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
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.
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.
