Insertos de refrigeración de Densimet® y TZM: para la fundición perfecta del aluminio
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 aleación de aluminio. En esta operación, las herramientas de fundición tienen 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.
Suministramos insertos para moldes, boquillas de inyección, insertos de refrigeración y otras piezas a medida, así como productos semiacabados para su molde. Además, le ofrecemos insertos con canales de refrigeración, los cuales fabricamos a medida con tecnología 3D.
Sus ventajas en términos generales:
Mayor productividad y tiempos de ciclo más cortos
Calidad de superficie
optimizada para sus productosLarga vida útil del molde
Sin grietas en el molde
Sin cavidades en las piezas de fundición
Prevención de ‘hot spots’ > sin porosidad en las piezas de fundición
Puede consultar aquí las especificaciones de nuestro material:
El aluminio fundido corroe los moldes de acero, que son susceptibles a la corrosión, erosión y adhesión del aluminio a la superficie. Si el material ferroso se disuelve en el aluminio fundido, o si el acero es erosionado por el alto flujo, la superficie del molde se desgasta gradualmente.
A su vez, los frecuentes cambios de temperatura desgastan las herramientas y piezas cuando el metal fundido fluye sobre ellas: Las diferentes distribuciones de temperatura y los diversos coeficientes de expansión térmica se traducen en tensiones térmicas. Las grietas y deformaciones a consecuencia del desgaste térmico pueden desembocar en una total avería de la pieza.
El material ideal para los moldes de fundición de aluminio debe de cumplir los más altos requerimientos mecánicos, termofísicos, químicos y tribológicos. Los aceros para trabajos a elevadas temperaturas que utilizan aditivos de aleaciones como cromo y molibdeno ya no cumplen con las expectativas actuales. Entonces, ¿qué se puede hacer? Cualquiera que busque ahorrar en costes e incrementar la productividad debe utilizar los materiales de más alta calidad en los moldes, ya que estos llevarán la peor parte del desgaste.
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 coeficiente de expansión térmica alrededor de un tercio más bajo respecto al del acero. La conductividad térmica de Densimet, sin embargo, es aproximadamente cuatro veces mayor que la de un acero 1.2343.
El alto módulo de elasticidad de entre 360 GPa y aproximadamente 385 GPa asegura una rigidez suficientemente alta, especialmente a temperaturas elevadas. Las propiedades mecánicas del molibdeno y del tungsteno dependen del grado de deformación 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 a elevadas temperaturas. Pero a 650 °C, su resistencia mecánica es comparable a la del acero para trabajo a elevadas temperaturas.
| D2M | D185 | TZM | Acero 1.2343 | |
| Corrosión | + | + | ++ | -- |
| Oxidación | a partir de 600 °C | a partir de 600 °C | a partir de 400 °C | irrelevante |
| Conductividad térmica (500 °C) [W/m K] | 65 | 90 | 127 | 30 |
| Resistencia térmica | ++ | ++ | ++ | -- |
| Resistencia al impacto | - | - |
0 | ++ |
| Resistencia a la tracción Rm (RT*) [MPa] | 990 | 800 |
780 | 1200 - 1600 |
| Resistencia a la tracción Rm (500 °C) [MPa] | 670 | 600 | 500 | 100 - 1400 |
| Límite de elasticidad Rp0,2 (RT*) [MPa] | 700 | 600 |
730 | 1000 - 1400 |
| Límite de elasticidad Rp0,2 (500 °C) [MPa] | 460 | 420 |
490 | 650 - 900 |
| Alargamiento de rotura A5 (RT*) [%] | 18 | 10 |
19 | 10 - 15 |
| Alargamiento de rotura A5 (500 °C) [%] | 16 | 7 |
15 | |
| Módulo de elasticidad [GPa] | 360 | 385 |
320 | 214 |
| Coeficiente de expansión térmica αth (500 °C) [10-6 K-1] |
5.6 | 5.2 | 5.5 | 13.0 |
| Dureza [HRC] | máx. 31 | máx. 31 | 25 | >45 |
*RT = Raumtemperatur
++ (sehr gut), + (gut), -- (weniger gut)
TZM: Molybdän mit 0,5 % Titan, 0,08 % Zirkon, 0,01-0,04 % Kohlenstoff
D185: 97 % Wolfram, Rest: Nickel und Eisen
D2M: 90 % Wolfram, Rest: Nickel, Molybdän und Eisen
Aleaciones de tungsteno D2M y D185
El tungsteno puro es extremadamente difícil 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®: un material bifase, formado por una fase aglomerante con partículas de tungsteno incrustadas.
El hierro, el níquel y el 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 temperatura en el molde de fundición. Le asesoraremos con mucho gusto para encontrar el material adecuado para su aplicación.
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 resiliente que el molibdeno puro y le proporcionan una mayor resistencia a la fluencia y elevan su temperatura de recristalización.
Las ventajas especiales de nuestros materiales en detalle
- Excelente conductividad térmica
Exzellente Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit unserer Wolfram-Schwermetalllegierung Densimet® und der Molybdänlegierung TZM ist bis zu vier Mal höher als jene von herkömmlichem Stahl. Ihr Vorteil: Die Gießform kühlt an den entscheidenden Stellen wesentlich schneller ab und sie schaffen mehr Gießzyklen in kürzerer Zeit.
Zudem ist durch die schnelle Wärmeabfuhr die Mikrostruktur (Dendriten-Arm-Abstand) der Aluminium-Gussstücke wesentlich feiner. Das führt zu optimierten mechanischen Eigenschaften ihrer Produkte wie etwa einer erhöhten Festigkeit. Die hohe thermische Leitfähigkeit von Molybdän und Wolfram bewirkt eine schnelle Wärmeabfuhr und sorgt somit für einen geringen Temperaturunterschied zwischen der Gusseinsatzoberfläche und dem Kern des Gussteils.Die Oberflächentemperatur unserer Gießeinsätze ist bei gleichem Energieeintrag wesentlich geringer als jene von Stahl: In Kombination mit der hohen Wärmeleitfähigkeit von Densimet® besteht deshalb keine Gefahr, dass beim Gießprozess Risse im Gusseinsatz entstehen.
Wenn die Aluminium-Schmelze unregelmäßig erstarrt, entstehen nicht selten Gussfehler wie Lunker und Poren. Vor allem in Bereichen unterschiedlicher Wandstärken. Eine gezielte Wärmeabfuhr kann das vermeiden. Unsere Wolfram- und Molybdänlegierungen kühlen das Aluminium-Gießteil genau dort, wo das Material schneller erstarren soll. So können Sie in vielen Fällen Fehler vermeiden und auf eine aufwendige Zusatzkühlung verzichten.
- Bajo coeficiente de expansión térmica
Geringe thermische Ausdehnung
Da im Gießverfahren die Aluminiumschmelze auf die kältere Oberfläche des Gießeinsatzes trifft, kommt es aufgrund einer hohen thermischen Ausdehnung häufig zu Brandrissen im Material. Besonders im Hochdruckguss können an der Gießform Rissnetzwerke entstehen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Densimet® und TZM ist im Vergleich zu Stahl um ein Drittel geringer und vermeidet Brandrissigkeit in der Gießform. Ihr Vorteil: Die gefertigten Gussstücke haben eine optimale Oberflächengüte. Sie profitieren von weniger Ausschuss und haben weniger Instandsetzungsaufwand.
- Desgaste reducido
Geringer Verschleiß
Nach einer gewissen Zahl von Abgüssen verringert sich die Oberflächenhärte von Gießformen aus Warmarbeitsstahl. Ausgehend von einem geringeren Festigkeitsniveau beobachtet man bei den Refraktärmetallen hingegen keinen Härteabfall.
Da eine klassische Härtung von Molybdän und Wolfram durch Wärmebehandlungen nicht möglich ist, kann auf das endbearbeitete Bauteil eine Schutzschicht aufgetragen werden. Es eignen sich dazu herkömmliche PVD-Schichten wie CrC oder TiAl. Wir bieten daneben eine eigene verschleißfeste Schicht an, die die Oberflächenhärte auf über 1000 HV erhöht, ohne die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu beeinflussen. Interessiert? Sprechen Sie mit uns!
- Elevada resistencia a la corrosión
Hohe Korrosionsbeständigkeit
Besonders wenn Aluminium mit hohen Geschwindigkeiten eingespritzt wird, können herkömmliche Gießeinsätze und Kerne leicht erodieren. Molybdän und Wolfram lösen sich in Aluminiumschmelze nicht. Gießeinsätze aus Densimet® und TZM sind besonders erosions- und korrosionsbeständig. Da unser Werkstoff nicht mit der Aluminiumschmelze reagiert, bleiben etwa beim Herauslösen der Gusskörper keine Metallreste auf dem Formeinsatz kleben. Ihr Vorteil: Die Einsätze sind länger verwendbar, müssen nicht aufwendig gereinigt werden und sind schnell für den nächsten Guss bereit.
Propiedades del material comparadas a diferentes temperaturas*
| 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[%] |
| 20 | 17.3 | 0.149 | 65 | 5.3 | 360 | 990 | 670 | 18 |
| 200 | 17.2 |
0.156 | 66 | 5.5 | 350 | 890 | 600 | 17 |
| 500 | 17.1 | 0.160 | 68 | 5.6 | 333 | 700 | 460 | 16 |
| 800 | 17.0 | 0.163 |
69 | 5.7 | 320 | 490 | 330 | 14 |
| 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[%] |
| 20 | 18.5 | 0.145 | 90 |
5.0 | 385 | 800 |
600 | 10 |
| 200 | 18.4 |
0.149 | 91 |
5.1 | 365 | 720 |
520 |
9 |
| 500 | 18.3 |
0.154 | 92 |
5.2 |
350 | 600 |
420 |
7 |
| 800 | 18.2 | 0.158 |
93 |
5.3 | 340 | 480 | 320 | 5 |
| 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[%]* |
| 20 | 10.20 | 0.256 | 148 |
5.32 | 339 | 789 |
738 |
19 |
| 200 | 10.19 |
0.266 | 137 |
5.38 | 328 | 702 |
554 |
16 |
| 500 | 10.18 | 0.281 | 127 |
5.53 | 309 | 502 |
493 | 15 |
| 800 | 10.15 | 0.296 |
121 |
5.73 | 289 | 445 | 440 |
15 |
| 1000 | 10.14 | 0.306 | 119 | 5.88 | 274 | 386 | 374 | 19 |
| 1500 | 10.10 | 0.330 | 114 | 6.30 | 231 | 150 | 140 | 40 |
*TZM-Stab ∅ 25 mm spannungsarm geglüht, Daten aus Zugversuch
| 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] |
| 20 | 7740 |
0.461 |
25.0 |
217.6 |
8.7 |
1300 |
1500 |
| 100 | 7720 |
0.496 |
26.0 |
212.9 |
11.5 |
1250 |
1450 |
| 300 | 7670 |
0.568 |
28.9 |
198.2 |
12.2 |
1100 |
1300 |
| 500 | 7600 |
0.550 |
29.5 |
178.9 |
12.9 |
750 |
950 |
| 700 | 7540 | 0.610 | 29.2 | 158.2 |
13.2 |
400 | 550 |
*Los datos proporcionados sobre propiedades de los materiales se basan en valores indicativos típicos/característicos. Estos se indican de buena fe, pero no constituyen garantía de ningún tipo.
La mejor de las recomendaciones
En todo lo referente al maquinado de molibdeno y tungsteno, puede confiar en nuestra experiencia. Estaremos encantados de proveerle insertos fabricados de acuerdo con sus diseños y tolerancias.
Pero si usted prefiere hacerlo por su cuenta, Mecanizar Densimet® es similar a mecanizar acero para trabajos a elevadas temperaturas. Los materiales de molibdeno también se pueden mecanizar. Sin embargo, tienen ciertas propiedades que deben ser tomadas en cuenta durante el proceso. Puede encontrar nuestras recomendaciones específicas en nuestra página de Materiales.
Metal de aporte Densimet® WR
Si usted nota zonas erosionadas o desgastadas del Densimet® en sus moldes tras un largo período de uso, no hay ningún problema: Gracias a nuestro metal de aporte Densimet® WR, puede reparar las áreas afectadas mediante soldadura de recargue y usar el molde para muchos más ciclos. Suministramos barras de Densimet® WR en diferentes longitudes y diámetros para corresponder exactamente a sus necesidades.
