Insertos Densimet® y TZM Para la fundición de aluminio perfecta.

Durante el proceso de fundición de aluminio, el metal fundido se vierte o se introduce a presión en el molde. Este proceso se utiliza, por ejemplo, para fabricar culatas, llantas y otros elementos de fundición de aluminio. En esta operación, el molde tiene que soportar una y otra vez el metal fundido a una temperatura de más de 600 °C. Esto no representa ningún problema para los insertos fabricados de nuestra aleación de metal pesado de tungsteno Densimet® o nuestra aleación de molibdeno TZM.

Las ventajas para usted:

  • Tiempos de ciclo más cortos
  • Calidad de superficie optimizada para sus productos
  • Larga vida útil del molde
  • Sin grietas en el inserto en molde

Suministramos insertos para moldes, boquillas de inyección, insertos de refrigeración y otras piezas a medida, así como productos semiacabados para su molde.

Inserto en molde para cámera de combustión
Inserto de filtro
Inserto para moldes

Las grietas y corrosión. Por qué los moldes tradicionales tienen dificultades .

 

Los moldes de acero son susceptibles a la corrosión, erosión y adhesión del aluminio a la superficie cuando el aluminio fundido fluye sobre la superficie del molde. Si el material ferroso se disuelve en el aluminio fundido, o si el acero es erosionado por el alto flujo, la superficie del molde gradualmente se desgasta

Frecuentes ciclos de temperatura also subject tools and components to stress during metal casting: Variations in temperature distribution and different coefficients of thermal expansion lead to thermal stress. Cracks and distortion resulting from thermal fatigue can cause complete failure of the component.

El material ideal para los moldes de fundición de aluminio debe de cubrir con los más altos requerimientos mecánicos, termos físicos, químicos y tribológicos. Los aceros tradicionales que utilizan aleaciones como cromo y molibdeno no cumplen con tales expectativas. Entonces, ¿qué se puede hacer? Cualquiera que busque ahorrar dinero e incrementar la productividad en los procesos de fundición de aluminio, debe utilizar los materiales de más alta calidad en los moldes, ya que estos llevarán la peor parte del desgaste.

Las propiedades requeridas son resistencia química contra fundiciones de metal, alta conductividad térmica y estabilidad ante alta temperatura.

Nuestros materiales para la fundición de aluminio.

Tanto el molibdeno como el tungsteno pertenecen a los denominados metales refractarios, cuyo punto de fusión se encuentra por encima de los 1700 °C. El molibdeno se funde a 2610 °C y el tungsteno a 3407 °C. Ambos presentan también un bajo coeficiente de expansión térmica alrededor de un tercio respecto al acero. Su conductividad térmica, sin embargo, es aproximadamente cuatro veces mayor que la de un acero 1.2343.

El elevado módulo elástico de 360 GPa hasta approx. 385 GPa garantiza una gran rigidez incluso a altas temperaturas. Las propiedades mecánicas del molibdeno y del tungsteno dependen del grado de conformado en frío, de su pureza y de su nivel de recristalización. Su resisitencia mecánica a temperatura ambiente está por debajo de la del acero templado o del acero para trabajo en caliente. A 650 °C, su resistencia mecánica es comparable a la del acero para trabajo en caliente.

Valores típicos de nuestros materiales para fundición de aluminio comparados con acero para trabajo en caliente
TZMD2MD185acero1.2343
Corrosión++++--
Oxidacióna partir de 400 ºC a partir de 600 ºC a partir de 600 ºCdespreciable
Conductividad térmica (500ºC) [W/m K]127659030
Resistencia a la fatiga térmica cíclica++++++--
Resistencia al impacto0-- ++
Resistencia a tracción Rm (RT*) [MPa] 7809908001200 - 1600
Resistencia a tracción Rm (500ºC) [MPa]500670600100 - 1400
Resistencia a rotura Rp0.2 (RT*) [MPa]7307006001000 - 1400
Resistencia a rotura Rp0.2 (500ºC) [MPa]490460420650 - 900
Elongación de rotura A5 (RT*) [%]19181010 - 15
Elongación de rotura A5 (500ºC) [%]15167
Módulo elástico [GPa]320360385214
Coeficiente de expansión térmica αth (500ºC) [10-6 K-1]5.55.65.213.0
Dureza [HRC]25max. 31max. 31>45

*RT = Room Temperature (Temperatura ambiente)

TZM: Molibdeno con 9.5% titanio, 0.08% zirconio, 0.01-0.04% carbono
D185: 97% tungsteno, aglutinante: níquel y hierro
D2M: 90% tungsteno, aglutinante: níquel, molibdeno y hierro

Aleación de molibdeno TZM.

Las propiedades físicas del TZM difieren muy ligeramente de las del molibdeno puro. Sin embargo, pequeñas cantidades de carburos muy finos hacen al TZM más resilente que el molibdeno puro y le proporcionan una mayor resistencia a la fluencia y elevan su temperatura de recristalización.

Aleación de tungsteno D2M y D185.

El tungsteno puro es extremadamente dificil de mecanizar y muy frágil a bajas temperaturas. Por ello, en la fabricación de moldes, el tungsteno se usa sólo en materiales compuestos. En combinación con hierro y níquel, o hierro, níquel y molibdeno, obtenemos Densimet®, que es un material bifase, formado por una fase de unión con partículas de tungsteno incrustadas.

Hierro, níquel y molibdeno hacen que el tungsteno sea más fácilmente mecanizable que en su estado puro. Nuestros materiales Densimet® contienen hasta un 97% de tungsteno.

Fabricamos nuestros insertos para la fundición de aluminio principalmente de Densimet® 185 (D185) y Densimet® D2M. Debido a su mayor resistencia mecánica, nuestros clientes utilizan D2M principalmente para aplicaciones de fundición a alta presión. Su conductividad térmica particularmente alta, hace que el D185 se emplee de forma predominante en aplicaciones de fundición por gravedad y baja presión para asegurar una óptima distribución de temperaturas en el molde. Le asesoraremos con mucho gusto para encontrar el material adecuado para su aplicación.

Sáquele el máximo a su aplicación. Con Densimet® WR.

 

Si usted nota zonas erosionadas o desgastadas del Densimet® en sus moldes tras un largo período de uso, no hay ningún problema: la soldadura de reparación con nuestros electrodos de soldadura Densimet®WR permite reparar zonas desgastadas y alargar la vida útil de su molde para muchos ciclos más. Suministramos barras de Densimet® WR en diferentes longitudes y diámetros para corresponder exactamente a sus necesidades.

Disipación rápida del calor. Tiempos de ciclo cortos. Calidad óptima.

La conductividad térmica de nuestra aleación de metal pesado de tungsteno Densimet® es hasta cuatro veces mayor que la del acero convencional. La ventaja para usted: el molde se enfría netamente más rápido y puede ejecutar más ciclos de fundición en menos tiempo. Además, gracias a la disipación rápida del calor, la microestructura (distancia de los brazos dendríticos) en las piezas fundidas de aluminio es netamente más fina. Esto, por su parte, ayuda a optimizar las propiedades mecánicas de sus productos, por ejemplo aumentando su resistencia.La alta conductividad térmica del molibdeno y el tungsteno permite disipar el calor rápidamente, a la vez que aseguran un reducido salto térmico entre la superficie del inserto de molde y el núcleo de la figura.

Conductividad térmica

Partiendo de la misma cantidad de energía aportada, la temperatura de la superficie de nuestros insertos de molde es significativamente inferior a la del acero. En combinación con la alta conductividad térmica del Densimet®, esto elimina el riesgo de grietas por fatiga térmica en el inserto de molde durante la fundición.

Temperatura de la superficie

Baja expansión térmica.

Cuando el aluminio fundido entra en contacto con la superficie del molde que está más fría que éste, pueden formarse grietas por fatiga térmica en el material. Esto puede causar grietas ramificadas en el molde, y en especial, en fundición a alta presión. El coeffciente de expansión térmica del Densimet® y del TZM es un tercio menor que el del acero, evitando las grietas por fatiga térmica en el molde.

Coeffciente de expansión térmica

Superficie dura.

La dureza de la superficie de aceros para molde comienza a bajar a partir de un número determinado de ciclos de fundición. En el caso de metales refractarios, sin embargo, no se observa tal reducción de la dureza, aunque parten de valores inferiores.

Superficie dura

Dado que no es posible endurecer el molibdeno o el tungsteno con tratamientos térmicos tradicionales, puede aplicarse un recubrimiento de proteción al componente una vez finalizado. Los recubrimientos PVD tradicionales como CrC o TiAl contribuyen a tal fin. También ofrecemos nuestro recubrimiento antidesgaste que incrementa la dureza superficial hasta más de 1000 HV sin influir en la resistencia a la corrosión del material. ¿Está interesado? ¡Llámenos!

Alta resistencia a la corrosión.

Los insertos de molde y núcleos tradicionales son particularmente susceptibles a la erosión cuando el aluminio es inyectado a altas velocidades. El molibdeno y el tungsteno no se disuelven en aluminio fundido. Los insertos de molde hechos en Densimet® y TZM son especialmente resistentes a la erosión y a la corrosión. Puesto que nuestro material no reacciona con el aluminio fundido, no se adhieren residuos metálicos al inserto, por ejemplo al abrir el molde. Las ventajas: los insertos tienen una vida útil más larga, no tienen que ser sometidos a operaciones de limpieza que consumen tiempo a máquina parada y enseguida están listos para la siguiente colada.

resistencia a la corrosión

Adiós a los defectos de fundición. Bienvenidos tungsteno y molibdeno.

Si el aluminio fundido no se endurece uniformemente, se generan defectos de fundición tales como cavidades y porosidad. Normalmente, estos defectos se presentan en áreas donde el grueso de las paredes varía. Esto puede evitarse con disipación de calor específica. Las aleaciones de tungsteno y molibdeno disipan el calor cuatro veces mejor que el acero caliente y enfrían la fundición del aluminio precisamente donde el material está diseñado a endurecerse más rápido. En muchos casos, esto hace posible evitar defectos de fundición y la necesidad de enfriamiento adicional.

La excelente conductividad térmica del molibdenoy las aleaciones de tungsteno aceleran también sus procesos. El alto y significativo potencial de enfriamiento se traduce en ciclos de tiempo más rápidos.

Imagen térmica de un molde después de la apertura . Núcleos de acero en las posiciones D y E.

Fuente: TCG UNITECH AG
Imagen térmica de un molde después de la apertura . TZM núcleos en las posiciones D y E.

Lo mejor de las recomendaciones.

Confíe en nuestra experiencia en todas las cosas que pueden hacerse con el maquinado de molibdeno y tungsteno. Estaremos encantados de proveerle insertos fabricados de acuerdo con sus dibujos y tolerancias. Pero si usted prefiere hacerlo por su cuenta, podemos darle recomendaciones para el maquinado de Densimet® y TZM:

El Densimet® es maquinado casi de la misma forma que el acero para altas temperaturas. Le pedimos tome en cuenta nuestras recomendaciones de maquinado que encontrará en las tablas que se muestran abajo. Los materiales de molibdeno pueden también ser maquinados. Sin embargo tienen ciertas propiedades que deben ser tomadas en cuenta durante el proceso. Por favor siga nuestras instrucciones. Para maquinar molibdeno, recomendamos las herramientas de Ceratizit para metales duros con geometría de corte positiva.

Usted puede lograr formas complejas y perforaciones por electroerosión. En este proceso, el molibdeno o las aleaciones de tungsteno actúan como ánodo y el electrodo de trabajo como cátodo. Recomendamos nuestros electrodos Sparkal® para sus procesos de electroerosión. Electrodos Sparkal® .

Aleaciones de molibdeno TZM

Milling using hard metal indexable cutting inserts with the following cutting geometry
Ángulo de corte y ≥ + 10º
Inclinación 0º hasta + 10º
Grados de metal duro H 216 T / H 210 T
Velocidad de corte [m/min] vc = 100 - 150
Avance por diente [mm] f = 0.03 - 0.10
Refrigerante Emulsión
HSS tools
Velocidad de corte [m/min] vc = 20 - 25 m/min
Ángulo de corte y ≥ + 10º
Refrigerante Emulsión
Torneado
Herramientas CERATIZIT Maxilock-S con Code-27 und -25, grados de metal duro H 216 T / H 210 T
Velocidad de corte [m/min] vc = 100 - 140
Avance [mm/U] f = 0.05 - 0.35 (dependiendo de radio de esquina)
Profundidad de corte [mm ] ap = 0.3 - 0.6 ( dependiendo del tipo de inserción)
RefrigeranteEmulsión
Taladrado, Diámetro de taladrado hasta a18mm
Plaquita de taladrado HSS (de preferencia con conducto de refrigeración interna )
Velocidad de corte [m/min] vc = 10 - 15
Avance [mm/U] f = 0.05 - 0.10
RefrigeranteEmulsión
Roscado
Inserciones Grados de metal duro H 10 T / H 20 T
Velocidad de corte [m/min] vc = 300 de refrigeración completo con emulsión
Infeed ap = 0.002mm / pass

Oxidación: En el aire o cualquier atmosfera de oxígeno a temperaturas por encima de los 400 °C, la oxidación del molibdeno es insignificante. A temperaturas por encima de los 600 °C se lleva a cabo una oxidación severa o sublimación.

Aleaciones de tungsteno Densimet®.

Fresado
Use los sistemas de fresado CERATIZIT Maximil y Helimax con ángulos de corte positivos con las siguientes geometrías:
Ángulo de corte Inclinación Grados de metal duro 0º hasta + 10º 0º hasta + 5º H 216 T / H 210 T / AMZ
Útil de fresado VHM micrograno K10 sin recubrimiento DIN 2535 HB
Velocidad de corte [m/min] vc = 70 - 150
Avance por diente [mm] fz = 0.03 - 0.15
Refrigeranteseco
Taladrado
Grados de metal duro micrograin K10 uncoated
Diámetro de taladrado < 18mm
Plaquita de taladrado HSS o hard metal twist drill
Velocidad de corte [m/min] HM: 30
HSS: ≥ 8 - 15
Diámetro de taladrado ≥ 18mm
Plaquita de taladradoShort hole drill
Velocidad de corte [m/min] HM: 70 - 160
Insertos indexables WCGT Sorte CTWN415
Velocidad de corte [m/min] vc = 70 - 100
Avance [mm] f = 0.03 - 0.10
Refrigerante Emulsión
Roscado
Herramientas Machos nitrurados de acero inoxidable, de hilo recto y resistencia mecánica de 1400 N/mm2
Refrigerante Aceite de roscar

Oxidación: las aleaciones de tungsteno Densimet® experimentan una ligera oxidación a partir de los 600 °C. Sin embargo, nuestra experiencia en la fundición no muestra ningún tipo de problema. La temperatura del molde en su apertura permanece alrededor de los 400 °C a 500 °C y cualquier recubriminento común aplicado ofrece una protección adicional. Durante el llenado del molde, la misma colada desplaza el aire, evitándose así la oxidación. Componentes como vainas para sondas térmicas, que están expuestas a la colada y al aire simultáneamente, requieren por lo general una protección contra la oxidación.

 TZM
T [ºC] ρ[g/cm3] cp[kJ/kg K] λ[W/m K] α[ • 10-6 1/K] E[GPa] Rm [MPa]* Rp0.2[MPa]* A5 [%]*
2010.200.2561485.3233978973819
20010.190.2661375.3832870255416
50010.180.2811275.5330950249315
80010.150.2961215.7328944544015
100010.140.3061195.8827438637419
150010.100.3301146.3023115014040

*Barra de TZM de ∅ 25 mm de diámetro recocida y relevada de esfuerzos, información de la prueba de resistencia de tracción.

D2M
T[°C] ρ[g/cm3] cp[kJ/kg K] λ[W/m K] α[ • 10-6 1/K] E[GPa] Rm[MPa] Rp0.2[MPa] A5[%]
2017.30.149655.336099067018
20017.20.156665.535089060017
50017.10.160685.633370046016
80017.00.163695.732049033014
D185
T[°C]ρ[g/cm3] cp[kJ/kg K]λ[W/m K]α[ • 10-6 1/K] E[GPa] Rm[MPa] Rp0.2[MPa] A5[%]
2018.50.145905.038580060010
20018.40.149915.13657205209
50018.30.154925.23506004207
80018.20.158935.33404803205
Acero 1.2343
T[°C] ρ [kg/cm3] cp[kJ/kg K] λ[W/m K] E[GPa] α[ • 10-6 1/K] Rp0.2[MPa] Rm[MPa]
2077400.46125.0217.68.713001500
10077200.49626.0212.911.512501450
30076700.56828.9198.212.211001300
50076000.55029.5178.912.9750950
70075400.61029.2158.213.2400550

Tres vías. Un objetivo. La aleación perfecta.

La infiltración a alta temperatura, la sinterización en fase líquida y el sobrefundido se utilizan para producir materiales compuestos de alto rendimiento con unas propiedades extraordinarias. Nuestro centro de competencia Plansee Composite Materials desarrolla materiales compuestos, combinando propiedades de material tan diversas como densidad, resistencia a la corrosión, conductividad y expansión térmicas, resistencia al calor y estabilidad mecánica.

Trabajamos en estrecha colaboración con nuestros clientes en los sectores de la fundición, tecnología médica, automoción y otros para hacer realidad sus ideas. No dude en contactarnos usted también.

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