Εφαρμογές βολφραμίου: πού χρησιμοποιούνται το μέταλλο και τα κράματά του

Το βολφράμιο εκτιμάται για την πολύ υψηλή θερμοκρασία τήξης, τη μεγάλη πυκνότητα, τη σκληρότητα και τη διατήρηση της αντοχής όταν θερμαίνεται. Δεν χρησιμοποιείται ως μαζικό δομικό μέταλλο, αλλά όπου ο κοινός χάλυβας, τα μη σιδηρούχα μέταλλα ή τα πλαστικά φθείρονται, υπερθερμαίνονται ή παραμορφώνονται γρήγορα.

Φυσικοχημικές ιδιότητες του βολφραμίου

Το καθαρό βολφράμιο είναι γκρίζο πυρίμαχο μέταλλο. Είναι πυκνό, σκληρό και λειτουργεί καλά σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά μπορεί να είναι εύθραυστο και δύσκολο στην κατεργασία. Στην πράξη χρησιμοποιούνται επίσης το καρβίδιό του, βαριά κράματα και κραματωμένοι χάλυβες.

Βασικές ιδιότητες επιλογής:

• πολύ υψηλή θερμική αντοχή και αντίσταση στη μαλάκυνση·
• μεγάλη πυκνότητα, χρήσιμη σε αντίβαρα, ζυγοστάθμιση και θωράκιση·
• υψηλή σκληρότητα καρβιδίου βολφραμίου·
• αντοχή στη φθορά εργαλείων κοπής, διάτρησης και διαμόρφωσης·
• κραμάτωση χάλυβα για υλικά που λειτουργούν υπό φορτίο.

Εφαρμογές στη βιομηχανία

• Μεταλλουργία και εργαλεία. Το καρβίδιο χρησιμοποιείται σε κοπτικά, τρυπάνια, φρέζες, μήτρες, λειαντικά και διατρητικά εργαλεία.
• Εξορυκτικά και κατασκευαστικά μηχανήματα. Σκληρά κράματα χρησιμοποιούνται σε κοπτικές κεφαλές, δόντια και ένθετα που εργάζονται με πέτρα, μετάλλευμα, σκυρόδεμα και έδαφος.
• Ηλεκτροτεχνία και ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιείται σε νήματα πυράκτωσης, ηλεκτρόδια, καθόδους, επαφές, θερμαντικά στοιχεία και εξαρτήματα κενού.
• Συγκόλληση και υψηλές θερμοκρασίες. Ηλεκτρόδια βολφραμίου χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση TIG και θερμοανθεκτικά εξαρτήματα σε κλιβάνους, ακροφύσια και θερμούς κόμβους.
• Αεροπορία, μεταφορές και ζυγοστάθμιση. Τα βαριά κράματα χρησιμοποιούνται σε αντίβαρα, αδρανειακά φορτία και συμπαγή βάρη.
• Θωράκιση και ειδικά προϊόντα. Χρησιμοποιείται ως πυκνό υλικό προστασίας από ακτινοβολία ή ως πιο συμπαγής αντικαταστάτης του μολύβδου.
• Μεταλλουργία χάλυβα. Περιέχεται σε εργαλειοχάλυβες, ταχυχάλυβες και θερμοανθεκτικούς χάλυβες, αυξάνοντας την αντοχή στη φθορά και τη θέρμανση.

Εφαρμογές κραμάτων βολφραμίου και καρβιδίου

Η σημαντικότερη εφαρμογή σχετίζεται με το καρβίδιο βολφραμίου. Στα σκληρά κράματα, τα σωματίδιά του συνδέονται με μεταλλική φάση, συνήθως κοβάλτιο ή νικέλιο. Τα υλικά αντέχουν σε ισχυρή τριβή και διατηρούν την κόψη καλύτερα από τους κοινούς χάλυβες.

Τα βαριά κράματα βασίζονται σε βολφράμιο με νικέλιο, σίδηρο, χαλκό ή άλλα συστατικά. Επιλέγονται όταν απαιτείται μεγάλη μάζα σε μικρό όγκο: αντίβαρα, ζυγοστάθμιση, θωράκιση και ειδικά εξαρτήματα οργάνων και βιομηχανικού εξοπλισμού.

Ως κραματικό στοιχείο στον χάλυβα ευνοεί τον σχηματισμό σκληρών καρβιδίων, αυξάνει την αντοχή στη φθορά και βοηθά τον εργαλειοχάλυβα να διατηρεί τις ιδιότητές του όταν θερμαίνεται. Περισσότερα στο άρθρο για τις εφαρμογές του χάλυβα.

Πότε δικαιολογείται ιδιαίτερα

Επειδή είναι ακριβό και δύσκολο στην κατεργασία, χρησιμοποιείται στοχευμένα σε εξαρτήματα όπου προέχουν η θερμική αντοχή, η υψηλή πυκνότητα, η σκληρότητα, η αντίσταση στη φθορά ή οι βαριές συνθήκες. Για κοινές κατασκευές είναι συνήθως οικονομικότεροι ο χάλυβας, το αλουμίνιο ή άλλα διαθέσιμα υλικά.

Για υπολογιστικά στοιχεία δείτε το άρθρο για το βάρος και την πυκνότητα του βολφραμίου.