесами из вольфрамовых тяжелых сплавов. Однако они точно разработаны для конкретных мест и в целях безопасности, поэтому мы не жалуемся.

Папа принес свой ноутбук и iPod, чтобы скоротать время и подготовиться к деловой встрече. Хотя за последнее десятилетие эти электронные устройства претерпели невероятные изменения, вольфрам по-прежнему является неотъемлемой частью их производства. Например:

• Печатные платы внутри устройств обрабатываются с помощью твердосплавных фрез и микросверл.
• В микросхемах интегральных схем используются вольфрамовые проводники или вилки и материал затвора из силицида вольфрама.
• Сплавы вольфрама и молибдена используются при производстве дисплеев для устройств.
• Датчики, изготовленные из вольфрама или вольфрам-рениевого сплава, используются для тестирования каждого из чипов интегральных схем на уровне пластины, что гарантирует, что в последующем производстве с добавленной стоимостью будут использоваться только те чипы, которые работают.

Вольфрам в медицине и стоматологии

Для матери семейства история ITIA подробно описала некоторые важные встречи, связанные с использованием вольфрама в медицинских устройствах. Например, она поехала в больницу, чтобы сделать компьютерную томографию (КТ) позвоночника, чтобы попытаться определить причину давних болей в спине.

Хотя магнитно-резонансная томография (МРТ), вероятно, сегодня более широко используется, тогда и сейчас устройство КТ могло генерировать 3D-изображения с помощью рентгеновских трубок, содержащих электрод из вольфрама, а также вращающийся анод из вольфрама или вольфрам-рениевого сплава. сплав. Кроме того, вольфрам по-прежнему используется для защиты всей машины CT.

После хорошего отчета компьютерной томографии, не показавшего серьезных проблем, мама направилась на прием к стоматологу. Там сделали панорамный снимок всех ее зубов — и снова в рентгеновском аппарате сыграли роль вольфрамовые аноды.

В качестве флуоресцентного материала в рентгеновской пленке использовался вольфрамат кальция. Кроме того, тяжелый защитный фартук, который носила мама, был сделан из вольфрамового порошка, диспергированного в латексе, который защищал ее от радиации и был более экологичным, чем свинец.

Сегодня цифровое изображение более распространено, чем использование традиционной рентгеновской пленки в кабинете стоматолога, но основная технология рентгеновского излучения остается прежней. Интересно, что у нас в США стоматологи до сих пор используют защитные фартуки, сделанные из свинца. Но было бы здорово, если бы они перешли на более экологически чистый вольфрам?

Возвращаясь в 2007 год, для мамы были плохие новости:ей нужно было лечить корневой канал! Большинство сверл, используемых стоматологами для очистки и придания формы, были изготовлены из мелкозернистого твердого сплава с чрезвычайно острыми краями. Правда тогда и по-прежнему верно сейчас, этот материал для сверления производит меньше трения, что означает меньше тепла и меньше боли для пациента — наконец, хорошие новости для мамы.

Использование вольфрама в течение учебного дня

В то утро двое детей семьи отправились в школу на поезде. Его двигатель содержал высоковольтные выключатели с контактными зонами, состоящими из медно-вольфрамовых деталей, устойчивых к искровой эрозии благодаря высокой температуре плавления вольфрама.

Для изготовления контактной сети поезда, а также всех проводов в двигателе использовались волочильные штампы из цементированного карбида. Детали двигателя и трансформаторов из тонкого медного листа были вырезаны с помощью инструментов из цементированного карбида. Сегодня такое использование вольфрама по-прежнему является стандартным.

Готовясь к контрольной по физике во время поездки на поезде, один из детей прочитал об использовании вольфрама в материалах первой стенки для ядерных термоядерных реакторов. Проект Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) тогда находился на стадии планирования и ВСЕ ЕЩЕ находится на стадии строительства. (Вы можете прочитать о проекте на сайте www.iter.org.)

Глядя в окна поезда, дети увидели открытый угольный карьер, в котором использовались огромные зубчатые лопаты и другие инструменты и системы, основанные на трубных фитингах из цементированного карбида вольфрама. Хотя в последние годы экономика угля неблагоприятна для этой отрасли, сегодня такое оборудование по-прежнему используется в различных видах добычи и по-прежнему использует компоненты из карбида вольфрама.

Когда они пришли в школу, сын понял, что забыл кое-что из своих принадлежностей, и попросил одолжить у сестры блокнот и шариковую ручку.

Конечно, сегодня ноутбуки и мобильные устройства заменили блокнот и ручку для многих студентов. Но в 2007 году и сейчас при производстве бумаги используются валы с вольфрамовым покрытием, а для точной резки листов блокнота используются ножи из цементированного карбида.

Кроме того, вольфрам в виде коррозионно-стойкого цементированного карбида по-прежнему образует шарик шариковой ручки, точно разработанный для обеспечения нужной шероховатости поверхности, чтобы наносить достаточное количество чернил и скользить по бумаге без скольжения.

Вольфрам на отдыхе

После дня, который включал в себя компьютерную томографию в больнице, за которой последовала поездка в кабинет стоматолога и лечение корневых каналов, мать семейства, наконец, сделала перерыв:у нее было свидание, чтобы встретиться с друзьями для игры в гольф после ее назначений. закончились.

Она проверила свои часы — подарок от мужа, это была очень устойчивая к царапинам модель из карбида вольфрама, с механическим механизмом и деталью из тяжелого сплава вольфрама для автоматического завода часов. Если повезет, она может носить те же часы и сегодня.

Игра в гольф дала матери возможность потренироваться со своим новым водителем, у которого были винты из тяжелого сплава вольфрама для повышения производительности, так что она могла еще больше улучшить свой гандикап в 18 лет. Она была рада новым мячикам для гольфа, которые муж подарил ей на день рождения; содержащий вольфрамовую оболочку в одном из внешних слоев внутри мяча, при правильном ударе по этим мячам игрок в гольф мог придавать большое вращение своим ударам.

Поскольку было холодно, а земля была твердой, она также была благодарна за шипы из цементированного карбида на своих туфлях для гольфа. Сегодня использование вольфрама, подобное этому, является одним из многих других технологических преимуществ, к которым всегда стремятся игроки в гольф в своем стремлении к совершенству.

Между тем, после школы дочь семьи и несколько ее друзей отправились на пробежку, надев на руки и ноги утяжелители, чтобы повысить эффективность тренировок. Сейчас, как и в 2007 году, такие гири часто изготавливаются из вольфрама, высокая плотность которого обеспечивает увесистость в компактном корпусе, и мы полагаемся на опыт таких компаний, как Metal Cutting, в том, как резать вольфрам.

В тот день в 2007 году сын встретил друзей в молодежном клубе, где они играли в дартс, используя профессиональные дротики из тяжелого вольфрамового металла. Это позволяло (и до сих пор позволяет) иметь тонкую конструкцию и стабильную траекторию при метании снарядов.

Использование вольфрама в промышленности

В течение дня в рассказе семьи упоминался широкий спектр других применений вольфрама в промышленности — примеры, которые до сих пор актуальны. К ним относятся:

• Вольфрамовые провода, используемые для заряженных (коронных) проводов в лазерных принтерах и копировальных аппаратах.
• Инструменты из цементированного карбида вольфрама, используемые для обработки блоков двигателей автомобилей и титановых деталей для лонжеронов крыла самолетов и шасси.
• Поликристаллический алмаз на вставках из карбида вольфрама, используемый для резки пластика, армированного углеродным волокном, для деталей самолетов, таких как обшивки крыльев.
• Дорожно-строительная техника большой грузоподъемности, оснащенная твердосплавными долотами и другими компонентами на основе вольфрама.
• Высокоэффективные выключатели электрических трансформаторов и электростанций из медно-вольфрамового сплава
• Дробилка для древесины с ножами из цементированного карбида, которые более износостойкие, чем сталь.

Возвращение домой в конце «дня с вольфрамом»

Когда семья собралась дома ближе к концу дня, на видном месте скрывалось еще больше вольфрамовых применений. Например, мама и дочь повесили новые шторы, которые были огнеупорными благодаря внедрению в ткань метавольфрамата натрия.

Папа и сын работали над проектом «сделай сам» — новой ванной, в которой плитка обладала светоотражающими свойствами благодаря оксиду вольфрама и металлу вольфрама в глазури. Инструменты, которые они использовали, включали резак для плитки из цементированного карбида и дрель с коронками из цементированного карбида.

Пока мама готовила ужин, используя точилку для ножей из цементированного карбида, папа (аудиофил) тестировал недавнее приобретение — аналоговый виниловый проигрыватель, оснащенный:

• Вольфрамовый противовес для регулировки тонарма и гашения вибрации.
• Четыре массивные ножки на дне из тяжелого сплава для гашения вибрации проигрывателя.

После ужина семья отправилась в кино, чтобы посмотреть новейший триллер в широкоугольной проекции с четкостью и яркостью благодаря ксеноновым короткодуговым лампам с вольфрамовыми электродами.

И в то время как семья закончила свой день дома под светом ламп накаливания с вольфрамовой нитью — приложение, которое обязано своим теплым и гостеприимным светом удельному сопротивлению вольфрама, но сегодня не так распространено по сравнению с КЛЛ и светодиодами — почти все эти другие вольфрамовые лампы использования не менее актуальны и сегодня.

Есть ли вольфрам в вашем будущем?

Конечно, это всего лишь наш взгляд на то, как развивалось использование вольфрама за последнее десятилетие с лишним. Однако мы думаем, вы согласитесь, что это сравнение показывает, что вольфрам по-прежнему является одним из наиболее широко используемых и выгодных тугоплавких металлов.

Как компания, которая знает, как резать вольфрам и оптимально использовать его, Metal Cutting может помочь вам определить, делают ли такие свойства, как высокая температура плавления вольфрама, подходящим материалом для вашего текущего или планируемого применения — просто позвоните нам.

Вы также можете ознакомиться с основами вольфрамовой проволоки, ее свойствами и применением в нашем руководстве Вольфрамовая проволока 101:обзор уникально полезного материала. , который доступен для бесплатной загрузки.