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Surtido de insertos de refrigeración

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 fundición 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 productos

  • Larga vida útil del molde

  • Sin grietas en el molde

  • Sin cavidades en los elementos de fundición

  • Prevención de ‘hot spots’ > sin porosidad en las piezas de fundición

Puede consultar aquí las especificaciones de nuestro material:

Especificaciones D2M

Grietas y corrosión. Por qué los moldes tradicionales tienen dificultades

Fundición de aluminio

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.

Grietas en molde

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

Inserto de refrigeración, 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 elevado módulo de elasticidad de 360 GPa hasta aproximadamente 385 GPa garantiza una gran rigidez incluso a altas temperaturas. 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.

Valores típicos de nuestros materiales para la fundición de aluminio en comparación con el 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 con 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.

Densimet® WR (Welding Rods)

Si nota zonas erosionadas o desgastadas del Densimet® en sus moldes tras un largo período de uso, no hay ningún problema. La soldadura de recargue 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.

Las ventajas especiales de nuestros materiales en detalle

  • Excelente conductividad térmica

    Excelente conductividad térmica

    La conductividad térmica de nuestra aleación de metales pesados y tungsteno Densimet® y de la aleación de molibdeno TZM es hasta cuatro veces superior a la del acero convencional. La ventaja: el molde se enfría mucho más rápido en las zonas críticas y se pueden hacer más ciclos de fundición en menos tiempo.

    Además, la microestructura (espacio entre dendritas y brazos) de las piezas de fundición de aluminio es mucho más fina debido a la rápida evacuación térmica. Esto permite optimizar las propiedades mecánicas de sus productos, como una mayor resistencia. La alta conductividad térmica del molibdeno y el tungsteno provoca una rápida evacuación térmica y, por lo tanto, garantiza una baja diferencia de temperatura entre la superficie de la pieza de fundición y el núcleo de la misma.

    La temperatura de la superficie de nuestras piezas de fundición es significativamente menor que la del acero para el mismo aporte de energía: en combinación con la alta conductividad térmica de Densimet®, no hay riesgo de que se formen grietas en la pieza durante el proceso de fundición.

    Si la masa fundida de aluminio se solidifica de forma irregular, no es raro que se produzcan defectos de fundición como cavidades y poros. Esto ocurre especialmente en las zonas de diferente grosor de pared. La evacuación térmica precisa puede evitarlo. Nuestras aleaciones de tungsteno y molibdeno enfrían la fundición de aluminio exactamente donde el material debe solidificarse más rápidamente. De este modo, puede evitar errores en muchos casos y prescindir de una costosa refrigeración adicional.

  • Bajo coeficiente de expansión térmica

    Bajo coeficiente de expansión térmica

    Cuando la fundición de aluminio entra en contacto con la superficie más fría del inserto de fundición durante el proceso de fundición, a menudo se producen grietas de fuego en el material debido a la alta expansión térmica. Además, especialmente en la fundición a alta presión, pueden formarse redes de grietas en el molde de fundición. El coeficiente de expansión térmica de Densimet® y TZM es un tercio más bajo que el del acero y evita la formación de grietas de fuego en el molde. La ventaja: las piezas fundidas producidas tienen un acabado de la superficie óptimo. Gracias a ello, la tasa de rechazo es menor y el mantenimiento menos frecuente.

  • Desgaste reducido

    Desgaste reducido

    Después de un cierto número de coladas, la dureza superficial de los moldes de fundición fabricados con acero para trabajo a elevadas temperaturas disminuye. En cambio, a partir de un nivel de resistencia inferior, no se observa ninguna disminución de la dureza con los metales refractarios.

    Dado que el endurecimiento clásico del molibdeno y el tungsteno mediante tratamiento térmico no es posible, se puede aplicar una capa protectora al componente acabado. Los recubrimientos de PVD convencionales, como el CrC o el TiAl, son adecuados para ello. También podemos ofrecerle nuestra propia capa resistente al desgaste que aumenta la dureza superficial a más de 1000 HV sin afectar a la resistencia a la corrosión del material. ¿Le interesa? ¡Consúltenos!

  • Elevada resistencia a la corrosión

    Elevada resistencia a la corrosión

    Los insertos y núcleos de fundición convencionales pueden erosionarse fácilmente, especialmente cuando el aluminio se inyecta a alta velocidad. El molibdeno y el tungsteno no se disuelven en la fundición de aluminio. Los insertos de fundición fabricados con Densimet® y TZM son especialmente resistentes a la erosión y la corrosión. Como nuestro material no reacciona con la fundición de aluminio, no quedan residuos metálicos en el portamolde cuando se retiran los cuerpos de fundición. La ventaja: Las insertos se pueden utilizar durante más tiempo, no requieren una limpieza minuciosa y se pueden preparar rápidamente para la siguiente fundición.

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, el maquinado de Densimet® se realiza casi de la misma forma que el del acero para trabajo a elevadas temperaturas. Los materiales de molibdeno también se pueden maquinar. Sin embargo, tienen ciertas propiedades que deben ser tomadas en cuenta durante el proceso. Puede encontrar nuestras recomendaciones específicas en nuestra página de Materiales.

A la página de materiales de W-MMC

Comparativa de propiedades de los materiales*

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[%]
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
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[%]
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
TZM
 
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

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]
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.