Wolframstäbe werden in drei verschiedenen Familien geliefert und sind nicht austauschbar. Reiner Wolframstab ist ein hochschmelzendes Metallprodukt, das dort ausgewählt wird, wo der höchste Schmelzpunkt und der niedrigste Dampfdruck erforderlich sind. Wolfram-Schwerlegierungsstäbe tauschen einen Teil dieser Temperaturbeständigkeit gegen Dichte und Bearbeitbarkeit ein. Wolframcarbid-Stab ist ein Hartmetall-Verbundwerkstoff, der für Schneidwerkzeuge und Verschleißteile entwickelt wurde. Die Zuordnung der Familie zur Bewerbung ist der erste Schritt einer korrekten Anfrage.
Die drei Familien auf einen Blick
| Familie | Zusammensetzung | Dichte g/cm3 | Typischer Durchmesser | Hauptverwendung |
|---|---|---|---|---|
| Stab aus reinem Wolfram | W mindestens 99,95 % | ca. 19.25 Uhr | 1,0 bis 100 mm | Elektroden, Filamente, Heizelemente, Verdampfungsquellen |
| Stab aus schwerer Wolframlegierung | W 90 bis 97 % mit Ni-Fe- oder Ni{3}}Cu-Binder | 17,0 bis 18,5 | 3,0 bis 100 mm | Gegengewichte, Strahlenschutz, Bohrstangen, Vibrationsdämpfung |
| Wolframkarbidstab | Wolframkarbid mit 6 bis 12 % Kobalt | 13.9 bis 15.1 | 1,0 bis 40 mm | Bohrer, Schaftfräser, Reibahlen, Verschleißstifte, Stempelmaterial |
Die folgenden Tabellen beschreiben jede Familie, ihren Lieferzustand und die Prüfungen, die beim Wareneingang wichtig sind.
Reine Wolframstäbe
Reines Wolfram schmilzt bei etwa 3422 Grad und hat eine Dichte von etwa 19,25 g/cm3, einen elektrischen Widerstand von etwa 5,6 µΩ·cm und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 173 W/m·K. Stangen werden durch Pulvermetallurgie hergestellt und anschließend durch Gesenkschmieden, Ziehen oder spitzenloses Schleifen verfeinert. Standardreinheitsgrade sind 99,95 % und 99,99 % W, wobei der höhere Reinheitsgrad dort verwendet wird, wo Ausgasungen oder Spuren von Verunreinigungen einen Vakuumprozess beeinträchtigen würden.
Der Oberflächenzustand richtet sich nach dem Durchmesser. Gestauchte Stäbe werden in geraden, zufälligen Längen mit einer glatten gestauchten Oberfläche für Durchmesser von 3 mm und mehr geliefert, während kleinere Durchmesser mit einer glatten gezogenen Oberfläche versehen sind. Spitzenloses Schleifen ist verfügbar, wenn eine enge Durchmessertoleranz, Geradheit oder eine kontrollierte Oberflächengüte erforderlich sind. Sonderlängen und Sonderanfertigungen können auf Anfrage gefertigt werden.
Beleuchtungs- und Elektronenröhrenfäden, bei denen Verunreinigungen die Lampenlebensdauer verkürzen würden.
Elektrische Kontakte und Wärmeleiter in Schaltanlagen und Leistungselektronik.
Heizelemente, Herdstützen und Verdampfungsquellen in Vakuumöfen.
Lichtbogenschweiß- und Plasmaelektroden, klassifiziert nach AWS A5.12 und ISO 6848 als EWP für reines Wolfram und EWTh, EWLa, EWCe oder EWZr für die dotierten Oxidqualitäten.
Hitzebeständige Komponenten für den Automobil- und allgemeinen Maschinenbau.
Reines Wolfram ist ein natürlich vorkommendes Metall und in seiner Rohform sehr spröde. Der Stab muss daher mit Vorsicht gehandhabt und bearbeitet werden, und das Schleifen ist dem starken, unterbrochenen Schneiden vorzuziehen.
Schwere Wolframlegierungsstäbe
Schwere Wolframlegierungen werden durch Pressen und Sintern von Wolframpulver mit einem Nickel-Eisen- oder Nickel-Kupfer-Binder zu Knüppeln hergestellt, die dann durch Walzen oder Gesenkschmieden in Stäbe umgewandelt werden; Kleinere Größen werden durch anschließendes Ziehen oder Stauchen fertiggestellt. AW-Ni-Fe-Binder bieten die beste Kombination aus Festigkeit und Duktilität, während W-Ni-Cu-Sorten für nicht-magnetische Beanspruchung und einfachere Bearbeitung ausgewählt werden. ASTM B777 deckt Metalle auf Wolframbasis mit hoher Dichte in mehreren Klassen ab, die etwa 17,0 bis 18,5 g/cm3 umfassen, mit einer Zugfestigkeit in der Größenordnung von 700 bis 1000 MPa und einer Dehnung im Bereich von 5 bis 20 %, je nach Klasse und Wärmebehandlung.
Da sich die Dichte der von reinem Wolfram annähert und das Material dennoch bearbeitbar bleibt, werden schwere Legierungsstäbe für Gegengewichte, Strahlenschutz, Bohrstangen und Bohrstangenverlängerungen, kinetische Energiekomponenten und vibrationsdämpfende Massen verwendet. Käufer geben normalerweise den Dichtebereich, das Bindemittelsystem, den Durchmesser und die Länge an und ob eine Ultraschallprüfung auf innere Fehler erforderlich ist.
Wolframkarbidstäbe
Wolframcarbidstab ist ein anorganischer Verbundstoff aus Wolfram- und Kohlenstoffatomen, der mit Kobalt zementiert ist. Er wird als gesinterter, geschliffener oder ungeschliffener Stab in runder und sechseckiger Form geliefert und ist der Standardschaft für Vollrundwerkzeuge. Zur Herstellung von Bohrern mit inneren Kühlmittelkanälen werden Stäbe mit zentraler Kühlmittelbohrung auf einer Wendel verwendet. Die Korngröße liegt normalerweise im Submikronbereich bis etwa 1,6 µm, und die Härte gängiger Werkzeugsorten liegt im Bereich von HRA 89 bis 94, was etwa 1300 bis 1800 HV30 entspricht, mit einer Biegebruchfestigkeit von etwa 2500 bis 4000 MPa.
Die Sortenauswahl folgt den ISO 513-Anwendungsklassen: die K-Gruppe für Gusseisen, gehärteten Stahl und Nichteisenmaterialien, die P-Gruppe für Stahl und die M-Gruppe für rostfreie und hitzebeständige Legierungen. Da der Verbundwerkstoff elektrisch leitfähig und sehr hart ist, wird der Stab durch Diamantschleifen bearbeitet. Der Erdungsstab wird normalerweise mit der Toleranz h6, einer Geradheit von etwa 0,1 mm pro 100 mm und einer geschliffenen Fase an den Enden geliefert.
Herkömmliche Wendeschneidplatten- und Wendeplattenrohlinge.
Spiralbohrer, Schaftfräser und Reibahlen für halbautomatische Drehmaschinen, Drehautomaten und Fräsmaschinen.
Schneiden von nicht-metallischen Materialien wie Verbundwerkstoffen, Kunststoffen und Graphit.
Verschleißstifte, Führungsbuchsen, Stempelmaterial und Dichtungsringe.
Abmessungen, Toleranzen und Wareneingangskontrollen
Durchmesser und Toleranz: h6 oder h7 auf geschliffenem Hartmetallstab; ±0,1 mm auf gezogenem Wolframstab unter 3 mm.
Geradheit: ca. 0,1 mm pro 100 mm, überprüft auf einer Richtplatte mit einer Messuhr.
Länge: zufällige gerade Längen als Standard, Zuschnittlängen auf Bestellung.
Oberfläche: keine Überlappungen, Risse oder Längsnähte; Bodenbearbeitung auf Anfrage.
Dichte: 19,25 g/cm3 für reines Wolfram, 17,0 bis 18,5 g/cm3 für schwere Legierung, 13,9 bis 15,1 g/cm3 für Hartmetall.
Dokumente: Analysezertifikat, Härte- und Dichtebericht sowie Daten zur Koerzitivkraft oder magnetischen Sättigung für Hartmetallsorten.
So wählen Sie die richtige Rute aus
Gehen Sie vom Betriebszustand aus und nicht vom Sortennamen. Wenn der Stab Temperaturen über etwa 1500 Grad im Vakuum oder in Inertgas überstehen muss, reicht nur reines Wolfram aus. Wenn es um Masse, Strahlungsdämpfung oder Dämpfung bei mäßiger Temperatur geht, bietet eine schwere Wolframlegierung eine ähnliche Dichte bei weitaus besserer Bearbeitbarkeit. Wenn die Stange bei Umgebungstemperatur schneiden oder Abrieb widerstehen muss, ist eine Hartmetallsorte aus der Gruppe K, P oder M die richtige Lösung. Die Angabe der Atmosphäre, der maximalen Betriebstemperatur und der mechanischen Beanspruchung bereits bei der Anfrage eliminiert das Risiko einer falschen Auswahl weitgehend.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist der Unterschied zwischen reinem Wolframstab und Wolframkarbidstab?
Reiner Wolframstab ist ein einzelnes-feuerfestes Metallprodukt mit einem Schmelzpunkt nahe 3422 Grad. Wolframkarbidstäbe bestehen aus mit Kobalt zementierten Wolframkarbidkörnern, die bei niedrigeren Temperaturen gesintert werden und für Schneid- und Verschleißzwecke vorgesehen sind.
F: Warum ist ein schwererer Stab aus Wolframlegierung einfacher zu bearbeiten als reiner Wolframstab?
Der duktile Nickel-Eisen- oder Nickel-Kupfer-Binder absorbiert Spannungen an der Werkzeugkante, sodass schwere Legierungen mit normalen Hartmetallwerkzeugen gedreht und gefräst werden können, wohingegen reines Wolfram spröde ist und normalerweise geschliffen wird.
F: Welche Oberflächenbeschaffenheiten sind für Wolframstäbe verfügbar?
Gestauchte Stangen haben eine glatte gestauchte Oberfläche für Durchmesser von 3 mm und mehr, kleinere Größen haben eine gezogene Oberfläche und für enge Toleranzen und kontrollierte Oberflächenbeschaffenheit ist spitzenloses Schleifen verfügbar.
F: Welche Elektrodensorte aus reinem Wolframstab sollte zum Schweißen verwendet werden?
Die Wahl folgt AWS A5.12 und ISO 6848: EWP für Wechselstromarbeiten an Aluminium und Magnesium sowie die oxiddotierten Sorten EWTh, EWLa, EWCe oder EWZr, wenn ein stabilerer Lichtbogen und eine längere Elektrodenlebensdauer erforderlich sind.
F: Wie wird der Kobaltgehalt von Hartmetallstäben überprüft?
Durch Messung der magnetischen Sättigung zusammen mit einem Analysezertifikat, wobei die Koerzitivkraft als Indikator für die Korngröße verwendet wird. Bei beiden handelt es sich um Standardwaren-in Schecks.
F: Können Wolframstäbe in abgeschnittenen Längen geliefert werden?
Ja. Zufällige gerade Längen sind Standard, und Zuschnitte mit einer angegebenen Toleranz werden auf Bestellung zusammen mit Sonderanfertigungen hergestellt.