كيف يتم تصنيع لوحة التنغستن ومعالجتها؟

لوحات التنغستن هي مكونات مهمة في الصناعات التي تتطلب مواد ذات استثنائية مقاومة درجات الحرارة العالية و كثافة ، و القوة الميكانيكية . بفضل خصائص Tungsten الفريدة ، مثلها أعلى نقطة انصهار بين المعادن (3422 درجة مئوية) و التدريع الإشعاعي الممتاز ، تجد لوحات التنغستن تطبيقات في الفضاء والإلكترونيات والأجهزة الطبية والمفاعلات النووية.

هذه المقالة تتدفق إلى خطوات التصنيع والمعالجة الشاملة التي تنطوي عليها الإنتاج لوحات التنغستن ، من إعداد المواد الخام إلى النهاية النهائية.

1. نظرة عامة على التنغستن وخصائصه

التنغستن (W) هو معدن كثيف وصعب وأبيض معروف بـ:

• نقطة انصهار عالية للغاية: 3422 درجة مئوية (6192 درجة فهرنهايت)

• كثافة عالية: 19.3 جم/سم مكعب (بالقرب من الذهب)

• قوة الشد العالية والصلابة

• مقاومة ممتازة للارتداء والتآكل

• الموصلية الكهربائية والحرارية الجيدة

هذه الخصائص تجعل لوحات التنغستن مثالية ل البيئات القاسية ، ولكن أيضا تحدي التصنيع بسبب صلابة وهشاشة.

2. تحضير المواد الخام

أ. خام التنغستن إلى مسحوق التنغستن

• التعدين والاستخراج: يتم استخراج خام التنغستن (بشكل رئيسي scheelite أو wolframite) ومعالجته لاستخراج تركيز التنغستن.

• المعالجة الكيميائية: يتم تحويل التركيز إلى ثالث أكسيد التنغستن (WO₃) من خلال التحميص والتنقية الكيميائية.

• إنتاج المسحوق: ثم يتم تقليل WO₃ مع الهيدروجين في درجات حرارة عالية لإنتاج مسحوق التنغستن النقي.

يعتبر مسحوق التنغستن المرتفع (≥99.95 ٪) أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج لوحات عالية الجودة.

3. مسحوق المعادن: تقنية التصنيع الأساسية

لأن التنغستن نقطة انصهار متطرفة يجعل الذوبان التقليدي وصب غير عملي ، مسحوق المعادن هي طريقة التصنيع الأولية.

الخطوة 1: تحضير المسحوق

• تمتزج مسحوق التنغستن بكميات صغيرة من الإضافات (مثل النيكل أو الحديد أو النحاس) إذا صنع سبائك التنغستن.

• يجب أن يكون المسحوق موحد وغرامة لضمان تلبيد جيد.

الخطوة 2: الضغط أو الضغط

• يتم ضغط مسحوق التنغستن في شكل "أخضر" تحت الضغط العالي باستخدام طرق مثل الضغط أحادي المحور أو الضغط المتساوي .

• ينتج الضغط على البليت أو البلاطة كثيفة الشكل.

الخطوة 3: التلبيد

• يخضع الشكل المضغوط تلبد في درجات حرارة تتراوح من 1400 درجة مئوية إلى 2500 درجة مئوية في جو يتم التحكم فيه (عادة الهيدروجين أو الفراغ) لربط جزيئات المسحوق.

• تلبد تلبد المادة ، ويزيد من القوة الميكانيكية ، ويقلل من المسامية.

4. المتداول الساخن والتزوير

بعد التلبد ، غالبًا ما يكون البليت أو البلاطة التنغستن عملت ساخنة لتحسين الكثافة ، صقل بنية الحبوب ، وتحقيق السماكة المطلوبة:

• التزوير الساخن: يتم تزوير المليارات الساخنة لتقليل سمك وتحسين الخصائص الميكانيكية.

• المتداول الساخن: يتم لف لوح التنغستن في درجات حرارة مرتفعة لتشكيل طبق مسطح من سماكة موحدة وإنهاء السطح.

• هذه الخطوة تساعد أيضا القضاء على المسامية المتبقية ويحسن صلابة .

بسبب هشاشة التنغستن ، يتطلب العمل الساخن التحكم الدقيق في درجة الحرارة والتشوه.

5. الآلات والتشطيب

غالبًا ما تتطلب لوحات التنغستن تصنيعًا دقة للأبعاد والتشطيب السطحي:

• طحن وتلميع: لتحقيق التحمل الضيق والأسطح السلسة ، تخضع لوحات التنغستن الطحن والتلميع.

• القطع: يتم استخدام طرق مثل سلك EDM أو قطع الليزر أو قطع الماء لتشكيل اللوحة.

• الحفر والطحن: يتطلب تنغستن الآلات أدوات الماس أو كربيد بسبب صلابة.

• الصلب: في بعض الأحيان يتم تلبيس لوحات التنغستن بعد التخلص من الضغوط الداخلية.

6. مراقبة الجودة واختبارها

يقوم المصنعون بإجراء فحوصات جودة صارمة:

• قياس الكثافة: لضمان تلبية اللوحة مواصفات الكثافة.

• تحليل البنية المجهرية: باستخدام المجهر للتحقق من حجم الحبوب والتوحيد.

• الاختبار الميكانيكي: صلابة ، قوة الشد ، واختبارات مقاومة التأثير.

• فحص السطح: للعيوب مثل الشقوق أو المسامية أو الادراج.

• التفتيش الأبعاد: باستخدام CMMS (تنسيق آلات القياس) للدقة.

7. معالجة متخصصة لسبائك وطلاءات التنغستن

• العديد من لوحات التنغستن تبلد مع عناصر مثل النيكل و حديد ، أو نحاس لتحسين القابلية للآلات والصلابة.

• العلاجات السطحية مثل النقش الكيميائي و الصدمة الكهربائية ، أو الطلاء (على سبيل المثال ، طلاء النيكل) يمكن أن يحسن مقاومة التآكل أو الخواص الكهربائية.

8. اعتبارات البيئة والسلامة

• تتطلب معالجة مسحوق التنغستن التعامل جسيمات دقيقة بعناية لتجنب مخاطر الاستنشاق.

• متطلبات تلبد درجة الحرارة العالية أفران متخصصة مع التحكم في الغاز لمنع الأكسدة.

• إدارة النفايات وإعادة تدوير خردة التنغستن مهمة للاستدامة.

9. التطبيقات التي تقود معايير التصنيع

يتم تصنيع لوحات التنغستن وفقًا للمعايير الخاصة بالتطبيق:

• الطيران: يجب أن تلبي اللوحات معايير نقاء الفضاء والقوة.

• الإلكترونيات: يتم استخدام ألواح التنغستن المصقولة الفائقة ، كأصواح حراري أو أقطاب.

• طبي: تتطلب لوحات التنغستن للدرع الإشعاعي التحكم الدقيق في سمك.

• نووي: تحتاج لوحات التدريع الإشعاعية إلى شهادة لتوهين النيوترون والغاما.

10. ملخص عملية تصنيع لوحة التنغستن

خاتمة

تصنيع لوحات التنغستن عملية معقدة متعددة الخطوات تعتمد بشكل كبير على المعادن المسحوق ومعالجة درجات الحرارة العالية بسبب نقطة الانصهار الاستثنائية في التنغستن. مزيج من ضغط المسحوق ، التلبد ، العمل الساخن ، و الآلات الدقة يتيح إنتاج الألواح التي تلبي الاحتياجات الصعبة للصناعات المتقدمة.

من خلال فهم خطوات التصنيع هذه ، يمكن للمهندسين والمشترين تحديد لوحات التنغستن المصممة بشكل أفضل لتطبيقاتهم وضمان أفضل رصيد للجودة والأداء والتكلفة.