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Gamme d’inserts de refroidissement

Inserts de refroidissement en Densimet® et TZM - pour un moulage d’aluminium parfait

Au cours du procédé de coulage d’aluminium, le métal en fusion est coulé ou pressé dans le moule. Il en résulte, par exemple, dans la fabrication de culasses, jantes de roues ou beaucoup d’autres coulages d’aluminium. Au cours du processus, les outils de moulage doivent résister à plusieurs reprises aux métaux en fusion chauds et agressifs, à plus de 600 °C : pour les inserts faits avec notre alliage tungstène-métal lourd Densimet® et l’alliage de molybdène TZM, cela ne pose aucun problème.

Nous fournissons inserts de refroidissement, des buses d’injection, d’autres composants et des produits semi-finis pour optimiser votre moule selon vos besoins. Nous proposons également des inserts avec des canaux de refroidissement, que nous fabriquons au moyen de technologies 3D pour assurer une précision optimale.

Vos bénéfices en bref :

  • Productivité accrue grâce à des cycles plus courts

  • Qualité
    de surface optimale de vos produits

  • Durée de vie prolongée du moule

  • Aucune fissure dans le moule

  • Aucune retassure dans les pièces moulées

  • Pas de points chauds > Pas de porosité dans les pièces moulées

Consultez les caractéristiques de nos matériaux ici :

Caractéristiques D2M

Fissures et corrosion - Pourquoi les moules traditionnels présentent des limites

Production de fonte d’aluminium

L’aluminium liquide attaque le moule en acier et provoque des fissures, de la corrosion, de l’érosion et une adhérence de l’aluminium à la surface. Si le matériau ferreux se dissout dans l’aluminium en fusion ou si l’acier est érodé par un débit élevé d’aluminium, la surface du moule s’use de plus en plus.

Fissures du moule de coulée

Les changements de température posent également des problèmes au niveau des outils et des composants lors de la coulée des métaux en fusion : Des répartitions de la température et des coefficients de dilatation thermique différents entraînent des contraintes thermiques. Les fissures et les déformations résultant de la fatigue thermique peuvent entraîner une défaillance complète du composant.

Le matériau idéal pour les moules de fonte d’aluminium répond donc aux plus hautes exigences mécaniques, thermophysiques, chimiques et tribologiques. Les aciers conventionnels travaillés à chaud, avec des ajouts d’alliage tels que le chrome et le molybdène, ne répondent plus aux attentes actuelles. Que faire ? Si vous voulez réduire les coûts et augmenter la productivité, vous devez utiliser des matériaux de la plus grande qualité, en particulier pour les moules fortement sollicités.

Nos matériaux pour la fonte d’aluminium

Insert de refroidissement pour fonte d’aluminium

Le molybdène et le tungstène font partie des métaux dits réfractaires. En d’autres termes, ce sont des métaux dont le point de fusion est supérieur à 1700 °C. Le molybdène fond à 2 610 °C et le tungstène à 3 407 °C. Les deux réunis ont un faible coefficient de dilatation thermique, qui est d’environ un tiers inférieur à celui de l’acier. En revanche, la conductivité thermique du Densimet dépasse d’environ 4 fois celle d’un acier 1.2343.

Le module d’élasticité élevé de 360 GPa à environ 385 GPa assure une rigidité suffisamment élevée, notamment à hautes températures. Les propriétés mécaniques du molybdène et du tungstène dépendent de leur niveau de déformation, de leur pureté et du degré de recristallisation. La stabilité à température ambiante est inférieure à celle des aciers trempés travaillés à chaud. A 650 °C, la stabilité est comparable à celle d’un acier travaillé à chaud.

Valeurs typiques de nos matériaux pour le moulage d'aluminium par rapport à l'acier trempé travaillé à chaud
 
  D2M D185 TZM Acier 1.2343
Corrosion + + ++ --
Oxydation à partir de 600 °C à partir de 600 °C à partir de 400 °C insignifiant
Conductibilité thermique (500 °C) [W/m K] 65 90 127 30
Résistance aux chocs thermiques ++ ++ ++ --
Résilience - -
0 ++
Résistance à la traction Rm (RT*) [MPa] 990 800
780 1200 - 1600
Résistance à la traction Rm (500 °C) [MPa] 670 600 500 100 - 1400
Limite d'élasticité Rp0.2 (RT*) [MPa] 700 600
730 1000 - 1400
Limite d'élasticité Rp0.2 (500 °C) [MPa] 460 420
490 650 - 900
Allongement à la rupture A5 (RT*) [%] 18 10
19 10 - 15
Allongement à la rupture A5 (500 °C) [%] 16 7
15  
Module d'élasticité [GPa] 360 385
320 214
Coefficient de dilatation thermique αth
(500 °C) [10-6 K-1]
5,6 5,2 5,5 13,0
Dureté [HRC] max. 31 max. 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

 

Alliages de tungstène D2M et D185

Le tungstène pur est très difficile à usiner et extrêmement cassant à basse température. Le tungstène est donc utilisé uniquement comme matériau composite pour la fabrication de moules. Avec du fer et du nickel ou du fer, du nickel et du molybdène, nous obtenons le Densimet® -notre matériau biphasé composé d'une phase liante et de particules de tungstène noyées dans celle-ci.
Le fer, le nickel et le molybdène rendent le tungstène beaucoup plus facile à travailler mécaniquement que le tungstène pur. La teneur en tungstène de nos matériaux en Densimet® peut atteindre 97 %.
Nous fabriquons des inserts pour le moulage d'aluminium principalement à partir de Densimet® 185 (D185) et de Densimet® D2M. En raison de sa résistance mécanique plus élevée, nos clients utilisent principalement le D2M pour le moulage à haute pression. En raison de sa conductivité thermique particulièrement élevée, le D185 est principalement utilisé en coulée par gravité et basse pression pour une répartition optimale de la température dans le moule. Nous nous ferons un plaisir de vous conseiller afin de trouver le matériel adéquat.

Alliage de molybdène TZM

Les propriétés physiques du TZM diffèrent à peine de celles du molybdène pur. Toutefois, avec de petites quantités de carbures très fins, le TZM est plus solide que le molybdène pur et présente une température de recristallisation  et une résistance au fluage plus élevées.

Densimet® WR (baguettes de soudage)

Si vous découvrez une érosion ou une décoloration du matériau après une utilisation prolongée de nos plaquettes Densimet® , pas de problème : Avec nos électrodes de soudure Densimet® WR, vous pouvez réparer les zones affectées par une soudure par déchargement et utiliser le moule pour de nombreux cycles supplémentaires. Nous proposons des barres en Densimet®  WR dans différentes longueurs et diamètres - en fonction de vos souhaits.

Les avantages spécifiques à nos matériaux en détail

  • Excellente conductivité thermique

    Excellente conductivité thermique

    La conductibilité thermique de notre alliage de métaux lourds en tungstène Densimet® et de l'alliage de molybdène TZM est jusqu'à quatre fois supérieure à celle de l'acier conventionnel. Vos bénéfices : Le moule de coulée refroidit beaucoup plus rapidement dans les zones critiques et vous pouvez effectuer plus de cycles de coulée en un temps plus court.

    En outre, en raison de la dissipation rapide de la chaleur, la microstructure (espacement des bras de dendrite) des pièces en aluminium est beaucoup plus fine. Cela permet d'optimiser les propriétés mécaniques de vos produits, comme une résistance accrue. La conductivité thermique élevée du molybdène et du tungstène entraîne une dissipation rapide de la chaleur et garantit ainsi une faible différence de température entre la surface de l'insert de coulée et le cœur de la pièce moulée.

    La température de surface de nos inserts de moule est nettement inférieure à celle de l'acier pour un même apport énergétique : en combinaison avec la grande conductibilité thermique du Densimet®, il n'y a donc aucun risque de formation de fissures dans l'insert de moule pendant le processus de coulée.

    Lorsque l'aluminium fondu se solidifie de manière irrégulière, il n'est pas rare que des défauts de coulée tels que des soufflures et des pores apparaissent. En particulier dans les zones présentant des épaisseurs de paroi différentes. Une dissipation ciblée de la chaleur est le moyen de l'empêcher. Nos alliages de tungstène et de molybdène refroidissent la coulée d'aluminium exactement là où le matériau doit se solidifier plus rapidement. De cette façon, vous pouvez éviter les défauts dans de nombreux cas et vous dispenser d'un refroidissement supplémentaire et coûteux.

  • Faible dilatation thermique

    Faible dilatation thermique

    Lorsque le bain d'aluminium rencontre la surface plus froide de l'insert de coulée au cours du processus de coulée, des fissures apparaissent souvent dans le matériau en raison de la forte dilatation thermique. En particulier lors de coulées sous haute pression, des réseaux de fissures peuvent se former sur le moule de coulée. Le coefficient de dilatation thermique du Densimet® et du TZM est inférieur d'un tiers à celui de l'acier, ce qui évite les fissures dues à la chaleur dans le moule de coulée. Vos bénéfices : les pièces produites présentent une qualité de surface optimale. Vous bénéficiez d'une réduction des déchets et des efforts de maintenance.

  • Usure réduite

    Usure réduite

    Après un certain nombre de coulées, la dureté de la surface des moules de coulée en acier trempé travaillé à chaud diminue. En revanche, à partir d'un niveau de résistance plus faible, aucune diminution de dureté en surface n'est observée avec les métaux réfractaires.

    Le durcissement classique du molybdène et du tungstène par traitement thermique n'étant pas possible, une couche protectrice peut être appliquée sur le composant fini. Les revêtements en PVD conventionnels tels que le CrC ou le TiAl sont parfait pour cela. Nous proposons également notre propre revêtement anti-usure qui augmente la dureté de la surface à plus de 1000 HV sans affecter la résistance à la corrosion du matériau. Vous êtes intéressé ? Contactez-nous !

  • Résistance à la corrosion élevée

    Résistance à la corrosion élevée

    En particulier lorsque l'aluminium est injecté à des vitesses élevées, les inserts et noyaux de coulée classiques peuvent facilement s'éroder. Le molybdène et le tungstène ne se dissolvent pas dans le bain d'aluminium. Les inserts de coulée en Densimet® et TZM sont particulièrement résistants à l'érosion et à la corrosion. Comme notre matériau ne réagit pas avec le bain d'aluminium, aucun résidu métallique ne reste sur l'insert du moule lorsque les pièces sont retirées. Vos bénéfices : Les inserts peuvent être utilisés plus longtemps, ne nécessitent pas de nettoyage fastidieux et sont rapidement prêts pour la prochaine coulée.

Avec les meilleures recommandations

Faites confiance à notre expérience en matière d’usinage du molybdène et du tungstène. Nous nous ferons un plaisir de proposer nos inserts adaptés aux spécifications et aux tolérances de votre projet.

Vous préférez tout de même le faire vous-même ? L’ usinage du Densimet® est similaire à celui de l’acier travaillé à chaud. Les matériaux en molybdène sont également faciles à usiner. Cependant, ils présentent certaines caractéristiques que vous devez prendre en compte lors de l’usinage. Vous trouverez des recommandations concrètes dans notre rubrique consacrée aux matériaux.

Voir la page du matériau W-MMC

Comparaison des propriétés des matériaux*

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

Acier 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

*Les informations sur les propriétés des matériaux sont des valeurs indicatives typiques/caractéristiques. Elles sont établies au mieux de nos connaissances, mais sans aucune garantie.