Các cấp tungsten / Hợp kim nặng tungsten W-Ni-Fe

Hợp Kim Nặng Tungsten, W-Ni-Fe

Cấp mà đa số xưởng nghĩ tới khi buyer chỉ nói "tungsten gia công". Tungsten giữ trong chất kết dính nickel-sắt, đặt hàng theo ASTM B777.

Hợp kim nặng W-Ni-Fe chứa 90 đến 97% tungsten theo khối lượng, kết dính bằng nickel và sắt. Chất kết dính là thứ giúp vật liệu gia công được thực tế: biến một kim loại chịu lửa giòn thành thứ cắt gọt sạch dưới mũi dao. Nhà máy luyện cung cấp theo ASTM B777, tiêu chuẩn định ra bốn class theo hàm lượng tungsten và mật độ, cùng các yêu cầu cơ tính tối thiểu.

Mật độ điển hình

Hợp kim nặng W-Ni-Fe có mật độ 17.0 đến 18.5 g/cm³, điển hình, tùy theo class ASTM B777 và thành phần cụ thể của nhà máy. Mức này đặc hơn chì khoảng 50 đến 60%, đó là lý do đây thường là lựa chọn nâng cấp thay chì cho chi tiết chắn xạ khi không gian hạn chế.

Độ cứng

Hợp kim nặng thường rơi vào khoảng đầu tới giữa 20 đến đầu 30 HRC ở trạng thái thiêu kết và gia công. Vật liệu này không qua nhiệt luyện tôi ram như thép công cụ; độ cứng của nó đến từ vi cấu trúc tungsten-nickel-sắt sau thiêu kết, không điều chỉnh thêm sau đó, nên độ cứng bạn nhận được gần với độ cứng vật liệu vốn có. Mức này cao hơn thép kết cấu chưa xử lý nhưng thấp hơn nhiều thép công cụ đã tôi hoặc carbide tungsten, đó là lý do hợp kim nặng được chọn vì mật độ và độ dẻo trước tiên, còn khả năng chống mài mòn vừa phải chỉ là thuộc tính phụ, không phải lý do chính để chỉ định vật liệu này.

Nhiễm từ hay không nhiễm từ

Hợp kim nặng W-Ni-Fe tiêu chuẩn có từ tính nhẹ do hàm lượng sắt. Với đa số ứng dụng, điều này không quan trọng. Nếu chi tiết của bạn đặt gần thiết bị MRI, cảm biến từ hoặc bất cứ thứ gì nhạy với từ trường lạc, hãy chỉ định chất kết dính W-Ni-Cu thay thế; nhà máy sẽ mặc định dùng W-Ni-Fe nếu không được yêu cầu khác.

Cách gia công

Hợp kim nặng gia công gần giống gang cứng hơn là một kim loại khó gia công đặc biệt. Vật liệu này tiện, phay, khoan và tarô được trên máy CNC tiêu chuẩn với dao carbide. Điểm khác biệt thực sự so với gia công thép là mòn dao (hạt tungsten có tính mài mòn nên dao mòn nhanh hơn), khối lượng chi tiết (nặng hơn gấp đôi cùng hình dạng bằng thép, ảnh hưởng tới gá đặt và thiết kế đồ gá) và xử lý phế liệu (phế liệu hợp kim nặng có giá trị tái chế và thường được thu gom riêng). Không cần máy đặc biệt, nhưng cần xưởng đã từng làm vật liệu này.

Dung sai đạt được điển hình

±0.01 đến ±0.025 mm là phổ biến trên các chi tiết tiện và phay, điển hình. Lỗ, ren và rãnh phớt O-ring đạt dung sai này thường xuyên. Mặt hoặc lỗ cần chặt hơn thường được hoàn thiện bằng mài sau các nguyên công gia công chính.

Các class ASTM B777

B777 định ra bốn class theo hàm lượng tungsten tối thiểu và khoảng mật độ tương ứng, cùng độ bền kéo, giới hạn chảy và độ giãn dài tối thiểu. Class 1 ở đầu thấp của khoảng mật độ hợp kim nặng, khoảng 17.0 g/cm³, còn Class 4 ở đầu cao nhất, khoảng 18.5 g/cm³, Class 2 và 3 nằm giữa. Class cao hơn có nhiều tungsten và mật độ cao hơn, đôi khi đánh đổi một chút độ dẻo. Cả bốn class gia công theo cách gần giống nhau, gần với gang cứng hơn là một kim loại khó gia công đặc biệt; khác biệt nhỏ về tỷ lệ chất kết dính giữa các class có thể ảnh hưởng nhẹ tới mòn dao và độ hoàn thiện, nhưng xưởng lên kế hoạch dao cụ chủ yếu theo hợp kim nặng hay tungsten nguyên chất, không theo class cụ thể.

Ứng dụng điển hình

• Chắn xạ: collimator, tấm chắn và hộp chứa nguồn trong chẩn đoán hình ảnh y tế và chụp ảnh công nghiệp
• Đối trọng và cân bằng hàng không cho bề mặt điều khiển và cụm quay
• Thanh chì sinker và đối trọng đo log trong dầu khí
• Đối trọng motorsport và ballast khi khối lượng trong không gian cố định là yếu tố quan trọng
• Dụng cụ chống rung, như thân boring bar, khi khối lượng giúp giảm rung

Nguồn tham khảo

• ASTM B777: Standard Specification for Tungsten Base, High-Density Metal
• Wikipedia: Tungsten heavy alloy

Có chi tiết hợp kim nặng cần tìm nguồn? Kết nối với xưởng cắt đúng cấp này.

Xem thêm: gia công hợp kim nặng tungsten và giải thích các class ASTM B777.