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 pièces moulées 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 produitsDurée 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 :
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 le bain d’aluminium ou si l’acier est érodé par un débit élevé d’aluminium, la surface du moule s’use de plus en plus.
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 le moulage 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 travail à froid, 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.
| 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. Le Densimet®, notre matériau biphasé composé d’une phase liante et de particules de tungstène incorporées, est créé à partir de fer et de nickel ou de fer, de nickel et de molybdène.
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 la fonte d’aluminium principalement à partir du Densimet® 185 (D185) et du 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. Mais avec de petites quantités de carbures très fins, le TZM est plus solide que le molybdène pur et présente une température de recristallisation plus élevée ainsi qu’une meilleure résistance au fluage.
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.
Propriétés des matériaux comparées à différentes températures*
| 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 |
*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.
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.
Électrodes de soudure Densimet®WR
Si vous découvrez une érosion ou un délavage sur le matériau après une longue utilisation de nos plaquettes Densimet®, aucun souci : 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 tiges en Densimet® WR dans différentes longueurs et diamètres, en fonction de vos besoins.
