Wolframové kelímky jsou žáruvzdorné nádoby vyrobené z čisté wolframové desky, plechu a tyče. Roztavené kovy vzácných zemin, křemenné sklo a oxidové krystaly musí být drženy bez uhlíku nebo stopových kovů a wolfram je jedním z mála materiálů, který tuto povinnost přežije. S bodem tání blízkým 3422 stupňům poskytuje wolfram nejvyšší provozní strop ze všech komerčních kelímkových kovů. Tato příručka pokrývá tři výrobní cesty, dostupné stupně čistoty a rozměrové a kvalitativní body, které patří k objednávce.
Proč Tungsten vyhovuje službě Crucible
Profil vlastností za wolframovým kelímkem je dobře zaveden. Čistý wolfram taje při teplotě asi 3422 stupňů, vře nad 5500 stupňů a má hustotu při pokojové teplotě přibližně 19,25 g/cm3. Tepelná vodivost je asi 173 W/m·K a koeficient tepelné roztažnosti se blíží 4,5 x 10-6 /K, tedy nižší než u většiny žáruvzdorných kovů. Praktické důsledky jsou jasné:
Minimální prohnutí nebo dotvarování, když se kelímek pohybuje mezi pokojovou teplotou a 2000 stupni nebo vyšší.
Velmi nízký tlak par, takže nástroje téměř ničím nepřispívají k atmosféře pece.
Dobrá odolnost proti erozi roztavenými kovy vzácných zemin, taveninami oxidů a roztaveným sklem.
Žádný přenos uhlíku do taveniny, výhoda oproti grafitovým nástrojům při růstu krystalů.
Limitem je oxidace. Wolfram reaguje se vzduchem nad zhruba 400 stupni a tvoří těkavé oxidy, takže provoz nad touto teplotou vyžaduje vakuum nebo atmosféru suchého inertního plynu, jako je argon. To je důvod, proč jsou wolframové kelímky určeny pro vakuové pece, slinování v inertním plynu a utěsněné krystalové -růstové komory spíše než pro tavení na volném vzduchu-.
Porovnány tři výrobní cesty
Kelímky jsou dodávány ve slinuté, lisované a spřádané formě a malé velikosti se vyrábí také soustružením plné tyče. Každá trasa vyhovuje jiné kombinaci průměru, tloušťky stěny a nákladů.
| Trasa | Počáteční sklad | Typická tloušťka stěny | Úroveň nákladů | Nejlépe sedí |
|---|---|---|---|---|
| Slinuté | Wolframový prášek, vakuově nebo HIP slinutý | 3,0 až 10,0 mm | Nejvyšší | Velké průměry, silné stěny, vysoká tepelná hmotnost |
| Vyraženo | Čistý wolframový plech, lisovaný nebo hluboce tažený, svařovaný | 0,5 až 3,0 mm | Nejnižší | Mělké tavicí hrnce-středního průměru |
| Točené | Wolframová deska se otáčela přes trn a poté se svařovala | 1,0 až 4,0 mm | Střední | Válcové kelímky s jednotnou stěnou |
| Obrobeno z tyče | Čistě wolframová tyč sepnutá na středy | 2,0 až 8,0 mm, malé průměry | Nejvyšší | Laboratorní a analytické kelímky |
Slinuté kelímky nemají žádný svar, což z nich činí preferovanou volbu, když záleží na těsnosti-těsnosti nebo zcela jednotné struktuře. Spřádané a lisované kelímky jsou svařované, takže testování penetrace barvivem nebo vakuem by mělo být specifikováno vždy, když nádoba pojme roztavený kov.
Čistota a kvalita desek
Wolfram kelímkové{0}}třídy se běžně dodává při minimálním výkonu 99,95 % W. Vyšší čistota, až 99,99 %, je dostupná pro procesy, ve kterých je několik ppm železa, niklu nebo molybdenu v tavenině nepřijatelné. Wolframové desky a plechy používané pro lisované a spřádané cesty se běžně dodávají podle normy ASTM B760, která fixuje chemické složení i rozměrové tolerance, rovinnost a stav plochého výrobku -odlehčený od pnutí. Slinutý materiál je běžně certifikován certifikátem analýzy podporovaným hmotnostní spektrometrií doutnavého výboje nebo stopovými daty hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem.
Další dva body patří do specifikace. Za prvé, vnitřní pórovitost musí být kontrolována: slinutá hustota alespoň 19,0 g/cm3 oproti teoretickým 19,25 g/cm3 je praktickou přijatelnou hodnotou. Za druhé je důležitá rekrystalizace. Wolfram opracovaný za studena-začíná rekrystalizovat v rozsahu 1200 až 1400 stupňů a plně rekrystalizovaná struktura je při pokojové teplotě křehčí, takže kupující, kteří kelímek opakovaně cyklují, by měli uvést -dodaný stav a strukturu zrna, kterou očekávají.
Typické rozměry a tolerance
Vnější průměr: 20 mm až cca 500 mm, v závislosti na trase.
Tloušťka stěny: 0,5 mm pro lisovaný plech do 10 mm pro slinutá tělesa.
Výška: do cca 600 mm v jednom svařovaném nebo slinutém kusu.
Tolerance průměru: asi ±0,5 mm pro soustružené díly, těsnější na půdorysné rozměry.
Povrchová úprava: Ra 1,6 až 6,3 µm jako obrobené, leštěné vnitřní plochy na vyžádání.
Geometrie dna: plochá, klenutá nebo polokulovitá, s poloměry rohů dohodnutými před výrobou.
Aplikace v-odvětvích s vysokými teplotami
Tavení vzácných zemin je největší aplikací. Wolframové kelímky drží roztavené kovy vzácných zemin a předslitiny, protože odolávají vysoce reaktivní tavenině a nepřidávají žádný uhlík. Při výrobě křemenného skla obsahují taveninu, která se později vtahuje do trubic a tyčí. Růst safírových a jiných oxidových krystalů využívá wolframové kelímky a matrice, kde je kontaminace taveniny nepřijatelná. Elektronické stříkání a vakuové nanášení využívají jako zdroje wolframové kelímky a odpařovací čluny využívající nízkého tlaku par kovu. Slinování v práškové metalurgii se ze stejného důvodu opírá o wolframové čluny a podnosy.
Co uvést na objednávce
Výrobní postup: spékaný, lisovaný, spřádaný nebo obráběný z tyče.
Čistota: minimálně 99,95 % W nebo vyšší stupeň s uvedenými stopovými prvky.
Rozměry: vnější průměr, výška, tloušťka stěny a spodní profil, každý s tolerancemi.
Bezešvá nebo svařovaná konstrukce a navíc je vyžadována jakákoliv zkouška netěsnosti nebo penetrace barviv-.
Povrchová úprava a zda musí být vnitřní povrch leštěn.
Stav při dodání: bez pnutí nebo jako slinutý a zamýšlená maximální provozní teplota.
Obal, který chrání tenké stěny, protože wolfram zůstává křehký při pokojové teplotě.
Často kladené otázky
Otázka: Jaká je maximální provozní teplota wolframového kelímku?
Ve vakuu nebo suchém inertním plynu se wolframové kelímky používají až do teploty asi 2600 stupňů. Ve vzduchu musí provozní teplota zůstat pod zhruba 400 stupni, protože kov nad tímto bodem rychle oxiduje.
Otázka: Která výrobní cesta je nejnižší?
Lisované kelímky vyrobené z wolframového plechu jsou obvykle nejlevnější variantou pro mělké díly v rozsahu stěny 0,5 až 3 mm. Slinutá tělesa jsou dražší, ale odstraňují svarový šev a umožňují mnohem silnější stěny.
Otázka: Proč praskne wolframový kelímek při manipulaci?
Wolfram je při pokojové teplotě křehký, zvláště po rekrystalizaci. Obvyklou příčinou je spíše mechanický náraz nebo sevření během instalace než tepelné selhání. Zvedací zařízení a předehřev-kde je to praktické, snižují riziko.
Otázka: Jak se ověřuje čistota?
Certifikátem o analýze od dodavatele destičky nebo prášku, podpořeným stopovou analýzou. Kupující, kteří jej potřebují, by si měli vyžádat údaje hmotnostní spektrometrie s doutnavým výbojem obsahující železo, nikl, molybden a kyslík.
Otázka: Lze poškozený kelímek opravit?
Malé vady svaru a místní trhliny lze někdy opravit svařováním v ochranné skříni s ochranným plynem, ale opravený kelímek je omezen na nižší provoz. Trhliny, které procházejí zdí, obvykle znamenají výměnu.
Otázka: Mění wolframový kelímek rozměry po opakovaných cyklech?
Smrštění není problémem, protože koeficient tepelné roztažnosti je nízký, přibližně 4,5 x 10-6/K. Zkreslení je pravděpodobnější z mechanické manipulace nebo z nerovnoměrného tepelného gradientu v peci.