Zastosowanie wolframu: gdzie używa się metalu i jego stopów

Wolfram jest ceniony za bardzo wysoką temperaturę topnienia, dużą gęstość, twardość i zdolność zachowania wytrzymałości w podwyższonej temperaturze. Zwykle nie stosuje się go jako zwykłego metalu konstrukcyjnego, lecz tam, gdzie stal, metale nieżelazne albo tworzywa zbyt szybko by się zużyły, przegrzały lub odkształciły.

Właściwości fizykochemiczne wolframu

Czysty wolfram jest szarym metalem trudno topliwym. Jest gęsty, twardy i dobrze sprawdza się w wysokiej temperaturze, ale może być kruchy i trudny w obróbce. W praktyce przemysł wykorzystuje nie tylko wolfram metaliczny, lecz także węglik wolframu, ciężkie stopy wolframowe i stale stopowe.

Najważniejsze powody wyboru wolframu to:

• bardzo wysoka odporność na ciepło i mięknięcie podczas nagrzewania;
• duża gęstość, przydatna w przeciwwagach, elementach wyważających i osłonach;
• wysoka twardość węglika wolframu;
• odporność na zużycie w narzędziach skrawających, wiertniczych i formujących;
• możliwość stopowania stali przeznaczonych do pracy pod dużym obciążeniem.

Zastosowanie wolframu w przemyśle

• Obróbka metali i narzędzia. Węglik wolframu stosuje się w płytkach skrawających, wiertłach, frezach, matrycach, materiałach ściernych i narzędziach wiertniczych. To jedno z najważniejszych zastosowań wolframu.
• Górnictwo i maszyny budowlane. Węgliki spiekane na bazie węglika wolframu wykorzystuje się w koronkach wiertniczych, zębach, wkładkach zużywalnych i częściach pracujących z kamieniem, rudą, betonem i gruntem.
• Elektrotechnika i elektronika. Wolfram stosuje się w żarnikach, elektrodach, katodach, stykach, elementach grzejnych i częściach urządzeń próżniowych.
• Spawanie i procesy wysokotemperaturowe. Elektrody wolframowe są używane w spawaniu TIG, a wolfram i jego stopy trafiają do części pieców, dysz i zespołów narażonych na wysoką temperaturę.
• Lotnictwo, transport i wyważanie. Dzięki dużej gęstości ciężkie stopy wolframowe stosuje się w przeciwwagach, elementach wyważających, masach bezwładnościowych i kompaktowych balastach.
• Osłony i wyroby specjalne. Wolfram wykorzystuje się tam, gdzie potrzebny jest gęsty materiał do osłony przed promieniowaniem albo bardziej kompaktowy zamiennik ołowiu w specjalnych częściach.
• Metalurgia. Wolfram wchodzi w skład niektórych stali narzędziowych, szybkotnących i żarowytrzymałych, poprawiając odporność na zużycie oraz twardość na gorąco.

Zastosowanie stopów wolframu i węglika

Najważniejsza część zastosowań wolframu jest związana z węglikiem wolframu. Używa się go w węglikach spiekanych, w których cząstki węglika są połączone metalicznym spoiwem, często kobaltem albo niklem. Takie materiały dobrze znoszą ścieranie i utrzymują krawędź tnącą lepiej niż zwykłe stale.

Ciężkie stopy wolframowe produkuje się z dodatkiem niklu, żelaza, miedzi lub innych składników. Wybiera się je wtedy, gdy potrzebna jest duża masa w małej objętości: do przeciwwag, elementów wyważających, osłon, części przyrządów i komponentów przemysłowych.

Wolfram jest też używany jako pierwiastek stopowy w stali. Pomaga tworzyć twarde węgliki, poprawia odporność na zużycie i pozwala stalom narzędziowym zachować właściwości podczas nagrzewania. Więcej na ten temat znajduje się w artykule o zastosowaniu stali.

Kiedy zastosowanie wolframu jest szczególnie uzasadnione

Wolfram jest drogi i trudny w obróbce, dlatego stosuje się go selektywnie. Ma sens w częściach, w których decydują odporność na wysoką temperaturę, duża gęstość, twardość, odporność na zużycie albo ciężkie warunki pracy. W zwykłych konstrukcjach praktyczniejsze są najczęściej stal, aluminium lub inne łatwiej dostępne materiały.

Do obliczeń warto sprawdzić także artykuł o masie i gęstości wolframu.